CZ306759B6 - Diagnostický systém pro zjištování a sledování bioimpedance hrudníku a stanovení emergentních stavů hrudníku - Google Patents

Abstract

Vynález se týká systému pro zjišťování a sledování bioimpedance hrudníku, který je vhodný pro využití v urgentní medicíně. Systém je vybaven počítačovým programem pro vyhodnocení měření a usnadnění diferenciální diagnostiky některých emergentních stavů hrudníku jako je pneumotorax bez přetlaku, pneumotorax s přetlakem, plicní embolizace nebo srdeční tamponáda. Systém obsahuje zařízení pro zjišťování a sledování signálu bioimpedance hrudníku obsahující alespoň tři aplikační elektrody (AE) pro aplikaci proudů na hrudník a alespoň tři snímací elektrody (SE) pro snímání napětí na hrudníku, generátor (G) pro generování střídavých harmonických proudů, zesilovače (Z) a analogově digitální převodníky (A/D), jednotku (EK) pro snímání elektrokardiogramu a jednotku (SO) pro sledování srdečních ozev, a dále obsahuje operační jednotku (DSP) pro řízení, zpracování a analýzu signálů. Způsob následného zpracování signálů bioimpedance hrudníku zahrnuje kroky, kdy se z naměřených signálů generují následující diagnosticky relevantní signály, které se na základě předem definovaných intervalů velikostí signálů zařadí do jednoho ze shluků indikativních pro normální nebo emergentní stav hrudníku.

Description

Oblast techniky

Obor urgentní medicíny řeší v přednemocniční péči a na centrálních příjmech nemocnic stavy náhlého zhoršení zdravotního stavu a vážné úrazy. Součástí je i poskytování kardiopulmonální resuscitace u pacientů s náhlou zástavou oběhu. U všech těchto stavů jsou nedocenitelné diagnostické metody, které jsou jednoduché na provedení, neinvazivní a přitom poskytují unikátní informace. Do této oblasti lze zařadit i zjišťování a sledování pneumotoraxu, embolie plícnice a tamponády srdeční pomocí bioimpedance hrudníku, které umožňuje nový diagnostický systém podle vynálezu.

Dosavadní stav techniky

Jednou ze závažných náhlých komplikací zdravotního stavuje například pneumotorax. Jedná se o patologickou přítomnost vzduchu v pleurální dutině, nacházející se mezi poplicnicí a pohrudnicí. V tomto prostoru je za normálního stavu mírný podtlak, který zajišťuje maximální rozpětí plic a tak jejich správnou funkci. Přítomnost vzduchu v této dutině vede k částečnému nebo úplnému kolapsu plíce, která nemůže dýchat a nevyměňuje dýchací plyny. Život ohrožující variantou pneumotoraxu je tzv. tenzní neboli přetlakový pneumotorax, který zvyšuje tlak v pleurální dutině, dochází k útlaku dutých žil a srdce s následným zhoršením plnění pravostranných srdečních oddílů a snížení srdečního výdeje, následně pak dochází ke zhroucení oběhu a smrti. Právě ovlivnění činnosti pravého srdce je využíváno k diagnostice pomocí zařízení podle předloženého vynálezu.

Specifickou komplikací je pneumotorax u pacienta s polytraumatem, typicky po dopravní nehodě s kraniocerebrálním poraněním a kontuzí hrudníku. Pacient je typicky v bezvědomí a velmi obtížně vyšetřitelný. Z výše uvedeného vyplývá, že pneumotorax bývá zejména v přednemocniční péči i v současné klinické medicíně problémem.

Při emergentních situacích, jako například rozsáhlých traumatech, je potřebné disponovat rychlými diagnostickými metodami. Zejména při náhlé zástavě oběhu, kdy resuscitační tým postupuje podle instrukcí s mezinárodní platností (Baskett P, Nolan J: Evropská rada pro resuscitaci. Kapesní vydání doporučených postupů v resuscitaci 2005. Česká rada pro resuscitaci 2006), je například nutno vždy vyloučit následující tak zvané reverzibilní příčiny náhlé zástavy oběhu: hypotermie, hypovolémie, hypoxie, hypo- či hyperkalémie a metabolický rozvrat, dále tenzní pneumotorax, tamponáda srdeční, toxické látky, trombóza koronární a tromboembolie plicní. Guidelines však nedefinují způsob, jak tyto příčiny vylučovat a je na zkušenostech a erudici zdravotníků, zda bude diagnóza rozpoznána.

Dosavadní diagnostické způsoby

Pneumotorax

Základem je fyzikální vyšetření, zejména pečlivý poslech, kdy postižená strana nedýchá. Fyzikální vyšetřování poslechem je subjektivní, v nemocniční péči je proveditelné např. u úrazů jen velmi obtížně. V přednemocniční péči je v jedoucím sanitním voze neproveditelné, jakož i na místě nehody, kde je často ztížené až znemožněné hlukem. Zlatým standardem v diagnostice je rentgenové vyšetření plic (případně počítačová tomografie), které odhalí a kvantifikuje i malou přítomnost vzduchu v pleurální dutině. Rentgenové vyšetřování v přednemocniční péči není a asi nikdy nebude dostupné. V nemocnici znamená zdržení a často i transport nemocného na rentgenové pracoviště, tzn. další ohrožení pacienta a prodlení. Navíc u pacientů vyšetřovaných vleže neodhalí některé typy pneumotoraxu a proto je v rámci polytraumatu zlatým standardem počíta

- 1 CZ 306759 B6 čová tomografie, která poskytuje informace i o dalším eventuálním postižení jiných orgánů či systémů.

Plicní embolie

Masivní plicní embolie může vést k synkopě, hypotenzi, rozvoji kardiogenního šoku až k náhlé zástavě oběhu. Je provázena akutním cor pulmonale, vyznačujícím se dusností a přítomností známek akutního selhání pravé komory - tachykardií, akutní dilatací pravé srdeční komory, tachypnoe a zvýšeným žilním tlakem. Specifický je zejména vznik prekapilámí plicní hypertenze zvýšení středního tlaku v plicnici nad 20 mm Hg při normálním tlaku v zaklínění a zvýšení transpulmonálního gradientu. K tomu stavu nedochází ani u tamponády srdeční ani u pneumo- či hemothoraxu či kontuzi srdce a této skutečnosti (tj. vlivu akutně vzniklé prekapilámí plicní hypertenze na hodnoty bioimpedance) se využívá při diagnostice použitím zařízení podle předloženého vynálezu.

