DE102015011390A1 - Apparatus, method and computer program for ventilating a patient - Google Patents
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Abstract
Ausführungsbeispiele schaffen eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Computerprogramm zur Beatmung eines Patienten. Die Vorrichtung (10) zur Beatmung eines Patienten (20) umfasst eine Erfassungseinrichtung (12) zur Erfassung eines elektromyographischen Signals des Patienten und eines pneumatischen Signals und eine Beatmungseinrichtung (14). Die Vorrichtung (10) umfasst ferner eine Kontrolleinrichtung (16) zur Kontrolle der Erfassungseinrichtung (12) und der Beatmungseinrichtung (14), wobei die Kontrolleinrichtung (16) ausgebildet ist, um basierend auf dem elektromyographischen Signal eine Information über einen frequenzbasierten Fatigueindex und/oder eine Information über einen entropiebasierten Fatigueindex zu bestimmen. Die Kontrolleinrichtung (16) ist ferner ausgebildet, um eine Information über einen aktuellen Fatigueindex des Patienten (20) basierend auf der Information über den frequenzbasierten Fatigueindex und/oder der Information über den entropiebasierten Fatigueindex in Abhängigkeit des pneumatischen Signals zu bestimmen. Die Kontrolleinrichtung (16) ist ferner ausgebildet, die Beatmungseinrichtung (14) in Abhängigkeit des aktuellen Fatigueindex einzustellen.Embodiments provide an apparatus, a method, and a computer program for ventilating a patient. The device (10) for ventilating a patient (20) comprises a detection device (12) for detecting an electromyographic signal of the patient and a pneumatic signal and a ventilation device (14). The device (10) further comprises a control device (16) for controlling the detection device (12) and the respiration device (14), wherein the control device (16) is designed to display based on the electromyographic signal information about a frequency-based Fatigueindex and / or to determine information about an entropy-based fatigue index. The control device (16) is further configured to determine information about a current fatigue index of the patient (20) based on the information on the frequency-based fatigue index and / or the information on the entropy-based fatigue index as a function of the pneumatic signal. The control device (16) is also designed to set the ventilation device (14) as a function of the current fatigue index.
Description
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Computerprogramm zur Beatmung eines Patienten, insbesondere aber nicht ausschließlich, auf ein Konzept für eine Beatmungsregelung eines Patienten basierend auf kombinierten Fatigueindizes des Patienten.Embodiments relate to a device, a method, and a computer program for ventilating a patient, particularly but not exclusively, to a concept of ventilator control of a patient based on combined patient fatigue indexes.
In der konventionellen Technik sind verschiedene Konzepte bekannt, die einen Ermüdungsgrad der Muskulatur bereitstellen. Muskeln können ermüden, was auch als „Fatigue” (von englisch „fatigue”, Ermüdung”) bezeichnet wird. Fatigue gilt per Definition als eingetreten, wenn ein Muskel nicht mehr in der Lage ist, eine bestimmte Kraft aufzubringen. Beispielsweise im Rahmen der Beatmung kann respiratorische Fatigue insbesondere bei Patienten die lange künstlich beatmet werden problematisch sein. Eine sich anbahnende Fatigue hängt mit verschiedenen physiologischen Effekten im Muskel zusammen. Unter anderem verändert sich die Leitungsgeschwindigkeit der elektrischen Impulse auf den Muskelfasern (auch englisch „Conduction Velocity (CV)”). Daneben können weitere Effekte in Zusammenhang mit einer sich anbahnenden Fatigue, wie z. B. eine veränderte Rekrutierung der Muskeln, auftreten.In the conventional technique, various concepts are known which provide a degree of fatigue of the musculature. Muscles can tire, which is also called "fatigue" (English "fatigue"). Fatigue is by definition considered to occur when a muscle is no longer able to apply a specific force. For example, in the context of ventilation, respiratory fatigue can be problematic, especially in patients who are long ventilated artificially. An oncoming fatigue is related to various physiological effects in the muscle. Among other things, changes the conduction velocity of the electrical impulses on the muscle fibers (also English "Conduction Velocity (CV)"). In addition, other effects in connection with an impending fatigue, such. As a change in the recruitment of the muscles occur.
