NO324802B1

NO324802B1 - System and method for validating CPR equipment

Info

Publication number: NO324802B1
Application number: NO20062107A
Authority: NO
Inventors: Jon Nysaether
Original assignee: Laerdal Medical As
Priority date: 2006-05-10
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2007-12-10
Also published as: WO2007129908A1; NO20062107L

Abstract

Denne oppfinnelsen er relatert til et system og en framgangsmåte for å kontrollere kvaliteten til et medisinsk overvåkingsverktøy, for eksempel for å tilveiebringe tilbakemelding under CPR-behandling, nevnte overvåkingsverktøy er tilpasset til å måle valgte CPR-parametrer, innbefattende en mannekeng som er tilveiebrakt med forhåndsbestemte karakteristikker som representerer minst en del av befolkningen, registreringsanordning for å registrere karakteristiske egenskaper av nevnte CPR-parametrer målt av nevnte overvåkingsverktøy under CPR, nevnte CPR er levert til mannekengen i henhold til en forhåndsbestemt prosedyre, analyseanordning for åsammenlikne nevnte karakteristiske egneskaper av nevnte CPR-parametrer målt av nevnte overvåkingsverktøy med korresponderende referanseegenskaper for å kvalifisere output fra nevnte overvåkingsverktøy.This invention relates to a system and method for controlling the quality of a medical monitoring tool, for example to provide feedback during CPR treatment, said monitoring tool being adapted to measure selected CPR parameters, including a mannequin provided with predetermined characteristics representing at least a portion of the population, recording device for recording characteristic features of said CPR parameters measured by said monitoring tool during CPR, said CPR being delivered to the mannequin according to a predetermined procedure, analyzing device for comparing said characteristics of said CPR- parameters measured by said monitoring tool with corresponding reference properties to qualify output from said monitoring tool.

Description

System og framgangsmåte for validering eller verifisering av ytelsen til et QCPR-utstyr. System and procedure for validating or verifying the performance of a QCPR equipment.

ILCOR/AHA-rettningslinjene [1] anbefaler hvordan hjerte-lunge-gjenopplivninger (Cardiopulmonary resuscitations) (CPR) skal bli utført. Blant annet setter retningslinjene mål for CPR-parametre, slik som brystkompresjonsdybde, brystkompresjonsrate, åndedrettsrate, åndedrettsinspirasjonstid etc. Disse retningslinjene er imidlertid ikke alltid fulgt i praksis [2-3]. Derfor har det blitt foreslått å utvikle systemer som gir akustisk eller visuell tilbakemelding til redningsmannen om hvordan hans CPR-utførelse henger sammen med retningslinjene. The ILCOR/AHA guidelines [1] recommend how cardiopulmonary resuscitations (CPR) should be performed. Among other things, the guidelines set targets for CPR parameters, such as chest compression depth, chest compression rate, respiratory rate, respiratory inspiration time etc. However, these guidelines are not always followed in practice [2-3]. Therefore, it has been proposed to develop systems that provide acoustic or visual feedback to the rescuer about how his CPR performance is in line with the guidelines.

Tilbakemelding på kompresjoner er ofte basert på målinger av kompresjonsdybdens bølgeform ved å bruke en brystmatte utstyrt med et akselerometer og en valgfri kraftsensor. Basert på den målte akselerasjonen kan brystdybde bli oppnådd ved dobbel integrasjon, for eksempel ved å bruke signalet fra kraftsensoren til å nullstille dybden til null for hver kompresjon. Feedback on compressions is often based on measurements of the compression depth waveform using a chest mat equipped with an accelerometer and an optional force sensor. Based on the measured acceleration, chest depth can be obtained by double integration, for example using the signal from the force sensor to reset the depth to zero for each compression.

Kraftsignalet kan også bli brukt til å gi tilbakemelding på helling, dvs. mangelfull frigjøring av kompresjonskraften mellom kompresjonene. The force signal can also be used to provide feedback on inclination, i.e. insufficient release of the compression force between compressions.

Tilbakemelding på åndedrett kan for eksempel bli basert på målinger av intrathoraximpedans mellom defibrilleringsmatter, en måling som har blitt funnet til å korrelere godt med åndedrettsaktiviteten [4]. Andre metoder for å måle åndedrett inkluderer måling av trykk, strømning, temperatur, lyd, fuktighet, brystomkrets ved brysthevelse. Feedback on respiration can, for example, be based on measurements of intrathoracic impedance between defibrillation mats, a measurement that has been found to correlate well with respiratory activity [4]. Other methods of measuring respiration include measurement of pressure, flow, temperature, sound, humidity, chest circumference in case of chest swelling.

For å konvertere disse fysiske målingene av akselerasjon, kraft og impedans (eller andre relevante parametrer) til CPR-parametre relatert til kompresjon og åndedrett trengs matematiske algoritmer. Disse vil i det følgende bli kalt CPR-tilbakemeldingsalgoritmer. To convert these physical measurements of acceleration, force and impedance (or other relevant parameters) into CPR parameters related to compression and respiration, mathematical algorithms are needed. These will be called CPR feedback algorithms in the following.

For å få CPR-tilbakemeldingssystemer godkjent av tilsynsmyndigheter for klinisk bruk må CPR-tilbakemeldingsalgoritmene være kvalifisert (verifisert, validert) for å forsikre at de krevde CPR-parametrene er målt med en tilstrekkelig nøyaktighet. In order for CPR feedback systems to be approved by regulatory authorities for clinical use, the CPR feedback algorithms must be qualified (verified, validated) to ensure that the required CPR parameters are measured with sufficient accuracy.