Srdeční tamponáda

Srdeční tamponáda je akutně život ohrožující komplikace. Tlak v perikardu je za normálních okolností negativní. S rychlým narůstáním objemu perikardiální tekutiny se intraperikardiální tlak zvyšuje, současně se zvyšuje i plnicí diastolický tlak pravé komory a střední tlak v pravé síni a zmenšuje se tlakový rozdíl mezi levou a pravou síní. V počáteční fázi je funkce levého srdce relativně neovlivněna, dochází nejprve k selhávání fyziologicky nízkotlakých pravostranných srdečních oddílů. Postupně se omezuje plnění obou komor, v konečném stádiu se komory plní pouze při systole síní. Dochází k prudkému snižování systolického objemu komor a minutového srdečního výdeje, následně k poklesu arteriálního tlaku. Časnou známkou tamponády je prodloužení preejekčního času levé komory (Brubakk O, Kaláber T, Acta Med Scand 200, 465 67, 1976). Tento parametr se běžně nevyužívá, avšak je to jeden z parametrů hodnocených pomocí zařízení podle předkládaného vynálezu.

K diagnostice přispívá při fyzikálním vyšetření tzv. Beckova triáda (zvýšená náplň krčních žil, hypotenze a tlumené srdeční ozvy) a dále pak, což je podstatné z hlediska předkládaného vynálezu, paradoxní puls tj. závislost pulsového tlaku na dýchání, kdy bývá naměřen rozdíl větší než 10 mm Hg. V předloženém vynálezu se mimo jiné využívá tento jev a sleduje se vliv dýchání na bioimpedanční křivku.

Bioimpedance

Metoda měření bioimpedance hrudníku se začala rozvíjet v šedesátých letech minulého století, kdy ji NASA používal k monitorování astronautů ve vesmírných lodích. Vývoj výpočetní techniky s sebou přinesl zpřesnění metody až k dnes vyráběným klinickým monitorům (např. BioZ, Vasamed - USA, Niccomo, Cardioscreen - Německo, TaskForce - Rakousko, PhysioFlow Francie a další). Využívají impedance hrudníku pro výpočet některých hemodynamických parametrů. Způsob měření bioimpedance hrudníku je řešen v několika patentových dokumentech.

Podle patentu US 4 450 527 je střídavý proud definované frekvence aplikován do elektrod na straně krku a dolní části hrudníku, typicky do oblasti těsně pod hradní kostí. Mezi těmito aplikačními elektrodami jsou umístěny elektrody měřící, které snímají napětí a následně ho vyhodnocují. Alternativně podle patentu US 3 340 867 se elektrody upevňují na čelo nebo cirkulámě kolem krku a hrudníku.

V jiném uspořádání se elektrody umísťují do jícnu, jak je popsáno v patentu US 4 836 214 nebo se využívá elektrod implantovaného kardiostimulátoru.

Zpracování měřeného signálu může být řešeno různými prostředky a způsoby. Například signál získaný z měřících elektrod je veden přes aktivní filtry, demodulován usměrňovači a následně

-2 CZ 306759 B6 zesílen rozdílovým zesilovačem. Signál je dále zpracováván analogově až k získání stejnosměrného napětí úměrnému bazální hradní impedanci Z a časové změně impedance dZ synchronní se srdeční činností. Oba tyto signály jsou digitalizovány k následnému zpracování.

Klinické použití je popsáno např. v dokumentech WO 84/00 227, US 4 450 527, kde se zpracovávají údaje o bazální impedanci a odchylky od ní závislé na činnosti srdce a z těchto signálů se vypočítávají různé hemodynamické parametry - např. srdeční výdej, cévní rezistence, ejekční frakce aj., a to na základě matematických modelů popisujících šíření elektrického proudu v hrudníku.

Lze shrnout, že absolutní hodnota impedance je nejvíce ovlivněná obsahem tekutiny v hrudníku a její časové změny, synchronní s EKG, poskytují informaci o jednotlivých ejekčních objemech.

Řešení popsané WO 95/02 991, které ve výpočtu nepracuje se základní impedancí, ale pouze se změnou impedance dZ. Existují i metody stanovující jiné srdeční choroby na základě měření impedance, popsané např. v WO 90/09 757.

Komerčně dostupné monitory bioimpedance hrudníku užívají aplikační elektrody pro přívod střídavého proudu zapojené tak, že jedna skupina je umístěna v oblasti krku a druhá skupina v dolní části hrudníku. Pozice aplikačních elektrod se může měnit, dle doporučení jednotlivých výrobců. Například pozice aplikačních elektrod na krku může být doporučená u různých přístrojů vepředu, na straně nad krkavicí nebo i vzadu. Obdobně jsou na těle pacienta rozmístěny snímací elektrody snímající hrudní impedanci. Vždy je výsledkem měření bazální impedance jedna hodnota bioimpedance celého hrudníku, nikoliv odděleně jeho pravé a levé poloviny, tak jako v našem vynálezu. Při výpočtu hemodynamických parametrů se užívají různé adaptace matematického modelu popisující průchod elektrického proudu hrudníkem, resp. vypočítávají, jak je tento průtok ovlivněn pulzující srdeční činností.

Ve WO 2007/002 992 se signál bioimpedance hrudníku měří nejméně na dvou segmentech těla, z čehož jeden je vždy hrudník, druhým například končetina. Z hrudní bioimpedance se vypočítá index, který se porovnává s indexem druhého segmentu, v tomto případě končetiny a takto se kvantifikuje stupeň plicního otoku. Tento vynález řeší postupné měření impedance jednotlivých končetin a dokonce i pravolevé a levopravé měření impedance hrudníku, k měření dochází však úhlopříčně přes celý hrudník, nikoliv odděleně pro jednotlivé strany, jako je tomu podle předkládaného vynálezu.

Složitější systém, popsaný v publikaci Zlochiver S at al, IEEE Transactions on medical imaging, 22, 12 s. 1550-60, 2003, využívá až 32 elektrod a pomocí simulačních algoritmů vypočítává obsah tekutiny v různých částech plic. Neuvažuje však možnost přítomnosti vzduchu v hrudní dutině a pro vyšetření pneumotoraxu se proto nehodí.

Některé vynálezy, např. podle WO 2007/031 951, řeší analýzu plicního otoku z elektrod implantovaného kardiostimulátoru a dopočítávají charakteristiky obou plic z rozdílné distribuce proudu hrudníkem. Předpokládají použití kardiostimulátoru s více elektrodami, podle jejich umístění dopočítávají konfiguraci hrudníku.

Patent EP 1 179 317 popisuje zařízení pro analýzu srdečních ozev, což je kombinované zařízení sestávající z vlastního zařízení pro snímání srdečních ozev, měření impedance hrudníku obsahující 2 elektrody, a elektrokardiograf pro snímání EKG, tato všechna měření se digitalizují, zpracují a zobrazí. Avšak cílem měření a jediným výsledkem je určení okamžiku, kdy se uzavře srdeční aortální chlopeň. Zařízení samotné je svými prvky odlišné od systému podle předložené přihlášky, a navíc určení a funkce zařízení je naprosto odlišné. Sub-zařízení pro měření impedance hrudníku obsahuje právě 2 elektrody a měří jen celkovou impedanci hrudníku, analyzuje odlišný typ měření impedance a jiný typ křivky (viz obr. 4A citovaného dokumentu) a zcela jiným způsobem (viz obr. 6 citovaného dokumentu)).