Die mit der aufkommenden Fatigue einhergehenden physiologischen Veränderungen können auch Veränderungen an den von den Muskeln verursachten elektrischen Potentialen verursachen. Daher lässt sich aus ElektroMyoGraphischen Signalen (EMG) auf verschiedene Arten ein Fatigue Indikator berechnen. Mögliche Arten zur Berechnung eines Fatigueindex aus EMG sind z. B. auf einer Spektralschätzung basierende Quantifizierungen der Frequenzkompression: Center-/Mean-/Medianfrequenz (auch Mittelwert, Durchschnittswert oder Median), H/L Ratio (Verhältnis der Leistungen in einem hohen und einem tiefen Frequenzband), spektrale Momente höherer Ordnung, Wavelet-basierte (von englisch „Wavelet”, Wellenzug) Verfahren, Schätzung der Signalentropie (z. B. englisch „sample entropy”, ausreichende Entropie, oder englisch „fuzzy approximate entropy”, unscharf geschätzte Entropie), engl. „Recurrence Quantification Analysis (RQA)”, quantifizierte Wiederkehrerfassung, fraktale Verfahren, etc.The physiological changes associated with the onset of fatigue can also cause changes in the electrical potentials caused by the muscles. Therefore, a Fatigue indicator can be calculated in several ways from ElectroMyoGraphic Signals (EMG). Possible ways of calculating a fatigue index from EMG are eg. Spectral estimation quantification of frequency compression: center / mean / median frequency (also mean, average or median), H / L ratio (ratio of powers in a high and a low frequency band), higher order spectral moments, wavelet based (from English "wavelet", wave train) method, estimation of signal entropy (eg English "sample entropy", sufficient entropy, or English "fuzzy approximate entropy", out of focus estimated entropy), engl. "Recurrence Quantification Analysis (RQA)", quantified recurrence detection, fractal procedures, etc.
Im Gegensatz zur Fatigue, die per Definition vorhanden ist oder nicht, geben die aus EMG Daten abgeleiteten Indizes einen kontinuierlichen Grad der Ermüdung an. Im Folgenden wird der Fatigueindex so angenommen, dass ein größerer Wert auf eine größere Ausprägung der Fatigue hindeutet. Z. B. im Fall der klassischen Fatigue-Bestimmung mittels Mean-Frequency kann eine Transformation durchgeführt werden. Beispielsweise wird bei nicht vorhandener Fatigue eine hohe Mean-Frequency gemessen und auf einen niedrigen Fatigueindex abgebildet. Bei vorhandener Fatigue ergibt sich eine kleinere Mean-Frequency, die zu einem höheren Fatigueindex führt. Das Dokument
Kroworsch, Dissertation 2001 „Untersuchung des Frequenzspektrums des Oberflächen Elektromyogramms des Zwerchfells zum frühzeitigen Nachweis einer Muskelermüdung”, LMU München: Medizinische Fakultät, hat in einer Studie mit gesunden Probanden keinen absoluten Grenzwert für Fatigue über alle Probanden feststellen können. Demgegenüber gaben relative Änderungen sowohl in der Centerfrequency als auch beim H/L Ratio gute Hinweise auf Fatigue für einen individuellen Probanden.Kroworsch, Dissertation 2001 "Examination of the Frequency Spectrum of the Surface Electromyogram of the Diaphragm for the Early Detection of Muscle Fatigue", LMU Munich: Faculty of Medicine has not been able to establish an absolute limit value for fatigue in all subjects in a study with healthy volunteers. In contrast, relative changes in both center frequency and H / L ratios gave good evidence of fatigue for an individual subject.