En kvalifisering av tilbakemeldingssystemet og dets algoritmer kan for eksempel bli utført ved å teste systemet i miljøet, i hvilket det er tiltenkt å bli brukt, for eksempel under pågående gjenopplivingsforsøk. A qualification of the feedback system and its algorithms can, for example, be performed by testing the system in the environment in which it is intended to be used, for example during ongoing resuscitation attempts.

Dette kan ofte være en lagvarig og tidsforbrukende øvelse, og det kan være vanskelig å få godkjennelse til å utføre slike eksperimentelle studier på menneskelige objekter som gjennomgår CPR. This can often be a tedious and time-consuming exercise, and it can be difficult to obtain approval to perform such experimental studies on human subjects undergoing CPR.

Funksjonaliteten og nøyaktigheten av CPR-tilbakemeldingsalgoritmene er avhengig av et antall parametrer, inkludert den fysiske karakteristikken til det menneskelige objektet som gjennomgår CPR, og også måten CPR er utført på. Ved å bruke bare feltdata fra faktiske gjenopplivingsforsøk vil det derfor være ekstremt tidskrevende å forsikre at alle realistiske kombinasjoner av pasientkarakteristikker og CPR-parametre (for eksempel kompresjonsdybde, kompresjonsrate, arbeidssyklus for kompresjon, åndedrettsrate, inspirasjonstid, gitt volum) er dekket. The functionality and accuracy of the CPR feedback algorithms are dependent on a number of parameters, including the physical characteristics of the human subject undergoing CPR, and also the manner in which the CPR is performed. Therefore, using only field data from actual resuscitation attempts would be extremely time-consuming to ensure that all realistic combinations of patient characteristics and CPR parameters (eg, compression depth, compression rate, compression duty cycle, respiratory rate, inspiratory time, delivered volume) are covered.

Et komplett, realistisk spekter av CPR-parametre kan imidlertid enkelt bli dekket i et kontrollert miljø, for eksempel ved å utføre CPR på mannekenger. However, a full, realistic range of CPR parameters can easily be covered in a controlled environment, for example by performing CPR on mannequins.

En mannekeng er en dummy-menneskekropp eller thorax som inneholder strukturer som etterlikner menneskelige fysiologiske elementer som er viktige ved trening av CPR-kunnskaper, slik som en oppblåsbar lunge og en luftkanal for å trene på åndedrett gjennom mannekengens munn, og et fjærbelastet bryst for å trene på brystkompresjoner. A mannequin is a dummy human body or thorax containing structures that mimic human physiological elements important in training CPR skills, such as an inflatable lung and an air channel to practice breathing through the mannequin's mouth, and a spring-loaded chest to practice chest compressions.

Karakteristikkene av de mest tilgjengelige mannekengene er imidlertid ikke særlig representative for befolkningen, de spenner heller ikke over det faktiske området for fysiske egenskaper som er funnet i befolkningen. However, the characteristics of the most available mannequins are not very representative of the population, nor do they span the actual range of physical characteristics found in the population.

Målet med denne oppfinnelsen er å beskrive en framgangsmåte for å kvalifisere (verifisere, validere) tilbakemeldingsrelaterte algoritmer for CPR, slik at disse algoritmene kan bli testet over et bredt område av både pasientkarakteristikker og CPR-parametrer. CPR med ulike parametrer kan enten bli levert manuelt, for eksempel ved trenede redningsmenn, eller ved hjelp av en maskin som er programmert til å levere CPR med de gitte parametrene. Derfor, kort fortalt, er hensikten med oppfinnelsen å forenkle kvalifisering av CPR-hjelpe- og tilbakemeldingsutstyr ved å konstruere mannekenger med et spekter av fysiske egenskaper som er representative for egenskaper funnet i befolkningen, og på denne måten forbedre effektiviteten av denne verifikasjonen ved å unngå bruk av testing på pasienter. The aim of this invention is to describe a procedure for qualifying (verifying, validating) feedback-related algorithms for CPR, so that these algorithms can be tested over a wide range of both patient characteristics and CPR parameters. CPR with different parameters can either be delivered manually, for example by trained rescuers, or using a machine programmed to deliver CPR with the given parameters. Therefore, in brief, the purpose of the invention is to facilitate the qualification of CPR assistive and feedback equipment by constructing mannequins with a range of physical characteristics representative of characteristics found in the population, thereby improving the effectiveness of this verification by avoiding use of testing on patients.

En foretrukket mannekeng for dette formålet er beskrevet nedenfor og i den, på samme tid innleverte, norske patentsøknaden NO2006 2108, innlevert 10. mai 2006. A preferred mannequin for this purpose is described below and in the simultaneously filed Norwegian patent application NO2006 2108, filed on 10 May 2006.

Hensiktene med oppfinnelsen uttrykt ovenfor er oppnådd ved å bruke et system og framgangsmåter i henhold til de selvstendige kravene. The purposes of the invention expressed above have been achieved by using a system and methods according to the independent claims.

Framgangsmåten kan for eksempel bestå av de følgende stegene: The procedure can, for example, consist of the following steps:

Samle representativ befolkningsdata for de ønskede fysiske egenskaper for Collect representative population data for the desired physical characteristics for

pasienter, enten eksperimentelt eller gjennom litteratur. patients, either experimentally or through literature.