-3 CZ 306759 B6

Dokument EP 0 030 722 popisuje zařízení pro měření impedance hrudníku, které je 2kanálové, pro měření levé a pravé části hrudníku, a které obsahuje alespoň jednu kraniální a dvě hrudní elektrody (aplikační i měřicí, vždy blízko vedle sebe (viz obr. 1 citovaného dokumentu). Ve výhodném provedení také lze spojit s měřením EKG. V EP 0 030 722 se uvádí, že na základě těchto 5 měření by bylo možné diferencovat stavy jako je tekutina v plicích, pneumotorax nebo výpotek v pleuře, avšak konkrétní příklady diagnostických měření uvedeny nejsou, takže praktické použití zařízení pro uvedené diagnostiky je jen spekulativní. Nárok 1 citovaného dokumentu definuje zařízení pro měření impedance hrudníku, které měří impedanci levé a pravé části hrudníku pomocí měření napětí užitím alespoň tří elektrod, avšak toto měření je pouze ve vertikálním směru. 10 Naproti tomu podstatou nového zařízení podle předložené přihlášky je to, že umožňuje současně jak horizontální, tak i vertikální měření pro levou a pravou část hrudníku. Díky tomu také poskytuje data pro diferenciální diagnostiku pneumotoraxu s přetlakem a pneumotoraxu bez přetlaku, což zařízení podle EP 0 030 722 neumožňuje.

Dokument US 2005/0 090 753 popisuje neinvazivní zařízení pro stanovení hemodynamického stavu pacienta, které obsahuje alespoň 2 elektrody, jednotku pro měření celkové tělní bioimpedance, jednotku pro zpracování a analýzu dat, a případně zobrazovací jednotku, přičemž jednotka pro zpracování a analýzu dat obsahuje sadu předem určených dat a v podstatě tak umožňuje diferencovat stavy: normální, systolické městnavé srdeční selhání (sCHF), plicní edém (PE), kardio20 genní šok (CS) a vasodilatační šok (VS). Zařízení je určeno pouze ke stanovení hemodynamických parametrů, na základě měření impedance celého těla, takže jde o zařízení zásadně odlišné od zařízení podle předkládaného vynálezu. Zařízení samo je techniky odlišné, měří jiné parametry a umožňuje stanovení odlišných diagnóz.

Impedance a pneumotorax

S ohledem na předkládaný vynález je z hlediska diagnostiky pneumotoraxu nej důležitějším parametrem takzvaný index obsahu hrudní tekutiny. Může být stanoven analýzou bazální impedance, jedná se o časově průměrovanou inverzní hodnotu bazální impedance, tj. nesleduje časový 30 vývoj změny impedance v závislosti na srdeční činnosti. Vypovídá o množství tekutiny v plicích, tzn. dává kvantitativní informaci o event. plicním otoku. Pneumotorax již byl impedancí sledován např. v publikaci NoackG, Freyschuss, Acta Pediatr Scan 66, str. 677-80, 1977. Impedance však byla měřena komerčním přístrojem, a to souhrnně přes celý hrudník tak, jak je doporučováno při měření obsahu hrudní tekutiny, nebyla použita stranová analýza a neanalyzovala se dZ při dia35 gnostice typu pneumotoraxu. Zařízení podle citované publikace a jeho použití se tedy podstatně liší od předkládaného vynálezu.

Impedance a embolie a tamponáda

Základní poznatky týkající se zjišťování a sledování embolizace plícnice a tamponády srdeční a posouzení tenze při pneumotoraxu byly popsány v následujících dokumentech.

Ve WO 2007/144 776 je popsána interpretace měření bioimpedance spočívající ve zjištění křivky změny rychlosti krevního průtoku na základě bioimpedance, zjištění zda tato křivka obsahuje dva 45 vrcholy, zjištění časového intervalu mezi těmito vrcholy a na základě této analýzy je posouzena interventrikulární asynchronie a patentováno rozhodování o implantaci kardiostimulátoru. Citovaný vynález se zabývá i intervalem mezi těmito dvěma vrcholy a následnou interpretací. Tento interval odpovídá době mezi maximální ejekcí pravé komory a maximální ejekcí levé komory, což je podstatné z hlediska implantace kardiostimulátoru. Na rozdíl od řešení podle předkládané50 ho vynálezu se řešení podle WO 2007/144 776 nezabývá částí křivky před případným prvním vrcholem, nesnímá současně EKG a neanalyzuje časové souvislosti mezi EKG a křivkou změny rychlosti. Právě tato část křivky obsahuje mj. informace o projevech pravé komory srdeční, což je podstatné pro řešení podle předkládaného vynálezu.

-4CZ 306759 B6

V dokumentu WO 97/37 591 je popsán výpočet ejekčního objemu na základě upřesnění času systoly levé komory, kdy se z křivky bioimpedance odečítá takzvaný efektivní ejekční čas levé komory. Tento čas začíná časem otevření aortální chlopně, což je jeden z příznaků využívaných v řešení podle předkládaného vynálezu, kde však tento okamžik ohraničuje naopak konec sledovaného intervalu. Navíc je odlišné využití tohoto parametru - neslouží v diagnostice některých stavů, ale užívá se ke zpřesnění výpočtu hemodynamických parametrů.

Všechny dokumenty stavu techniky známé původcům řeší snímání impedance pouze v jednom, a sice vertikálním směru, a odvozují z měřeného signálu pouze parametry levostranného srdečního oddílu, s výjimkou dokumentu EP 0 030 722, kde je popsáno zařízení pro měření ve vertikálním směru vlevo i vpravo, avšak bez měření v horizontálním směru. V řešení podle předkládaného vynálezu je snímání ve třech směrech, tj. horizontálně, vertikálně vlevo a vertikálně vpravo, což umožňuje analyzovat a hodnotit odděleně oddíl pravostranný a levostranný v souvislosti s celkovým stavem hrudníku, což dosud nebylo v tomto rozsahu a úplnosti možné. Dosud nebylo k dispozici kompaktní a mobilní zařízení, které by vyhovovalo potřebám emergentní medicíny a umožňovalo in šitu analyzovat a prakticky okamžitě diagnostikovat reverzibilní příčiny náhlé zástavy oběhu jako je tenzní pneumotorax, srdeční tamponáda a plicní embolie.

Podstata vynálezu

Vynález se týká diagnostického systému pro zjišťování a sledování bioimpedance hrudníku a generování signálů indikativních pro emergentní stavy hrudníku.