In der Druckschrift
Weitere Hintergrundinformation kann in den folgenden Schriften gefunden werden:
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E. J. W. Maarsingh, L. A. van Eykern, A. B. Sprikkelman, M. O. Hoekstra and W. M. C. van Aalderen, J Appl Physiol, ”Respiratory muscle activity measured with a noninvasive EMG technique: technical aspects and reproducibility”, 88: 1955–1961, 2000 - •
Miriam Gonzalez-Izal, Armando Malanda, Esteban Gorostiaga, and Mikel Izquierdo, ”Electromyographic models to assess muscle fatigue”, J Electromyogr Kinesiol, 22(4): 501–512, August 2012 - • Dokument
US 20140123979 A1
- •
EJW Maarsingh, LA van Eykern, AB Sprikkelman, MO Hoekstra and WMC van Aalderen, J Appl Physiol, "Respiratory muscle activity measured with a noninvasive EMG technique: technical aspects and reproducibility", 88: 1955-1961, 2000 - •
Miriam Gonzalez-Izal, Armando Malanda, Esteban Gorostiaga, and Mikel Izquierdo, "Electromyographic Models to Assess Muscle Fatigue," J Electromyogr Kinesiol, 22 (4): 501-512, August 2012 - • Document
US 20140123979 A1
Es besteht daher ein Bedarf daran, ein verbessertes Konzept zur Beatmung eines Patienten zu schaffen. There is therefore a need to provide an improved concept for ventilating a patient.
Diesem Bedarf werden Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung nach Anspruch 1, eines Verfahrens nach Anspruch 17 und eines Computerprogramms nach Anspruch 19 gerecht.This need is met by embodiments of a device according to claim 1, a method according to claim 17 and a computer program according to claim 19.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung basieren auf dem Kerngedanken einen aktuellen Fatigueindex basierend auf einem frequenzbasierten Fatigueindex und/oder einem entropiebasierten Fatigueindex in Abhängigkeit eines pneumatischen Signals zu bestimmen. Eine Beatmungsunterstützung für einen Patienten kann dann basierend auf dem aktuellen Fatigueindex eingestellt werden. Ausführungsbeispiele können einen zuverlässigeren Fatigueindex kontinuierlich bestimmen und zur Einstellung einer Beatmung des Patienten heranziehen.Embodiments of the present invention are based on the core idea of determining a current fatigue index based on a frequency-based fatigue index and / or an entropy-based fatigue index as a function of a pneumatic signal. Ventilation support for a patient may then be adjusted based on the current fatigue index. Embodiments may continuously determine a more reliable fatigue index and use it to adjust a patient's ventilation.
Ausführungsbeispiele schaffen eine Vorrichtung zur Beatmung eines Patienten mit einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines elektromyographischen Signals des Patienten und eines pneumatischen Signals. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Beatmungseinrichtung und eine Kontrolleinrichtung, die zur Kontrolle der Erfassungseinrichtung und der Beatmungseinrichtung ausgebildet ist. Die Kontrolleinrichtung ist darüber hinaus ausgebildet, um basierend auf dem elektromyographischen Signal eine Information über einen frequenzbasierten Fatigueindex und/oder eine Information über einen entropiebasierten Fatigueindex zu bestimmen. Die Kontrolleinrichtung ist ferner ausgebildet, um eine Information über einen aktuellen Fatigueindex des Patienten basierend auf der Information über den frequenzbasierten Fatigueindex und/oder der Information über den entropiebasierten Fatigueindex in Abhängigkeit des pneumatischen Signals zu bestimmen. Die Kontrolleinrichtung ist ferner ausgebildet, um die Beatmungseinrichtung in Abhängigkeit des aktuellen Fatigueindex einzustellen.Embodiments provide a device for ventilating a patient with a detection device for detecting an electromyographic signal of the patient and a pneumatic signal. The device further comprises a ventilation device and a control device, which is designed to control the detection device and the ventilation device. The control device is furthermore designed to determine information on a frequency-based fatigue index and / or information about an entropy-based fatigue index based on the electromyographic signal. The control device is further configured to determine information about a current fatigue index of the patient based on the information on the frequency-based fatigue index and / or the information on the entropy-based fatigue index as a function of the pneumatic signal. The control device is also designed to set the ventilation device as a function of the current fatigue index.