- Manipulere nevnte fysiske egenskapsdata, for eksempel med statistiske metoder, til å representere et spekter av verdier funnet i befolkningen. - Konstruere mannekenger eller andre funksjonelle elementer med egenskaper som etterligner nevnte representative spekter av verdier for hver fysiske egenskap. - Utføre CPR på nevnte mannekenger ved å bruke et spekter av CPR-parametre, ved å bruke utstyret og algoritmene som skal bli kvalifisert. - Utføre en referansemåling av relevante CPR-parametre eller karakteristiske egenskaper derav, målt av nevnte utstyr og algoritmer ved å bruke en uavhengig måleframgangsmåte eller kontrollsystem. - Manipulate said physical property data, for example with statistical methods, to represent a range of values found in the population. - Construct mannequins or other functional elements with properties that mimic the aforementioned representative range of values for each physical property. - Perform CPR on said mannequins using a range of CPR parameters, using the equipment and algorithms to be qualified. - Carry out a reference measurement of relevant CPR parameters or characteristic properties thereof, measured by said equipment and algorithms using an independent measurement procedure or control system.

Sammenlikne output fra nevnte algoritme og utstyr med den korresponderende Compare the output from the aforementioned algorithm and equipment with the corresponding one

output fra referansemålingen. output from the reference measurement.

Sammenlikne differansen mellom nevnte output og nevnte referanse med en målverdi eller med en akseptert grense. - Basert på nevnte differanse og nevnte mål eller aksepterte grense, bestemme om nøyaktigheten til overvåkingsutstyret er tilstrekkelig nøyaktig. Compare the difference between said output and said reference with a target value or with an accepted limit. - Based on said difference and said target or accepted limit, determine if the accuracy of the monitoring equipment is sufficiently accurate.

Det bør bli fremhevet at ulike verdier av en gitt fysisk egenskap kan enten bli realisert i en enkel mannekeng med anordninger for å velge mellom ulike verdier, eller i ulike mannekenger, der hver har en eller flere av de ønskede parameterverdiene. Det kan også være ulike mannekenger som etterlikner ulike fysiske egenskaper, slik som en mannekeng for åndedrett og en for kompresjoner. Mannekengene må ikke ha en form som en menneskekropp, men kan være rent funksjonelle anordninger som etterlikner den ønskede egenskapen, slik som for eksempel en kombinasjon av en fjær og en demper utformet til å være sammenpresset på en CPR-måte. It should be emphasized that different values of a given physical property can either be realized in a simple mannequin with devices for choosing between different values, or in different mannequins, where each has one or more of the desired parameter values. There can also be different mannequins that mimic different physical characteristics, such as a mannequin for breathing and one for compressions. The mannequins need not be shaped like a human body, but may be purely functional devices that mimic the desired property, such as a combination of a spring and a damper designed to be compressed in a CPR manner.

I denne teksten er ordet "mannekeng" derfor brukt i en bred forståelse og dekker hvilken som helst anordning eller maskin som er tiltenkt å etterlikne egenskapene til hvilken som helst del av menneskekroppen relevant for CPR. In this text, the word "mannequin" is therefore used in a broad sense and covers any device or machine intended to mimic the characteristics of any part of the human body relevant to CPR.

Spennet av verdier av en spesiell parameter for å representere befolkningen kan bli basert på de samlede befolkningsdata ved å bruke hvilken som helst type statistisk metode. De kan for eksempel være medianer, prosentiler, gjennomsnitt eller kumulative verdier av en fordelingsfunksjon, for eksempel en normal eller en log-normal fordeling. The range of values of a particular parameter to represent the population can be based on the overall population data using any type of statistical method. They can be, for example, medians, percentiles, averages or cumulative values of a distribution function, for example a normal or a log-normal distribution.

Viktige pasientfysiske egenskaper for å etterlikne mannekengen inkluderer: Important patient physical characteristics to mimic the mannequin include:

- Impedanskoeffisient for åndedrett(tidevanns)volum - Impedance coefficient for respiratory (tidal) volume

- Brystveggstivhet (som en funksjon av kompresjonsdybde) (figur 1) - Chest wall stiffness (as a function of compression depth) (Figure 1)

- Brystdemping (som en funksjon av kompresjonsdybde) (figur 1) - Chest cushioning (as a function of compression depth) (Figure 1)

- Brystbevegende masse - Breast moving mass

Viktige CPR-parametermålinger som skal kvalifiseres inkluderer: Key CPR parameter measurements to be qualified include:

- Kompresjonsakti vitet - The compression activity

- Kompresjonsdybde - Compression depth

- Kompresjonsrate - Compression rate

- Arbeidssyklus for kompresjon (en del av kompresjonssyklus ved kompresjon) - Compression duty cycle (part of compression cycle when compression)

- Hellingskraft (kraft mellom kompresjoner) - Incline force (force between compressions)

- Åndedrettsaktivitet - Respiratory activity

- Åndedrettsrate - Respiratory rate

- Åndedrettsvolum - Respiratory volume

- Innåndingstid - Inhalation time

CPR-parametrene ovenfor reflekterer også de viktigste parametrene som skal varieres eller kontrolleres under testingen av algoritmene på mannekengene. The CPR parameters above also reflect the most important parameters to be varied or controlled during the testing of the algorithms on the mannequins.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet nedenfor med referanse til de vedlagte tegningene som illustrerer oppfinnelsen ved hjelp av eksempler. The invention will be described below with reference to the attached drawings which illustrate the invention by way of examples.

Figur 1 illustrerer en skjematisk ekvivalent til de relevante fysiske Figure 1 illustrates a schematic equivalent to the relevant physical ones

karakteristikkene av et bryst som blir behandlet med CPR. the characteristics of a chest being treated with CPR.

Figur 2 illustrerer en mulig utførelsesform av en mannekeng som simulerer Figure 2 illustrates a possible embodiment of a mannequin that simulates

parametrene illustrert ovenfor. the parameters illustrated above.