Diagnostický systém podle vynálezu obsahuje generátor pro generování střídavých harmonických proudů, které jsou zavedeny do aplikačních elektrod. Aplikační elektrody se umisťují na hrudník, přičemž signál se šíří mezi elektrodami. Snímací elektrody jsou při měření umístěny v blízkosti aplikačních elektrod, odděleně pro obě poloviny hrudníku zvlášť ve vertikálním směru a v horizontálním směru. Systém vyžaduje pro správnou funkci alespoň tři aplikační elektrody a alespoň tři snímací elektrody. Součástí zařízení je dále jednotka pro snímání elektrokardiogramu a jednotka s mikrofonem pro sledování srdečních ozev. Naměřené signály jsou zesíleny v zesilovači, digitalizovány v převodnících a zavedeny do operační jednotky pro řízení, zpracování a analýzu signálů (dále jen operační jednotka), která je součástí řídicí jednotky. Termín signál zahrnuje jak měřenou fyzikální veličinu (resp. její průběh v čase), tak i veličinu z ní odvozenou, popřípadě digitalizovanou, takže se týká jak analogového, tak i digitálního signálu. Řídicí jednotka může být realizována např. zařízením analogickým počítači typu PC nebo i komerčně dostupným počítačem.

Řídicí jednotka dále obsahuje zobrazovací zařízení, např. monitor nebo displej. Výhodně může dále obsahovat zařízení pro archivaci naměřených hodnot a případně i vypočtených parametrů, např. v podobě zařízení typu holter. Také může obsahovat zařízení, které umožňuje datovou komunikaci např. s počítačem či jinou nadřazenou jednotkou, např. zařízení pro IR komunikaci nebo bluetooth, nebo prostřednictvím počítačové sítě. Dále může obsahovat komunikační zařízení, které umožňuje telemetrické sledování a přenos dat.

Operační jednotka výhodně obsahuje implementovaný algoritmus pro zpracování a vyhodnocení naměřených signálů a generování diagnosticky relevantních signálů, a to v podobě počítačového programu (software). Operační jednotka zajišťuje pomocí implementovaného software automatizované měření signálů bazální impedance odděleně pro obě poloviny hrudníku a následnou analýzu křivky změny impedance synchronní se srdeční činností. Všechny měřené signály jsou operační jednotkou vyhodnoceny, jsou generovány diagnosticky relevantní signály a jsou zobrazeny na monitoru. Rozhodovací algoritmus operační jednotky pracuje na základě matic časových souvislostí naměřených a generovaných signálů za fyziologických okolností a v podmínkách výše uvedených diagnóz (pneumotorax bez přetlaku, pneumotorax s přetlakem, plicní embolizace nebo srdeční tamponáda) a porovnává je s aktuálním stavem. Analýzou signálů generovaných na

-5CZ 306759 B6 základě měření signálů bioimpedance a EKG a jejich porovnáním s normálními hodnotami zjišťuje algoritmus poměry v pravostranném i levostranném srdečním oddílu a generuje signál indikativní pro emergentní stavy hrudníku: pneumotorax bez přetlaku, pneumotorax s přetlakem, plicní embolizace nebo srdeční tamponáda. Termín indikativní signál znamená, že signál má z diagnostického hlediska charakter empiricky podloženého ukazatele, který ošetřujícímu lékaři aplikujícímu systém napovídá a usnadňuje mu tak diagnostickou úvahu.

Lze předpokládat, že způsob zpracování a vyhodnocení naměřených signálů impedance a generování diagnosticky relevantních signálů podle vynálezu v podobě počítačového programu (software) může být také implementován do libovolného počítače, který pak může vyhodnocovat a analyzovat naměřené signály nezávisle na měřicí části zařízení podle vynálezu.

Výše popsané výhodné řešení zpracovává signály digitálně. Avšak existuje i možnost řešení analogového, kdy se měřený signál filtruje, zesiluje a analogově zpracovává až do získání napětí odpovídající bazální impedanci a získání napětí odpovídající změně impedance. Teprve tyto signály mohou být následně digitalizovány a zpracována obdobně jako u digitálního případu řešení.

Předmětem vynálezu je konkrétně diagnostický systém pro zjišťování a sledování bioimpedance hrudníku a generování signálů indikativních pro emergentní stavy hrudníku, který obsahuje zařízení pro měření bioimpedance hrudníku, generátor střídavých harmonických proudů, zesilovače a analogově-digitální převodníky, jednotku pro snímání elektrokardiogramu a jednotku pro sledování srdečních ozev, přičemž zařízení pro měření bioimpedance hrudníku obsahuje dále alespoň tři aplikační elektrody pro aplikaci proudů na hrudník ve třech různých směrech a alespoň tři snímací elektrody pro snímání napětí na hrudníku ve třech různých směrech, a diagnostický systém dále obsahuje operační jednotku pro řízení systému, zpracování a analýzu signálů indikativních pro emergentní stavy hrudníku.

Operační jednotka diagnostického systému podle vynálezu výhodně obsahuje implementovaný počítačový program obsahující instrukce pro analýzu signálů bioimpedance naměřených v horizontálním směru a ve vertikálním směru odděleně pro pravou a levou část hrudníku, elektrokardiogramu a srdečních ozev, a pro generování signálů indikativních pro emergentní stavy hrudníku.

Implementovaný program obsahuje instrukce pro analýzu časové závislosti signálu impedance synchronní se srdeční činností a generování signálů indikativních pro emergentní stavy hrudníku.

Implementovaný program dále výhodně obsahuje instrukce pro generování následujících diagnosticky relevantních signálů: bazální impedance Zo v horizontálním směru a ve vertikálním směru vpravo a vertikálním směru vlevo, interval MC-PO, interval MC-AO, interval AO-TL, interval PO-TP, poměr ML/Z₀, poměr MP/Z₀, poměr MS/Z₀ a index respirace.

Nejvýhodněji implementovaný program obsahuje také instrukce pro generování signálu indikativního pro emergentní stav hrudníku vybraný ze skupiny, kterou tvoří: pneumotorax bez přetlaku, pneumotorax s přetlakem, plicní embolizace nebo srdeční tamponáda.

Předmětem vynálezu je tedy i způsob následného zpracování signálů bioimpedance hrudníku v horizontálním směru a ve vertikálním směru odděleně pro pravou a levou část hrudníku, elektrokardiogramu a srdečních ozev, dříve naměřených užitím diagnostického systému podle vynálezu, přičemž tento způsob zahrnuje kroky, kdy se z naměřených signálů generují následující diagnosticky relevantní signály: bazální impedance Z_o v horizontálním směru a ve vertikálním směru vpravo a vertikálním směru vlevo, interval MC-PO, interval MC-AO, interval AO-TL, interval PO-TP, poměr ML/Z₀, poměr MP/Z₀, poměr MS/Z₀ a index respirace.

