CZ23641U1 - Monitorovací systém vibrací pacienta pro řízení kardiostimulátoru - Google Patents

Description

Monitorovací systém vibrací pacienta pro řízení kardiostimulátoru

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízeni nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. č. 478/1992 Sb.

CZ 23641 Ul

Monitorovací systém vibrací pacienta pro řízení kardiostimulátoru

Oblast techniky

Monitorovací systém vibrací pacienta pro řízení kardiostimulátoru je určen pro přesnější nastavení a řízení kardiostimulátorů na základě fyzické aktivity pacienta. Propojením několika akcelerometrů a snímáním srdeční aktivity s bezdrátovým přenosem dat byl vytvořen systém pro monitorování pacientů v oblasti HomeCare (monitorování pohybů a poloh pacienta, životu nebezpečných pádů) a současně prostředek pro diagnostiku srdečních onemocnění.

Dosavadní stav techniky

V současné době se pro řízení kardiostimulátorů využívá měření pomocí jediného senzoru vibrací či pohybu, který je umístěn buď v pouzdře kardiostimulátoru, nebo na hrotu stimulační (měřicí) elektrody. Jako snímač pohybu se využívá buď piezoelektrický krystal, nebo akcelerometr.

Při použití tohoto řešení není možné odlišit pohyby způsobené pohybem okolního prostředí, které zároveň značně omezují možnosti detekce dalších pohybů pacienta. Například pomocí jediného snímače umístěného na pouzdře kardiostimulátoru není možné detekovat fyzickou aktivitu pacienta pri jízdě na kole po rovné vozovce aj.

Akcelerometr umístěný v kardiostimulátoru detekuje pohyb spojený s fyzickou aktivitou člověka a generuje elektronický signál, který je úměmý/priměřený tělesnému pohybu. Na základě vstupních dat z akcelerometru pulsní generátor odhaduje energetický výdej pacienta související se zátěží a převádí jej na zvýšení frekvence.

Pulsní generátor snímá pohyb těla pomocí akcelerometru, který reaguje na aktivitu, jejíž frekvenční rozsah je typický pro fyziologickou aktivitu (1 až 10 Hz).

Akcelerometr vyhodnocuje amplitudu i frekvenci signálu. Frekvence je měřítkem četnosti pohybu např. počtů kroků za minutu pri rychlé chůzi. Amplituda vyjadřuje sílu pohybu.

Odezvu puisního generátoru na hodnoty senzoru generované akcelerometrem řídí následující programovatelné parametry:

- Lower Rate Limit (LRL)

- Maximum Sensor Rate (SiR)

- Activity Threshold

- Response Factor

- Reaction Time

- Recovery Time.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody odstraňuje Monitorovací systém vibrací pacienta pro řízení kardiostimulátoru podle technického řešení, který eliminuje rušení okolního prostředí, jako je např. jízda autem po nerovné vozovce aj. Zároveň rozšiřuje možnosti detekce dalších druhů pohybů a poloh měřeného objektu (pacienta). Monitorovací systém vibrací pacienta pro řízení kardiostimulátoru je sestaven z kardiostimulátoru, který je vybaven akcelerometrem a minimálně jedním externím bezdrátovým modulem. Každý bezdrátový modul obsahuje jeden tříosý akcelerometr, bezdrátový komunikační modul, mikroprocesor pro řízení, měření a komunikaci, a napájecí zdroj ve formě akumulátoru. Směr komunikace probíhá pouze od akcelerometrických bezdrátových modulů směrem ke kardiostimulátoru, ev. programátoru kardiostimulátorů. To znamená, že kardiostimulátor nekomunikuje zpětně s moduly. Monitorovací systém je upevněn na těle pacienta tak, že pozice jednotlivých modulů se liší od pozice kardiostimulátoru, který je implantovaný pod kůži pacienta. Umístění modulů je možné přizpůsobit potřebám jednotlivého uživatele tak, aby zpoždění mezi požadovanou fyzickou aktivitou a řízenou stimulací bylo co nejmenší.

-1 CZ 23641 Ul

Při instalaci a první inicializaci Monitorovacího systému vibrací pacienta pro řízení kardiostimulátoru je potřebné mít k dispozici programátor kardiostimulátorů vybavený bezdrátovou komunikací. Tento programátor umožní inicializovat externí moduly ve spojení s kardiostimulátorem a stanovit jejich počet. Současně programátor aktivuje implantovaný akcelerátor v kardiostimulátoru a nastaví - přenese program z programátoru do kardiostimulátoru, přesněji do mikroprocesoru kardiostimulátoru, a tím umožní robustní a optimální řízení variability srdečního rytmu.

V případě pohybu pacienta se aktivuje vysílací část v modulu 2 a předá informaci o zrychlení v ose x, y, z v čase do kardiostimulátoru. Současně jsou získány stejné informace z akcelerometru umístěného v implantovaném kardiostimulátoru. Informace získané ze všech akcelerometru jsou přijaty a zpracovány mikroprocesorem umístěným v kardiostimulátoru. Výsledkem zpracování v mikroprocesoru je pokyn k úpravě tepové frekvence dle nastaveného režimu kardiostimulátoru.