Figur 3 illustrerer en mer kompleks versjon av utførelsesformen i figur 2. Figure 3 illustrates a more complex version of the embodiment in Figure 2.

Figur 4 illustrerer et flytdiagram av framgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Figur 1 viser en skjematisk modell av mennesket eller et mannekengbryst, bestående av en dybdeavhengig stivhet k( x) i parallell med en dybdeavhengig dempningsparameter H( x). Stivheten og dempningskarakteristikkene k( x) og / x( x) av menneskebryst kan bli utledet fra samtidige målinger av kraft og dybde på pasienter som gjennomgår CPR, for eksempel ved å bruke en mekanisk kompresjonsanordning på en brystmatte med et akselerometer og en kraftsensor. Fra akselerasjon kan dybde bli oppnådd ved dobbel integrasjon. Figure 4 illustrates a flow diagram of the method according to the invention. Figure 1 shows a schematic model of the human or mannequin breast, consisting of a depth-dependent stiffness k( x) in parallel with a depth-dependent damping parameter H( x). The stiffness and damping characteristics k( x ) and / x( x ) of the human chest can be derived from simultaneous measurements of force and depth on patients undergoing CPR, for example by using a mechanical compression device on a chest mat with an accelerometer and a force sensor. From acceleration, depth can be obtained by double integration.

For å estimere stivhet k( x) og demping n( x) fra målinger av kompresjonskraft og dybde må den viskøse komponenten av kraften først bli subtrahert fra den totale kraften, for eksempel ved å anta en viskøs dempningsparameter som er avhengig av dybde og gir opphav til en dempningskraft proporsjonal med hastigheten til brystet ( F_ y = fiv, der F_ y er den viskøse kraften, [ i er dempningsparameteren og v er brystets hastighet). Verdiene av dempningsparameteren n ved ulike dybder x kan bli estimert ved å observere bredden av hysteresesløyfen i kraft-dybde-kurven. Brystets bevegelige masse, som gir opphav til treghetskrefter, kan også bli estimert ved å korrelere akselerasjon og kraft, for eksempel nær kompresjonens minimums- eller maksimumspunkter der den viskøse kraften er lav. To estimate stiffness k( x ) and damping n( x ) from measurements of compression force and depth, the viscous component of the force must first be subtracted from the total force, for example by assuming a viscous damping parameter that depends on depth and gives rise to to a damping force proportional to the speed of the breast ( F_ y = fiv, where F_ y is the viscous force, [ i is the damping parameter and v is the speed of the breast). The values of the damping parameter n at different depths x can be estimated by observing the width of the hysteresis loop in the force-depth curve. The moving mass of the breast, which gives rise to inertial forces, can also be estimated by correlating acceleration and force, for example near the compression minimum or maximum points where the viscous force is low.

Basert på slike målinger av brystmekaniske parametrer kan Based on such measurements of breast mechanical parameters can

målreferansekarakteristikkene av mannekengene bli valgt til å representere spesifikke deler eller områder av befolkningen med hensyn på stivhet, dempning og/eller masse. the target reference characteristics of the mannequins be chosen to represent specific sections or areas of the population with regard to stiffness, damping and/or mass.

Bryststivheten kan for eksempel bli realisert på formen som en mekanisk fjær, eller som gassfjær. Fjærene kan fortrinnsvis ha progressive karakteristikker for å motsvare stivhetsdataene som er funnet i befolkningen. The chest stiffness can, for example, be realized in the form of a mechanical spring, or as a gas spring. The springs may preferably have progressive characteristics to match the stiffness data found in the population.

For eksempel kan befolkningen være gruppert i n grupper for å øke stivheten. En type fjær kan da bli definert for hver gruppe, slik at de n fjærene varierer i stivhet fra "mykest bryst" til "hardest bryst". For å endre mellom fjærtypene i en treningssituasjon kan de n fjærene for eksempel ombyttes i mannekengen i seg selv, eller det kan være en mannekeng for hver gruppe. Antallet grupper kan for eksempel være mellom 1 og 20. Pasienter kan også bli gruppert basert på andre parametrer, for eksempel alder, eller gruppert som spedbarn/bam/voksne. For example, the population can be grouped into n groups to increase stiffness. A type of spring can then be defined for each group, so that the n springs vary in stiffness from "softest breast" to "hardest breast". To change between the spring types in a training situation, for example, the n springs can be interchanged in the mannequin itself, or there can be one mannequin for each group. The number of groups can, for example, be between 1 and 20. Patients can also be grouped based on other parameters, for example age, or grouped as infants/toddler/adults.

En viskøs demper kan for eksempel bli realisert ved å forårsake kompresjonsbevegelsen til å klemme et viskøst medium (luft, vann, olje) ut gjennom en spalte av passende bredde. Dette gir hovedsakelig viskøs dempningsmekanisme som tilfører en kraft Fv mot bevegelsen som er proporsjonal med hastigheten v til brystet under kompresjon. Fortrinnsvis, for å bedre motsvare de faktiske målte brystegenskapene, kan dempningskoeffisienten n = Fy/ v bli satt til å variere med kompresjonsdybde. A viscous damper can for example be realized by causing the compression motion to squeeze a viscous medium (air, water, oil) out through a gap of suitable width. This essentially provides a viscous damping mechanism that applies a force Fv against the movement proportional to the velocity v of the chest during compression. Preferably, to better match the actual measured breast properties, the damping coefficient n = Fy/v can be set to vary with compression depth.