Způsob podle nároku výhodně zahrnuje i kroky, kdy se generované signály na základě předem definovaných intervalů velikosti signálů zařadí do jednoho z následujících shluků indikativních

-6CZ 306759 B6 pro normální stav nebo emergentní stav hrudníku vybraný ze skupiny, kterou tvoří: pneumotorax bez přetlaku, pneumotorax s přetlakem, plicní embolizace nebo srdeční tamponáda.

Další podrobnosti a výhodná provedení vynálezu vyplynou z dále uvedených příkladů doplněných obrázky.

Objasnění výkresů

Obr. 1 schematicky znázorňuje diagnostický systém podle vynálezu.

Obr. 2 znázorňuje výhodné rozmístění aplikačních elektrod (AE, plné kroužky) a snímacích elektrod (SE, prázdné kroužky). Plnou čarou je znázorněn směr šíření proudu, přerušovanou čarou je vyznačeno měřené napětí.

Obr. 3 ukazuje schematicky časový průběh naměřených signálů EKG a bioimpedance a dále z nich vypočtené závislosti.

Obr. 4 je vývojový diagram znázorňující algoritmus pro zjišťování a sledování bioimpedance hrudníku pomocí systému podle vynálezu

Obr. 5 je vývojový diagram znázorňující algoritmus pro nalezení časového průběhu bioimpedance ve vertikálním a horizontálním směru.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Diagnostický systém

Diagnostický systém pro zjišťování a sledování bioimpedance hrudníku a generování signálů indikativních pro emergentní stavy hrudníku je ve výhodném provedení schematicky znázorněn na obr. 1.

Diagnostický systém obsahuje zařízení pro měření signálů bioimpedance hrudníku obsahující alespoň tři aplikační elektrody AE pro aplikaci proudů na hrudník ve třech různých směrech a alespoň tři snímací elektrody SE pro snímání napětí na hrudníku ve třech různých směrech, generátor G pro generování střídavých harmonických proudů, zesilovače Z a analogově-digitální převodníky A/D. Generátor G generuje střídavé harmonické proudy, které jsou zavedeny do aplikačních elektrod AE, které se umisťují na hrudník. Signál se šíří mezi elektrodami, jak je znázorněno na obr. 2. Snímací elektrody SE jsou umístěny v blízkosti aplikačních elektrod, odděleně pro obě poloviny hrudníku ve vertikálním směru, tedy zvlášť vlevo a vpravo, a zvlášť pro horizontální směr (viz obr. 2). Zařízení vyžaduje pro správnou funkci alespoň tři aplikační elektrody AE a alespoň tři snímací elektrody SE. Naměřené signály jsou zesíleny v zesilovači Z, digitalizovány v převodnících A/D a zavedeny do operační jednotky DSP pro řízení, zpracování a analýzu signálů (dále jen operační jednotka), která je součástí řídicí jednotky R. Řídicí jednotka R je realizována např. zařízením analogickým počítači typu PC nebo i komerčně dostupným počítačem.

Součástí systému je dále jednotka EK pro snímání signálů elektrokardiogramu a jednotka SO s mikrofonem pro sledování signálů srdečních ozev.

Řídicí jednotka R dále obsahuje zobrazovací zařízení M, např. monitor nebo displej. Operační jednotka DSP obsahuje implementovaný algoritmus pro zpracování a vyhodnocení naměřených

-7CZ 306759 B6 signálů a generování diagnosticky relevantních signálů (viz dále, také obr. 4, 5), a to v podobě počítačového programu (software).

Operační jednotka DSP tak zajišťuje pomocí implementovaného software automatizované měření signálů bazální impedance odděleně pro obě poloviny hrudníku a následnou analýzu křivky změny impedance synchronní se srdeční činností (viz dále).

Všechny měřené údaje jsou operační jednotkou DSP přijaty a jsou generovány diagnosticky relevantní signály, které jsou zobrazeny na monitoru M, jako bazální impedance a, křivky změny impedance a mohou být zobrazeny všechny generované signály.

Dále řídicí jednotka R, resp. operační jednotka DSP a v ní implementovaný software, analyzuje veškerá data a vyhodnocuje informace o pravděpodobnosti diagnóz. Rozhodovací algoritmus řídicí jednotky pracuje na základě matic časových souvislostí příznaků za fyziologických okolností a u výše uvedených diagnóz a porovnává je s aktuálním stavem. Analýzou příznaků stanovených na základě měření bioimpedance a EKG a jejich porovnáním s normálními hodnotami zjišťuje algoritmus poměry v pravostranném i levostranném srdečním oddílu a rozhoduje o pravděpodobnosti výše uvedených diagnóz. Dýchání je monitorováno prostřednictvím údaje o bazální impedanci. Informace o dýchacím cyklu je použita v rozhodovacím algoritmu k další analýze intervalů mezi příznaky a k zjištění významnosti vlivu dýchání na tyto intervaly, jako je tomu například u srdeční tamponády. Je výhodné, pokud je do řídícího algoritmu zadána informace o způsobu ventilace pacienta, tj. zda dýchá spontánně neboje na řízené ventilaci. Současně se stanovují a monitorují hodnoty krevního tlaku.

Vyhodnocování se tedy v principu provádí tak, že se získaná data a určené příznaky pro aktuálního pacienta srovnávají s hodnotami a příznaky, zjištěnými pro zdravé jedince a pro pacienty s pneumotoraxem bez přetlaku, pneumotoraxem s přetlakem, plicní embolizací nebo srdeční tamponádou. Tyto údaje byly získány experimentálně (viz údaje v tabulce 1) a mohou být ještě dále zpřesňovány.

Použití diagnostického systému podle vynálezu

Aby bylo možné získat příznaky (podrobněji popsány dále), které umožní požadovanou diferenciální diagnostiku, je vyžadováno specifické rozmístění elektrod. Elektrody AE, SE musí být umístěny tak, aby bylo možné sledování hrudní impedance ve dvou základních směrech: v horizontálním, příčném směru a vertikálním směru, v ose těla pacienta. V těchto dvou směrech jsou orientovány aplikační neboli proudové elektrody AE (obr. 1), do kterých je přiváděn střídavý proud definované frekvence. Snímací neboli napěťové elektrody SE (obr. 1) jsou rozloženy také pro sledování v těchto dvou základních směrech, přičemž zásadní je, že vertikální směr je navíc snímán odděleně pro pravou i levou polovinu hrudníku, měří se tedy fakticky ve třech směrech. Základní dvě možná rozmístění elektrod znázorňuje obr. 2.

Tři elektrody AE, SE každého druhu představují minimální počet elektrod pro správnou funkci zařízení podle vynálezu. Odborník si snadno představí modifikaci zařízení např. se čtyřmi elektrodami AE, SE každého druhu, případně i s více elektrodami každého druhu.