Měřená data ze systému snímačů jsou bezdrátově přenášena do řídicí jednotky, kde jsou následně vhodným algoritmem zpracována. Vhodný algoritmus je takový algoritmus, který zaručí zvýšení srdeční frekvence v závislosti na zátěži - fyzické aktivitě člověka stejně tak, jako by tomu bylo u fyziologického srdečního převodního systému. Směrodatným parametrem řídícího algoritmu pro stanovení činnosti kardiostimulátoru je zpoždění mezi potřebou organismu na zvýšení tepové frekvence a zvýšením tepové frekvence externího stimulátoru. Výsledkem zpracování dat vhodným algoritmem je informace o fyzické aktivitě pacienta. Navrhovaný algoritmus má následující princip funkce:

Funkční celek tvoří jeden a více bezdrátových modulů, obsahující akcelerometr a bezdrátový modul pro přenos měřených dat. Oba bezdrátové moduly s akcelerometrem jsou vhodně umístěny na těle pacienta. Součástí tohoto celku je rovněž přijímací modul a software pro zpracování měřených dat, detekci pohybů a poloh pacienta. Na základě takto zpracovaných dat je podle vhodného algoritmu řízen kardiostimulátor v těle pacienta.

Výhodou tohoto řešení oproti dosavadnímu stavu je, že použitím dvou a více snímačů pohybu vhodně umístěných na těle pacienta jsme schopni detekovat Širší spektrum pohybů a poloh pacienta s mnohem větší přesností. Výše zmíněným způsobem měření můžeme eliminovat rušení způsobené vlivem pohybu okolního prostředí. Na základě vhodného zpracování měřených dat bude určená fyzická aktivita pacienta, která bude jedním z hlavních vstupních parametrů v algoritmu pro řízení kardiostimulátoru. Využití fyzické aktivity by mělo podstatně zmenšit množství parametrů, které je potřeba zadat při nastavení kardiostimulátoru, tím se zmírní zátěž pacienta u nedefinovaných stavů polohy a pohybu, kdy kardiostimulátor nesprávně na základě nedostatečných údajů stimuloval srdeční sval. Další výhodou tohoto řešení je zkrácení doby mezi fyziologickou potřebou organismu na zvýšení tepové frekvence a zvýšení stimulační frekvence externího zařízení. Systém je schopen detekovat a rozpoznat život ohrožující situace z pohledu maximálního přetížení lidského organismu a vyhodnotit možné problémy a rizika spojené s touto událostí. Současně může kardiostimulátor, na základě těchto zjištěných faktů, vyslat informaci pomocí bezdrátové komunikace do externího zařízení typu mobil, nebo stacionárního zařízení, které následně předá tuto informaci do dohledového/pozorovacího, správního centra - přivolat pomoc. Další výhodou je možnost zpětného sledování fyzické aktivity člověka a možnost plánování tréninkových a rehabilitačních aktivit.

Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 je blokové schéma navrhovaného zařízení.

Příklady provedení technického řešení

Monitorovací systém vibrací pacienta pro řízení kardiostimulátoru je sestaven z kardiostimulátoru X, který je vybaven akcelerometrem a minimálně jedním externím bezdrátovým modulem 2, přičemž kardiostimulátor X a externí bezdrátový modul 2 jsou jednosměrně, ve směru od externího bezdrátového modulu 2 ke kardiostimulátoru X propojeny pomocí bezdrátové komunikace 4. Každý bezdrátový modul 2 obsahuje jeden tříosý akcelerometr, bezdrátový komunikační modul

CZ 23641 Ul

SRDband, mikroprocesor pro řízení, měření a komunikaci, a napájecí zdroj ve formě akumulátoru. Monitorovací systém je upevněn na těle pacienta tak, že pozice jednotlivých externích modulů 2 se liší od pozice kardiostimulátoru i, který má pacient implantován. Umístění externích modulů 2 je možné přizpůsobit potřebám jednotlivého uživatele tak, aby zpoždění mezi požadovanou fyzickou aktivitou a řízenou stimulací bylo co nejmenší. Součástí monitorovacího systému je programátor 3 kardiostimulátoru i, vybavený bezdrátovou komunikací SRDband a umístěný jako externí zařízení. Tento programátor 3 kardiostimulátoru I, umožní inicializovat externí moduly 2 ve spojení s kardiostimulátorem 1 a stanovit jejich počet. Současně programátor 3 aktivuje implantovaný akcelerometr v kardiostimulátoru i a nastaví - přenese program z programátoru 3 do kardiostimulátoru 1, přesněji do mikroprocesoru kardiostimulátoru 1, čímž umožní robustní a optimální řízení variability srdečního rytmu. Programátor 3 kardiostimulátoru i je jednosměrně ve směru od externího modulu 2 k programátoru 3, propojen s minimálně jedním externím modulem 2 pomocí bezdrátové komunikace 4. Současně je programátor 3 kardiostimulátorů obousměrně propojen pomocí bezdrátové komunikace 4 s kardiostimulátorem I.

Claims (1)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Monitorovací systém vibrací pacienta pro řízení kardiostimulátoru, vyznačující se tím, že je sestaven z kardiostimulátoru (1), který je vybaven akcelerometrem, programátorem (3) kardiostimulátorů (1) a minimálně jedním externím bezdrátovým modulem (2), z nichž každý externí bezdrátový modul (2) obsahuje jeden tříosý akcelerometr, bezdrátový komunikační modul, mikroprocesor pro řízení, měření a komunikaci, a napájecí zdroj ve formě akumulátoru, přičemž kardiostimulátor (1) a externí bezdrátový modul (2) jsou jednosměrně, ve směru od externího bezdrátového modulu (2) ke kardiostimulátoru (1) propojeny pomocí bezdrátové komunikace (4), současně je kardiostimulátor (1) pomocí bezdrátové komunikace (4) obousměrně propojen s programátorem (3) kardiostimulátoru (1) a externí bezdrátový modul (2) je s programátorem (3) kardiostimulátoru (1) propojen jednosměrně ve směru od externího bezdrátového modulu (2) k programátoru (3) a to pomocí bezdrátové komunikace (4).