Figur 2 viser en mulig konstruksjon av en brystfjær og en dempningsmekanisme. I denne figuren er fjæren fortrinnsvis en progressiv fjær. Dempningsmekanismen er et stempel 3 med en omringende sylinder 7 eller ekvivalent fylt med luft, i hvilken det er en strømningsrestriksjon 4 som begrenser luftstrømningen mellom det indre av sylinderen og det omgivende. Strømningsrestriksjonen 4 kan for eksempel ha formen som en smal åpning mellom stemplets ytre diameter og sylinderens indre diameter. Figure 2 shows a possible construction of a chest spring and a damping mechanism. In this figure, the spring is preferably a progressive spring. The damping mechanism is a piston 3 with a surrounding cylinder 7 or equivalent filled with air, in which there is a flow restriction 4 which limits the flow of air between the interior of the cylinder and the surroundings. The flow restriction 4 can, for example, take the form of a narrow opening between the outer diameter of the piston and the inner diameter of the cylinder.

Volumet av sylinderens 7 luftfylte indre er bestemt av posisjonen til stemplet 3. Stemplets 3 posisjon er fortrinnsvis relatert til brystoverflatens 5 posisjon, slik at når den sistnevnte er under kompresjon endres volumet på innsiden av sylinderen. På grunn av restriksjonen 4, gjennom hvilken luft må passere for å nå det omgivende trykket, vil denne endringen i volum danne et under- eller overtrykk på innsiden av sylinderen 7, avhengig av hvorvidt brystet beveger seg opp eller ned. The volume of the air-filled interior of the cylinder 7 is determined by the position of the piston 3. The position of the piston 3 is preferably related to the position of the chest surface 5, so that when the latter is under compression the volume inside the cylinder changes. Due to the restriction 4, through which air must pass to reach the ambient pressure, this change in volume will create a negative or positive pressure inside the cylinder 7, depending on whether the chest moves up or down.

Kraften Fv som virker mot bevegelsen er da omtrentlig Fv=pA, der A er stemplets område og p er trykkdifferanse kontra omgivende. The force Fv that acts against the movement is then approximately Fv=pA, where A is the area of the piston and p is the pressure difference versus the surrounding.

Fortrinnsvis, for å tillate en variabel dempningskoeffisient varierer strømningsmotstanden til restriksjonen med kompresjonsdybde. Dette kan for eksempel bli oppnådd ved å la restriksjonens 4 lengde korrespondere med stemplets 3 posisjon, som i tilfellet med utførelsesformen vist i figur 2. Preferably, to allow a variable damping coefficient, the flow resistance of the restriction varies with compression depth. This can, for example, be achieved by letting the length of the restriction 4 correspond to the position of the piston 3, as in the case of the embodiment shown in Figure 2.

Stivhets- og dempningselementene er konstruert slik at når fjæren og demperen er montert i mannekengen eller finalesystemet, likner fjæren og demperen til hele mannekengbrystet en referansekarakteristikk representativ til hele eller en del av befolkningen. Avviket fra referansekarakteristikken kan bli fastsatt ved å måle kraft/dybdekarakteristikker for mannekengbrystet under kompresjon, og beregne stivheten og dempningen, for eksempel ved å bruke det samme utstyret og framgangsmåtene som ble brukt for å generere basisdata samlet for pasientbefolkningen. The stiffness and damping elements are designed so that when the spring and damper are mounted in the mannequin or final system, the spring and damper of the entire mannequin chest resembles a reference characteristic representative of all or part of the population. The deviation from the reference characteristic can be determined by measuring the force/depth characteristics of the manikin chest under compression, and calculating the stiffness and damping, for example, using the same equipment and procedures used to generate baseline data collected for the patient population.

For å oppnå en referansemåling for dybde er det for eksempel mulig å montere en strekomkoder eller avstandsmåling med potensiometer på innsiden av mannekengen, slik at dybdemålingene gitt av tilbakemeldingssystemalgoritmene kan bli sammenliknet med den kjente referansen. In order to obtain a reference measurement for depth, it is for example possible to mount a barcode or distance measurement with a potentiometer on the inside of the mannequin, so that the depth measurements given by the feedback system algorithms can be compared with the known reference.

Dersom den er samplet ved en tilstrekkelig høy rate gir dybdereferansemålingen informasjon som kan bli brukt til å kvalifisere alle kompresjonsdybderelaterte parametrer listet opp ovenfor. If sampled at a sufficiently high rate, the depth reference measurement provides information that can be used to qualify all compression depth related parameters listed above.

En separat kraftsensor kan bli brukt til å validere hellingskratfmålingen. A separate force sensor can be used to validate the slope force measurement.

Thoraximpedanssensitivitet kan bli målt på ventilerende menneskelige subjekter med et kontrollert luftvolum, og å måle den korresponderende impedansendringen gjennom defibrilleringsmatter. Basert på slike målinger kan thoraximpedanskarakteristikkene til mannekengen(e) bli valgt til å representere spesifikke deler eller områder av befolkningen. Thoracic impedance sensitivity can be measured on ventilating human subjects with a controlled air volume, and measuring the corresponding impedance change through defibrillation mats. Based on such measurements, the thoracic impedance characteristics of the manikin(s) can be chosen to represent specific sections or areas of the population.

For eksempel kan befolkningen bli gruppert i n grupper for å øke sensitiviteten. En impedanssensitivitet kan da bli definert for hver gruppe, slik at de n fjærene strekker seg i sensitivitet fra "minst sensitiv" til "mest sensitiv". Antallet grupper kan for eksempel være mellom 1 og 20. For example, the population can be grouped into n groups to increase sensitivity. An impedance sensitivity can then be defined for each group, so that the n springs range in sensitivity from "least sensitive" to "most sensitive". The number of groups can for example be between 1 and 20.