Použití diagnostického systému podle vynálezu

Aby bylo možné získat příznaky (podrobněji popsány dále), které umožní požadovanou diferenciální diagnostiku, je vyžadováno specifické rozmístění elektrod. Elektrody AE, SE musí být umístěny tak, aby bylo možné sledování hrudní impedance ve dvou základních směrech: v horizontálním, příčném směru a vertikálním směru, v ose těla pacienta. V těchto dvou směrech jsou orientovány aplikační neboli proudové elektrody AE (obr. 1), do kterých je přiváděn střídavý proud definované frekvence. Snímací nebolí napěťové elektrody SE (obr. 1) jsou rozloženy také pro sledování v těchto dvou základních směrech, přičemž zásadní je, že vertikální směr je navíc

-8CZ 306759 B6 snímán odděleně pro pravou i levou polovinu hrudníku, měří se tedy fakticky ve třech směrech. Základní dvě možná rozmístění elektrod znázorňuje obr. 2.

Tři elektrody AE, SE každého druhu představují minimální počet elektrod pro správnou funkci zařízení podle vynálezu. Odborník si snadno představí modifikaci zařízení např. se čtyřmi elektrodami AE, SE každého druhu, případně i s více elektrodami každého druhu.

Získaný signál impedance hrudníku je následně analyzován. Je zjišťována I) bazální, průměrná hodnota impedance ve všech směrech a II) změna impedance synchronní se srdeční činností ve dvou základních směrech:

I. Bazální impedance (Z_o) ve všech třech sledovaných směrech umožňuje oddělené snímání obou polovin hrudníku (ve vertikálním směru) což je důležité pro zjištění oddělených bazálních impedancí obou polovin hrudníku. Bazální impedance v horizontálním směru - přes obě poloviny hrudníku - slouží pro registraci dýchání pacienta a pro registraci celkové bazální hrudní impedance.

II. Sledování ve dvou směrech umožňuje sledovat patofyziologické děje v hrudníku novým způsobem: horizontální směr sleduje zejména změny impedance vyvolané tokem krve plícnicí, proto vypovídá o poměrech v pravém srdci. Vertikální směr sleduje zejména změny impedance vyvolané tokem krve aortou, proto vypovídá o poměrech v levém srdci.

Konkrétní zpracování signálu impedance synchronní se srdeční činností spočívá v morfologické a časové analýze křivek (tj. časových závislostí). Analyzuje se odděleně každá akce srdeční, přičemž se v případě nekvalitního signálu (viz níže) analýza ukončí a přejde se k záznamu další akce. V případě, že se nedaří analyzovat oddělené akce, zařízení může pracovat v tzv. režimu průměrování s nastaveným počtem srdečních akcí.

Princip analýzy impedančních křivek

Křivky bioimpedance (tj. závislost bioimpedance na čase) a EKG jsou analyzovány společně a po zpracování algoritmem podle vynálezu poskytnou hodnoty požadovaných příznaků.

Princip analýzy jedné akce záznamu je uveden na obr. 3, kde křivka H (první shora) je časový průběh EKG snímaný z povrchu hrudníku. Křivka A je negovaný (invertovaný) tvar impedanční křivky levostrannými srdečními oddíly -Z_L, což odpovídá objemu krve v levostranném oddílu. Křivka B je negovaný tvar impedanční křivky pravostrannými srdečními oddíly —Z_P, což odpovídá objemu krve v pravostranném oddílu. Křivka C představuje součet křivek A a B, který lze po zpracování získat při měření bioimpedance hrudníku -Z. Křivky A a B samostatně změřením získat nelze. Křivka D je derivace křivky A podle času -dZ_L/dt. Jedná se o závislost změny průtoku. Křivka E je derivace křivky B podle času -dZ_P/dt. Jedná se o závislost změny průtoku. Křivka F je derivace křivky C podle času -dZ/dt. Jedná se o závislost změny průtoku. Křivka G je druhá derivace křivky C podle času -d²Z/dt². Z jejího průběhu je patrné že dobře slouží k identifikaci příznaků PO a AO, protože tyto body leží v lokálních inflexních bodech této křivky.

Systém podle předkládaného vynálezu měří na povrchu hrudníku alespoň dvě impedanční křivky C pro horizontální směr (C_H) a pro vertikální směr (C_v) a křivku H. Křivky F a G jsou stanoveny výpočtem.

Tvary křivek na obr. 3, zejména křivka C a z ní odvozené křivky F a G, jsou typické pro vertikální sledování impedance, kdy je nejvíce registrována změna průtoku aortou. Při analýze horizontálního směru snímání se na tvaru křivky C naopak podílí nejvíce křivka B a vliv křivky A je potlačen. Porovnání křivek C, F a G pro horizontální a vertikální směr sledování tak umožňuje upřesnění časového určení příznaků PO a AO, a to tak, že se porovnávají výsledky analýzy obou směrů a při odlišnosti větší než nastavená mez se analýza vyloučí a přejde se k dalšímu záznamu.

-9CZ 306759 B6

Na křivkách lze nalézt časy význačných událostí - příznaky, které jsou následující:

EKG křivka poskytuje bod P odpovídající depolarizaci síní, bod Q signalizující začátek depolarizace komor, komplex QRS poskytuje informace o průběhu depolarizace komor.

Analýza impedančních křivek poskytuje bod PO, tj. čas otevření pulmonální chlopně a bod AO, tj. čas otevření aortální chlopně. Tyto body hledá algoritmus (viz dále) pomocí analýzy lokálních inflexních bodů křivky G.

Bod MC, tj. čas uzávěru mitrální a trikuspidální chlopně, a bod AC, tj. čas uzavření aortální a pulmonální chlopně, jsou výhodně nalezeny analýzou záznamu srdečních ozev mikrofonem přiloženým na stěnu hrudníku. Pokud není připojen mikrofon, lze bod AC stanovit analýzou křivky C nalezením jejího lokálního inflexního bodu, a bod MC se pak neměří, ale stanoví se arbitrámě jako třetina vzdálenosti mezi body R a S komplexu QRS.

Časový interval MC-AO mezi bodem MC a AO odpovídá arteriálnímu preejekčnímu času, časový interval MC-PO mezi bodem MC a PO odpovídá pulmonálnímu preejekčnímu času.

Celý postup nalezení příznaků je schematicky znázorněn vývojovým diagramem na obr. 4.

Způsob zpracování naměřených dat a stanovení příznaků

Pro určení popsaných příznaků provádí algoritmus podle vynálezu (v podobě software implementovaného v diagnostickém systému podle vynálezu, případně implementovaného v nezávislém počítači či jiné řídicí jednotce) analýzu naměřených časových průběhů bioimpedance a EKG, případně srdečních ozev, ke stanovení příznaků (viz obr. 5), které pak dále umožňují diferencovat diagnózu pro jednotlivá onemocnění.