Ausführungsbeispiele können so eine Steuerung/Einstellung/Regelung des kontinuierlichen Fatigueindex auf einen konstanten Wert, bzw. vorgebbaren Wert ermöglichen. Ausführungsbeispiele können so eine relative Änderung eines Fatigueindex/der Fatigueindizes betrachten. In manchen Ausführungsbeispielen kann demnach auch eine Regelung über den Patienten durchgeführt werden. Die Kontrolleinrichtung kann dann ausgebildet sein, um eine Differenz zwischen einer Information über einen auf den Patienten abgestimmten vorgegebenen Fatigueindex und der Information über den aktuellen Fatigueindex basierend auf dem pneumatischen Signal und mittels der Beatmungseinrichtung über den Patienten auszuregeln. Beispielsweise kann in manchen Ausführungsbeispielen so geregelt werden, dass Grenzwerte nicht überschritten werden und unter Beibehaltung eines initialen Fatigue-Grades oder Fatigueindexes, ggf. auch ohne eine Schwelle festzulegen.Embodiments can thus enable control / adjustment / regulation of the continuous fatigue index to a constant value or predefinable value. Embodiments may thus consider a relative change in a fatigue index / fatigue indexes. In some embodiments, accordingly, a regulation about the patient can also be carried out. The controller may then be configured to correct a difference between information about a patient-specified predetermined fatigue index and information about the current fatigue index based on the pneumatic signal and the ventilator over the patient. For example, in some embodiments, it may be regulated so that limit values are not exceeded and, while maintaining an initial fatigue level or fatigue index, may also be established without a threshold.
In einigen weiteren Ausführungsbeispielen umfasst die Erfassungseinrichtung ein Sensorelement, das zur invasiven, beispielsweise mit einem Speiseröhrenkatheter, oder oberflächlichen Erfassung des elektromyographischen Signals an der äußeren Hautoberfläche oder mittels der äußeren Haut-Oberfläche des Patienten ausgebildet ist. Manche Ausführungsbeispiele können so eine nichtinvasive oder oberflächliche Erfassung des elektromyographischen Signals ermöglichen. Das elektromyographische Signal kann beispielsweise ein differentielles oberflächenerfasstes Signal sein, das eine Information über eine respiratorische Aktivität zumindest eines Atemmuskels des Patienten umfasst. Aus der Information über die respiratorische Aktivität kann dann in Ausführungsbeispielen eine Einstellung für eine Beatmungsunterstützung gewählt werden, und beispielsweise eine Steuerung oder Regelung aufgebaut werden.In some further embodiments, the detection means comprises a sensor element adapted for invasive, for example with a esophageal catheter, or surface detection of the electromyographic signal on the outer skin surface or by means of the outer skin surface of the patient. Some embodiments may thus enable noninvasive or superficial detection of the electromyographic signal. For example, the electromyographic signal may be a differential surface-detected signal that includes information about a respiratory activity of at least one patient's respiratory muscle. From the information about the respiratory activity, a setting for a ventilation support can then be selected in exemplary embodiments and, for example, a control or regulation can be set up.
In einigen weiteren Ausführungsbeispielen kann die Erfassungseinrichtung ausgebildet sein, um das pneumatische Signal als ein für den menschlichen Atemzyklus typisches Atemsignal des Patienten zu erfassen. Ausführungsbeispiele können so unter Umständen eine wenig komplexe oder möglichst natürliche Erfassung des pneumatischen Signals ermöglichen. Die Erfassungseinrichtung kann beispielsweise ausgebildet sein, um das pneumatische Signal als Drucksignal oder als Volumenstromsignal an dem Patienten zu erfassen. Ausführungsbeispiele können somit eine Verwendung von Beatmungsmasken mit Standardkomponenten, -Sensoren erlauben. Die Erfassungseinrichtung kann zumindest in manchen Ausführungsbeispielen ausgebildet sein, um das pneumatische Signal als exspiratorisches und/oder inspiratorisches Atemsignal des Patienten zu erfassen. Je nach weiterem Signalverarbeitungskonzept können Ausführungsbeispiele somit eine Auswertung der exspiratorischen und/oder inspiratorischen Atemsignale des Patienten erlauben.In some other embodiments, the detection means may be configured to detect the pneumatic signal as a patient's respiratory cycle typical breathing signal. Under certain circumstances, exemplary embodiments can thus enable a somewhat complex or possibly natural detection of the pneumatic signal. The detection device can be designed, for example, to detect the pneumatic signal as a pressure signal or as a volume flow signal to the patient. Embodiments may thus allow the use of respiratory masks with standard components, sensors. The detection device may be formed, at least in some embodiments, to detect the pneumatic signal as an expiratory and / or inspiratory breathing signal of the patient. Depending on the further signal processing concept, exemplary embodiments may thus permit an evaluation of the patient's expiratory and / or inspiratory breathing signals.