Et system med de definerte thoraximpedanssensitivitetene kan da bli realisert, for eksempel basert på luftveWlunge-systemet til en mannekeng. Dette kan bli oppnådd ved å måle endringer i mannekengens lungevolum forårsaket av innånding av luft, for eksempel ved bruk av en omkoder i mannekengen. Dette signalet kan igjen bli brukt til å kontrollere motstanden til en elektronisk krets som er koblet til defibrilleringsmattene til anordningen med algoritmene som skal kvalifiseres. Dette kan for eksempel bli oppnådd ved hjelp av et digitalt kontrollert potensiometer. Avbildningsfaktoren til enkoderverdiene til kretsmotstanden kan bli skreddersydd til å motsvare den oppnådde impedanssensitiviteten som er representativ for de ulike gruppene av befolkningen. A system with the defined thoracic impedance sensitivities can then be realized, for example based on the airway system of a mannequin. This can be achieved by measuring changes in the manikin's lung volume caused by inhalation of air, for example using a transducer in the manikin. This signal can in turn be used to control the resistance of an electronic circuit connected to the defibrillation mats of the device with the algorithms to be qualified. This can, for example, be achieved using a digitally controlled potentiometer. The mapping factor of the encoder values to the circuit resistance can be tailored to correspond to the obtained impedance sensitivity representative of the various groups of the population.

En uavhengig åndedrettsreferanse kan bli oppnådd ved hjelp av en strømningsfølende anordning, enten montert på innsiden av mannekengens luftkanal eller mellom en åndedrettsbag og mannekengens munn. Denne målingen kan bli brukt til å kvalifisere alle åndedrettsrelaterte parametrer listet opp ovenfor. An independent respiratory reference can be obtained using a flow-sensing device, either mounted inside the manikin's air duct or between a breathing bag and the manikin's mouth. This measurement can be used to qualify all respiratory related parameters listed above.

Overvåkingsverktøyet som skal testes og kvalifiseres er ikke illustrert i tegningene, men kan være hvilken som helst type utstyr beskrevet ovenfor for å tilveiebringe tilbakemelding eller evalueringer av CPR utført på en pasient eller mannekeng. For eksempel, se de amerikanske patentene 6125299 av Groenke, US 6351671 av Myklebust et al og US 6306107 av Myklebust et al. Heartstart MRx med Q-CPR-anordning fra Philips Medical og Laerdal Medical, godkjent av det amerikanske Food and Drugs Administration (FDA) under K051134 er et eksempel på en kommersiell anordning med denne funksjonaliteten. The monitoring tool to be tested and qualified is not illustrated in the drawings, but may be any type of equipment described above to provide feedback or evaluations of CPR performed on a patient or manikin. For example, see US Patents 6,125,299 to Groenke, US 6,351,671 to Myklebust et al and US 6,306,107 to Myklebust et al. The Heartstart MRx with Q-CPR device from Philips Medical and Laerdal Medical, approved by the US Food and Drugs Administration (FDA) under K051134 is an example of a commercial device with this functionality.

Overvåkingsverktøyet inkluderer sensorer, for eksempel for å måle kraft, bevegelse, akselerasjon, åndedrett eller andre parametrer vurdert til å være av interesse for CPR og korresponderende til tilgjengelige referanseparametrer. Overvåkingsverktøyet kan også, som uttrykt ovenfor, inkludere algoritmer for å evaluere de målte parametrene, for eksempel for å tilveiebringe dem med et format som er sammenliknbart med referanseparametrene. Disse sensorene og algoritmene er vurdert til å være en del av den kjente teknikken og vil ikke bli beskrevet i detalj her. Sammenlikningen av parametrene kan simpelthen inkludere en enkel analyse av det numeriske avviket fra referanseparametrene eller kan være basert på mer komplekse statistiske metoder, for eksempel analysere avvik, framgangsmåter som inneholder en rekke uavhengige variabler etc. The monitoring tool includes sensors, for example to measure force, movement, acceleration, respiration or other parameters considered to be of interest for CPR and corresponding to available reference parameters. The monitoring tool may also, as expressed above, include algorithms to evaluate the measured parameters, for example to provide them with a format comparable to the reference parameters. These sensors and algorithms are considered to be part of the prior art and will not be described in detail here. The comparison of the parameters can simply include a simple analysis of the numerical deviation from the reference parameters or can be based on more complex statistical methods, for example analyzing deviations, procedures containing a number of independent variables etc.

Figur 4 illustrerer den foretrukne framgangsmåten i henhold til denne oppfinnelsen basert på de samplede referansedata. En mannekeng, for eksempel av typen beskrevet ovenfor og i den ovenfor nevnte samtidige innleverte norske patentsøknaden, er tilveiebrakt med de karakteristikkene som representerer minst delvis befolkningen, og CPR er utført på mannekengen. Med overvåkingsverktøyet er valgte CPR-parametre, for eksempel kompresjonskraft eller dybde, målt av verktøyet, og karakteristiske verdier av disse CPR-parametrene, for eksempel maksimum amplitude eller frekvens, sammenliknet med korresponderende referanseparametrer, for eksempel målt av et uavhengig system. Fra denne sammenlikningen er kvaliteten av overvåkingsverktøyene, både med hensyn på måling og evaluering i å produsere relevante CPR-parametrer evaluert. Dersom avviket mellom de to er for stort mangler overvåkingsverktøyet den tilstrekkelige kvaliteten, og målesystemet eller algoritmene kan bli justert. Figure 4 illustrates the preferred method according to this invention based on the sampled reference data. A mannequin, for example of the type described above and in the aforementioned simultaneously filed Norwegian patent application, is provided with the characteristics that represent at least part of the population, and CPR is performed on the mannequin. With the monitoring tool, selected CPR parameters, for example compression force or depth, are measured by the tool, and characteristic values of these CPR parameters, for example maximum amplitude or frequency, are compared with corresponding reference parameters, for example measured by an independent system. From this comparison, the quality of the monitoring tools, both with regard to measurement and evaluation in producing relevant CPR parameters, has been evaluated. If the deviation between the two is too large, the monitoring tool lacks sufficient quality, and the measurement system or algorithms can be adjusted.