Podstatným znakem systému podle vynálezu, jak již bylo uvedeno, je to, že umožňuje snímání ve dvou rozdílných, na sebe kolmých směrech, vertikálním a horizontálním, a navíc ve vertikálním směru ještě odděleně vlevo a vpravo, což umožní identifikovat odděleně křivky E i D řešením soustavy dvou rovnic pro dvě neznámé a zjistit tak křivky změny průtoků odděleně pro pravý i levý srdeční oddíl. Měřenou impedanci v obou směrech lze popsat rovnicemi:

C_H(t) = a. LK(t) + PK(t) (1)

C_v(t) = LK(t) + b . PK(t) (2) kde C_H(t) je časový průběh impedance v horizontálním směru a Cv(t) ve vertikálním směru. LK(t) a PK(t) jsou časové průběhy křivek E a D. Parametry a, b jsou koeficienty promítání vlivu LK(t) a PK(t) do jednotlivých směrů snímání.

Nalezení koeficientů a, b algoritmus řeší následujícím způsobem: křivka LK(t) je v časovém intervalu mezi příznaky PO a AO konstantní - nulová, zatímco křivka PK(t) roste, což vyplývá ze skutečnosti že se plicní chlopeň otevírá dříve než aortální. V intervalu PO-AO proto lze určit koeficient b. Nalezení koeficientu a předpokládá, že rychlost ejekce krve z pravé komory do plícnice je konstantní od PO do okamžiku AO a ještě jednou tak dlouhý interval (tzn. do okamžiku AO + AO - PO). Oprávněnost předpokladu je podložena faktem že malý oběh je nízkoodporový a nízkotlakový, jak je uvedeno např. v Ashermann, M. a kol.: Kardiologie, Galén 2004. Při tomto předpokladu je znám vliv pravostranného oddílu na snímání impedance v obou směrech a lze určit výpočtem koeficient b.

Při znalosti obou koeficientů a, b jsou křivky nalezeny řešením soustavy rovnic.

- 10CZ 306759 B6

Na takto výpočtem získaných křivkách E a D jsou následně nalezeny následující příznaky: na křivce E její maximální hodnota (ML), čas dosažení této maximální hodnoty (TL)) a čas dosažení nulové hodnoty (NL).

Příznak TL je čas maximální akcelerace výtoku levé komory, příznak ML je indexová hodnota této akcelerace a příznak NL je čas maximální výtokové rychlosti levé komory.

Analýzou křivky D jsou obdobně nalezeny příznaky pro pravostranný srdeční oddíl, kde příznak TP je čas maximální akcelerace výtoku pravé komory, příznak MP je indexová hodnota této akcelerace a příznak NP je čas maximální výtokové rychlosti pravé komory.

Obdobně jsou analýzou křivky F stanoveny příznaky souhrnně pro celé srdce, a sice příznaky TS, MS aNS. Tyto příznaky slouží jako kontrolní, k porovnání s příznaky pro oddělené srdeční oddíly.

Interval PO-TP pak reprezentuje dobu maximální akcelerace pravé komory, interval AO-TL analogicky reprezentuje dobu maximální akcelerace levé komory.

Použití postupů popsaných např. ve WO 84/00 227, WO 90/00 367 či WO 2005/089 056, pro analýzu křivek E a F získaných pomocí zařízení podle vynálezu umožňuje kvantifikovat hemodynamické parametry zvlášť pro pravý a levý srdeční oddíl, což dosud nebylo možné.

Další analýza všech stanovených příznaků sleduje vliv dýchání na tyto příznaky. Všechny stanovené příznaky v čase jsou zaznamenávány v paměti spolu s hodnotou bazální impedance v horizontálním směru. Po několika dechových cyklech (zjištěno z bazální impedance) je porovnávána skupina tří srdečních akcí na vrcholu nádechu se skupinou tří akcí na vrcholu výdechu. V případě, že se hodnoty stejných příznaků odlišují o více než 10 procent, je tento fakt zobrazen řídicí jednotkou a je vypočítán další příznak jako poměr těchto hodnot - index respirace.

Na zobrazovací jednotce M zařízení jsou znázorněny všechny měřené i zjišťované křivky a všechny nalezené příznaky.

Řídicí jednotka R je dále vybavena algoritmem interpretace získaných příznaků, takže umožňuje diferenciální diagnostiku, jak byla výše popsána.

Vzhledem k tomu, že měřené příznaky, resp. měřené vektory příznaků, představují ve skutečnosti kontextově závislou posloupnost dat, je při klasifikaci využit kontextově závislý klasifikátor. Jeho funkce je založena na skrytých Markovových modelech, což je technika stochastického modelování známá z umělé inteligence (popsáno např. v Duda, O.D. et al, Pattern Classification, John Wiley & Sons, lne. (2001), ISBN 0-471-05669-3).

Algoritmus při identifikaci používá následující příznaky:

- bazální impedance Z_o ve vertikálním směru vpravo a vlevo

- bazální impedance Z_o v horizontálním směru

- interval MC-PO

- interval MC-AO

- interval AO-TL

- interval PO-TP

- poměr ML/Z₀

- poměr MP/Z₀

- poměr MS/Z₀

- index respirace

-11 CZ 306759 B6

Příznaky, resp. vektory příznaků jsou v teorii klasifíkátorů nazývány obrazy, neboť jistým způsobem zobrazují klasifikované předměty a jevy do množiny čísel. V našem případě pak obrazy (tj. změřené příznaky uspořádané do vektorů) reprezentují diagnostikovaného pacienta. Klasifikátor pak zařazuje obrazy, které přijdou na jeho vstup, do některé z předem vybraných tříd, přičemž třídy jsou přímo svázány s jednotlivými diagnózami. V případě předloženého vynálezu jde o tyto třídy (diagnózy):

-Normální pacient

- Pneumotorax bez přetlaku

- Pneumotorax s přetlakem

- Plicní embolizace

- Srdeční tamponáda

Zařazování obrazů do tříd je zajištěno skupinou obrazů, pro něž je známa správná diagnóza (tzv. trénovací množina obrazů). Klasifikátor je touto trénovací množinou natrénován ještě před tím, než bude nasazen do on-line diagnostického procesu. Parametry a příznaky pro jednotlivé výše uvedené třídy (diagnózy) jsou uvedeny v příkladu 1 v tabulce 1. Tato tabulka demonstruje, jak jsou jednotlivé příznaky ovlivňovány jednotlivými chorobami. Skutečné zatřiďování pak řeší uvedený klasifikátor.

Příklad 2

Příznaky pro diferenciální diagnostiku emergentních stavů hrudníku

Na zdravých dobrovolnících, pacientech s odpovídající diagnózou nebo pomocí modelu byly stanoveny hodnoty bazální impedance Z_o, vypočteny základní příznaky (MC-PO, MC-AO, POTP, AO-TL, ML/Z₀, MP/Z₀, MS/Z₀ a index respirace odpovídající sledovaným diagnózám (kontrola - normální pacient, pneumotorax bez přetlaku, pneumotorax s přetlakem, plicní embolizace, srdeční tamponáda). Všechny hodnoty jsou přehledně shrnuty v následující tabulce 1.