For å oppsummere, oppfinnelsen er derfor relatert til et system og framgangsmåte for å kontrollere output fra et CPR-overvåkingsverktøy, for eksempel for å tilveiebringe tilbakemelding under CPR-behandling, innbefattende stegene for å tilveiebringe en mannekeng som har valgte karakteristikker representert ved minst en del av befolkningen, å utføre en CPR-behandling på nevnte mannekeng i henhold til en forhåndsbestemt prosedyre. Disse mannekengegenskapene kan for eksempel bli basert på statistisk beregnede data basert på prøver fra CPR utført på pasienter, enten ved å bruke tilgjengelige resultater fra generelle studier og artikler om emnet, eller ved studier spesielt tilsiktet for dette formålet. To summarize, the invention therefore relates to a system and method for controlling the output of a CPR monitoring tool, for example for providing feedback during CPR treatment, including the steps of providing a mannequin having selected characteristics represented by at least a portion of the population, to perform a CPR treatment on said mannequin according to a predetermined procedure. These manikin characteristics can, for example, be based on statistically calculated data based on samples from CPR performed on patients, either by using available results from general studies and articles on the subject, or by studies specifically intended for this purpose.

CPR på mannekengene kan bli utført av en person eller simulator som er programmert til å utføre spesielle CPR-prosedyrer. Overvåkingsverktøyet måler, og muligens også beregner, valgte parametrer relatert til CPR-behandlingen av mannekengen, og registrerer de karakteristiske egenskapene av nevnte CPR-parametrer. Dersom CPR er utført av en simulator eller annen mekanisme kan referanseparametrene bli implisitte og relatert direkte til prosedyren, slik at ingen parallelle målinger er nødvendig. Kvaliteten på overvåkingsverktøyet er fastsatt ved å sammenlikne målingen av nevnte parametrer tilveiebrakt av overvåkingsanordningen med korresponderende parametrer fra et referansesystem, for eksempel et uavhengig, kalibrert system som måler de samme parametrene under CPR. CPR on the mannequins can be performed by a person or simulator programmed to perform special CPR procedures. The monitoring tool measures, and possibly also calculates, selected parameters related to the CPR treatment of the manikin, and records the characteristic properties of said CPR parameters. If CPR is performed by a simulator or other mechanism, the reference parameters can be implicit and related directly to the procedure, so that no parallel measurements are necessary. The quality of the monitoring tool is determined by comparing the measurement of said parameters provided by the monitoring device with corresponding parameters from a reference system, for example an independent, calibrated system that measures the same parameters during CPR.

Fortrinnsvis vil de målte og evaluerte parametrene bli en eller flere av parametrene kraft, bevegelse (slik som kompresjonsdybde), hellingskraft, arbeidssyklus for kompresjon, thoraximpeadans og åndedrett. I praksis kan kvalitetsberegningen inkludere sammenlikningen av den målte størrelsen av nevnte CPR-parameter og/eller den målte frekvensen av nevnte CPR-parameter med en referanseverdi. Preferably, the measured and evaluated parameters will be one or more of the parameters force, movement (such as compression depth), tilt force, duty cycle for compression, thoracic impedance and respiration. In practice, the quality calculation can include the comparison of the measured size of said CPR parameter and/or the measured frequency of said CPR parameter with a reference value.

Med en mannekeng som beskrevet ovenfor, er det derfor mulig å sammenlikne de parallelle målingene utført av det uavhengige målesystemet med målesystemet inkludert i overvåkingsverktøyet, og på denne måten tilveiebringe en avgjørelse om hvorvidt overvåkingsverktøyet vil tilveiebringe et pålitelig resultat under CPR på en virkelig pasient. With a manikin as described above, it is therefore possible to compare the parallel measurements performed by the independent measurement system with the measurement system included in the monitoring tool, and in this way provide a decision as to whether the monitoring tool will provide a reliable result during CPR on a real patient.

I en annen utførelsesform kan parametrene som skal bli målt og evaluert bli relatert til de fysiske egenskapene av pasienten i stedet for karakteristikken av den utførte CPR. I dette tilfellet vil nevnte parametrer relatert til pasientens fysiske egenskaper som målt av overvåkingssystemet bli sammenliknet med korresponderende parametrer som målt av et referansesystem. For eksempel, bryststivheten til en pasient vil først bli fastsatt av et uavhengig system, og deretter målt av overvåkeren som skal bli kvalifisert. Differansen mellom disse to målingene kan da bli et mål på kvaliteten av overvåkingsverktøyet. In another embodiment, the parameters to be measured and evaluated can be related to the physical characteristics of the patient instead of the characteristic of the performed CPR. In this case, said parameters related to the patient's physical characteristics as measured by the monitoring system will be compared with corresponding parameters as measured by a reference system. For example, the chest stiffness of a patient will first be determined by an independent system, and then measured by the monitor to be qualified. The difference between these two measurements can then become a measure of the quality of the monitoring tool.