Příklad 3

Experimentální diagnostický systém

Pro praktické ověření principu měření a analýzy dat popsaného v předložené přihlášce byl sestrojen experimentální diagnostický systém odpovídající v principu diagnostickému systému podle obr. 1. Snímání bioimpedance ve dvou základních směrech, resp. ve třech směrech: vertikálně vlevo, vertikálně vpravo a horizontálně, na hrudníku a jejich synchronizovaný záznam byly prováděny za použití zařízení zkonstruovaného v ÚPT AVČR Brno. Jedná se o dvoukanálový přístroj, kde je nezávisle v každém kanálu nastavitelný měřicí proud od 0 do 1 mA a frekvence 10 až 100 kHz. Optimálních výsledků měření je u tohoto zařízení dosahováno při hodnotách proudu přibližně 0,7 mA a frekvenci přibližně 50 kHz, při tomto nastavení se získané měřené napětí pohybuje v rozmezí 15 až 40 mV. Jako elektrody AE i SE jsou použity běžné EKG samolepicí elektrody např. elektrody typu TYCO h92sg.

Snímání EKG bylo realizováno pomocí zařízení EK GE patient monitor DASH 4000, které je běžně odborníkům známo. Snímání fonokardiografu bylo provedeno zařízením SQ Phonocardiograph (ÚPT AVČR Brno), což je v principu akustický bateriově napájený zesilovač s mikrofonem přizpůsobený k měření srdečních zvuků. Signály z výše uvedených přístrojů byly snímány a zavedeny do počítače R typu PC s operační jednotkou DSP pomocí převodníku A/D, tj. převodníkové karty DAQCard-6036E+BNC-2110 (National Instruments). Zpracování dat bylo zajištěno pomocí programu MATLAB pro PC, který je odborníkům znám. Data byla vyhodnoce

-12CZ 306759 B6 na a příznaky byly stanoveny pomocí programu, který obsahoval algoritmy podle vynálezu popsané v předložené přihlášce a schematicky znázorněné na obr. 4 a 5.

Prototyp diagnostického systému pro komerční využití

Jde o realizaci diagnostického systému v principu odpovídajícího schématu na obr. 1 a výše uvedenému popisu. Jednotka DSP pro měření a zpracování dat je realizována na desce plošných spojů, která obsahuje pacientský interface se zdroji G proudu a zesilovači Z snímacích kanálů, galvanické oddělení pro bezpečnost, dále digitálně analogové a analogově digitální převodníky A/D, obvody pro generování, zpracování a vyhodnocení signálů, obvody pro komunikaci s nadřízeným zařízením. Jednotka DSP tvoří modul, který lze zasunout do pacientského monitoru R a komunikuje s pacientským monitorem přes jeho rozhraní. Součástí jednotky DSP je programové vybavení (software) pro zpracování a vyhodnocení měřených signálů založené na algoritmech popsaných výše (příklad 1) v přihlášce (viz také obr. 4 a 5) a pro komunikaci s pacientským monitorem R. Pacientský monitor R je softwarově přizpůsoben ke komunikaci s uvedenou jednotkou DSP a pro vizualizaci měřených hodnot na svém zobrazovači M.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Diagnostický systém pro zjišťování a sledování bioimpedance hrudníku a generování signálů indikativních pro emergentní stavy hrudníku obsahující zařízení pro měření bioimpedance hrudníku, generátor (G) střídavých harmonických proudů, zesilovače (Z) a analogově-digitální převodníky (A/D), jednotku (EK) pro snímání elektrokardiogramu a jednotku (SO) pro sledování srdečních ozev, vyznačující se tím, že zařízení pro měření bioimpedance hrudníku obsahuje alespoň tři aplikační elektrody (AE) pro aplikaci proudů na hrudník ve třech různých směrech a alespoň tri snímací elektrody (SE) pro snímání napětí na hrudníku ve třech různých směrech, a diagnostický systém dále obsahuje operační jednotku (DSP) pro řízení systému, zpracování a analýzu signálů indikativních pro emergentní stavy hrudníku.
2. 2. Diagnostický systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že operační jednotka (DSP) obsahuje implementovaný počítačový program obsahující instrukce pro zpracování a analýzu signálů bioimpedance naměřených v horizontálním směru a ve vertikálním směru odděleně pro pravou a levou část hrudníku, elektrokardiogramu a srdečních ozev, a pro generování signálů indikativních pro emergentní stavy hrudníku.
3. 3. Diagnostický systém podle nároku 2, vyznačující se tím, že implementovaný program obsahuje instrukce pro analýzu časové závislosti signálu impedance synchronní se srdeční činností a generování signálů indikativních pro emergentní stavy hrudníku.
4. 4. Diagnostický systém podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že implementovaný program dále obsahuje instrukce pro generování následujících diagnosticky relevantních signálů: bazální impedance Z_o v horizontálním směru a ve vertikálním směru vpravo a vertikálním směru vlevo, interval MC-PO, interval MC-AO, interval AO-TL, interval PO-TP, poměr ML/Z₀, poměr MP/Z₀, poměr MS/Z₀ a index respirace.
5. 5. Diagnostický systém podle kteréhokoliv z předchozích nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že implementovaný program dále obsahuje instrukce pro generování signálu indikativního pro emergentní stav hrudníku vybraný ze skupiny, kterou tvoří: pneumotorax bez přetlaku, pneumotorax s přetlakem, plicní embolizace nebo srdeční tamponáda.

   - 13 CZ 306759 B6
6. 6. Způsob následného zpracování signálů bioimpedance hrudníku v horizontálním směru a ve vertikálním směru odděleně pro pravou a levou část hrudníku, elektrokardiogramu a srdečních ozev, dříve naměřených užitím diagnostického systému podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky, kdy se z naměřených signálů generují následu-

   5 jící diagnosticky relevantní signály: bazální impedance Z_o v horizontálním směru a ve vertikálním směru vpravo a vertikálním směru vlevo, interval MC-PO, interval MC-AO, interval AOTL, interval PO-TP, poměr ML/Z₀, poměr MP/Z₀, poměr MS/Z₀ a index respirace.
7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že dále zahrnuje kroky, kdy se gene10 rované diagnosticky relevantní signály na základě předem definovaných intervalů velikostí signá- lů zařadí do jednoho z následujících shluků indikativních pro normální stav nebo emergentní stav hrudníku vybraný ze skupiny, kterou tvoří: pneumotorax bez přetlaku, pneumotorax s přetlakem, plicní embolizace nebo srdeční tamponáda.