[1] Guidelines 2000 for Cardiopulmonary Resuscitation and Emergency Cardiovascular Care. Supplement to Circulation 2000; 102:122-59 [1] Guidelines 2000 for Cardiopulmonary Resuscitation and Emergency Cardiovascular Care. Supplement to Circulation 2000; 102:122-59

[2] Wik L, Kramer-Johansen J, Myklebust H, Sorebo Ff, Svensson L, Fellows B, Steen PA. Quality of cardiopulmonary resuscitation during out-of-hospital cardiac arrest. JAMA. 2005; 293:299-304 [2] Wik L, Kramer-Johansen J, Myklebust H, Sorebo Ff, Svensson L, Fellows B, Steen PA. Quality of cardiopulmonary resuscitation during out-of-hospital cardiac arrest. JAMA. 2005; 293:299-304

[3] Abella BS, Alvarado JP, Myklebust H, Edelson DP, Barry A, 0'Hearn N, Vanden Hoek TL, Becker LB. Quality of cardiopulmonary resuscitation during in-hospital cardiac arrest. JAMA. 2005; 293:305-310 [3] Abella BS, Alvarado JP, Myklebust H, Edelson DP, Barry A, 0'Hearn N, Vanden Hoek TL, Becker LB. Quality of cardiopulmonary resuscitation during in-hospital cardiac arrest. JAMA. 2005; 293:305-310

[4] Valentinuzzi ME, Geddes LA, Baker LE. The Law of Impedance Pneumography. Med Biol Eng. 1971;9:157-163. [4] Valentinuzzi ME, Geddes LA, Baker LE. The Law of Impedance Pneumography. With Biol Eng. 1971;9:157-163.

Claims

1. System to control the quality of a medical monitoring tool, e.g. a device for providing feedback during CPR treatment, said monitoring tool adapted to measure selected CPR parameters, including a mannequin provided with predetermined characteristics representing at least a portion of the population, recording device for recording characteristic features of said CPR parameters measured by said monitoring tool during CPR, said CPR is delivered to the mannequin according to a predetermined procedure, analysis device to compare said characteristic properties of said CPR parameters measured by said monitoring tool with corresponding reference characteristics to qualify the output from said monitoring tool.

2. The system of claim 1, wherein the CPR parameters include data related to CPR treatment procedures.

3. System according to claim 1, wherein the monitoring tool measures force applied to the manikin during CPR, and wherein said CPR parameters are related to the applied force.

4. System according to claim 1, wherein the monitoring tool measures the movements applied to the manikin's chest during CPR, and wherein said CPR parameters are related to said movements.

5. System according to claim 1, wherein the manikin is adapted to simulate impedance variations depending on a patient's breathing during CPR, and wherein said CPR parameters are related to the patient's breathing.

6. System according to claim 3, 4 or 5, wherein the quality calculation includes the comparison of the measured magnitude of said CPR parameter with a reference value.

7. System according to claim 3, 4, or 5, in which the quality calculation includes the comparison of the measured frequency of said CPR parameter with a reference value.

8. System according to any one of the preceding claims, said representative mannequin characteristics being determined by measuring corresponding characteristics of patients undergoing CPR.

9. Method for controlling output from a CPR monitoring tool, for example for providing feedback during CPR treatment, comprising the steps of: • providing a mannequin having selected characteristics representative of at least a portion of the population, • performing a CPR treatment on said manikin according to a predetermined procedure, • that the monitoring tool measures and calculates selected parameters related to the CPR treatment of the manikin, • to register characteristic properties of said CPR parameters provided by said monitoring tool, • and to calculate the quality of the monitoring tool by to compare the measurement of said parameters provided by the monitoring device with corresponding parameters from a reference system.

10. Method according to claim 9, in which the reference parameters are also related to at least one CPR procedure.

11. Method according to claim 9, in which the monitoring tool measures the force applied to the mannequin during CPR, said reference and recorded parameters are related to the applied force.

12. Method according to claim 9, in which the monitoring tool measures the movements applied to the mannequin's chest during CPR, said reference and recorded parameters are related to the applied movement.

13. Method according to claim 9, in which the manikin is adapted to simulate impedance variations due to a patient's breathing during CPR, said reference and recorded parameters are related to the patient's breathing.

14. Method according to claim 10, wherein the quality calculation includes the comparison of applied force, movement and respiration provided by the monitoring device during CPR with reference signals related to applied force, movement and respiration based on the performance of a specific CPR procedure to a selected segment of the population .

15. Method according to claim 11, 12, or 13, in which the quality calculation includes comparison of the measured size of said CPR parameter with a reference value.

16. Method according to claim 11, 12 or 13, in which the quality calculation includes comparison of the measured frequency of said CPR parameter with a reference value.

17. Method according to at least one of claims 9-16, wherein said reference parameters are sampled using at least one selected CPR procedure and statistically evaluating said sampled characteristic parameter to relate to a selected part of the population.

18. A method according to any one of the preceding claims, said representative mannequin characteristics being determined by measuring corresponding characteristics of patients undergoing CPR.

19. Method for qualifying a CPR training device or algorithms including the steps: • to sample characteristic parameters related to at least one CPR procedure from a plurality of patients, • to statistically evaluate said sampled characteristic parameters so that they are related to a selected part of the population and provides a set of physical characteristics representing said part of the population, • providing a mannequin having said physical characteristics related to said selected part of the population, • performing said CPR procedure on said mannequin using and measuring parameters such as corresponding to said characteristic parameters, and calculating an output signal therefrom using a predetermined algorithm, • comparing said output signal with said reference parameters and from the difference between them to provide an evaluation of said training device and/or said algorithms.

20. Method according to claim 19, in which the reference parameters are provided by an independent measurement system related to said mannequin.