Die Vorrichtung kann in weiteren Ausführungsbeispielen ferner eine Schnittstelle zum Erhalten der Information über den auf den Patienten abgestimmten vorgegebenen Fatigueindex umfassen, und die Kontrolleinrichtung kann ausgebildet sein, um die Information über den vorgegebenen Fatigueindex über die Schnittstelle von einem Benutzer der Vorrichtung zu erhalten. Ausführungsbeispiele können so beispielsweise einem Arzt oder Klinikpersonal erlauben, einen auf den jeweiligen Patienten abgestimmten Fatigueindex vorzugeben oder auch anzupassen. In manchen Ausführungsbeispielen kann die Schnittstelle auch dazu dienen, einen Anpassungsmodus für den vorzugebenden Fatigueindex zu wählen.The device may further comprise, in further embodiments, an interface for obtaining information about the patient-specified predetermined fatigue index, and the controller may be configured to obtain the information about the predetermined fatigue index over the interface from a user of the device. Exemplary embodiments may thus allow, for example, a doctor or clinical staff to specify or also to adapt a fatigue index tailored to the respective patient. In some embodiments, the interface may also serve a Adjustment mode for the fatigue index to be specified.
Beispielsweise kann die Kontrolleinrichtung ferner ausgebildet sein, um die Information über den aktuellen Fatigueindex mit einer ersten Rate, z. B. einer Abtastrate, zu Erfassen und eine Anpassung des vorgegebenen Fatigueindex mit einer zweiten Rate vorzunehmen, wobei die zweite Rate niedriger ist als die erste Rate.For example, the controller may be further configured to provide the information about the current fatigue index at a first rate, e.g. As a sampling rate, and make an adjustment of the predetermined fatigue index at a second rate, the second rate is lower than the first rate.
Manche Ausführungsbeispiele können somit eine Anpassung des Sollwertes zulassen, sei es manuell über die Schnittstelle oder auch automatisiert. Z. B. wenn die gemessenen Werte über eine gewisse Dauer oder auch Anzahl von Atemzyklen über der Vorgabe/Sollwert lagen, kann der vorgebbare Fatigueindex zumindest in einigen Ausführungsbeispielen auch nachgeführt werden. In manchen Ausführungsbeispielen kann die Regelung auch versuchen zum alten Niveau zurückzukehren, also je nach Reglertyp minimale Unterstützung einstellen. Beim stationär genauen Regler wird bei Verbesserung des Zustands die Unterstützung schnell immer minimal sein, bis der Patient auf das initiale Niveau zurückkehrt, bzw. dieses unterschreitet. Insofern sind in Ausführungsbeispielen vielerlei Varianten für eine Sollwertanpassung denkbar, wobei die Möglichkeiten von keiner Anpassung, über manuelle Anpassung, automatische Anpassung mit vorgebbaren Anpassungsmodus/-geschwindigkeit, bis hin zur vollautomatischen Anpassung reichen können.Some embodiments can thus allow an adjustment of the setpoint, be it manually via the interface or automated. For example, if the measured values over a certain duration or number of breathing cycles were above the default / setpoint, the predetermined fatigue index can also be tracked at least in some embodiments. In some embodiments, the control can also try to return to the old level, so depending on the controller type set minimum support. With the steady-state controller, when the condition improves, support will quickly be minimal until the patient returns to, or undercuts, the initial level. In this respect, many embodiments for a setpoint adjustment are conceivable in embodiments, wherein the possibilities of no adjustment, manual adjustment, automatic adjustment with predeterminable adjustment mode / speed, can extend to fully automatic adjustment.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um die Information über den frequenzbasierten Fatigueindex basierend auf einer Spektralschätzung und einer Quantifizierung einer Frequenzkompression des elektromyographischen Signals zu bestimmen. Ausführungsbeispiele können so eine Auswertung der im Frequenzspektrum des elektromyographischen Signals enthaltenen Information ermöglichen. Die Kontrolleinrichtung kann ferner ausgebildet sein, um die Information über den entropiebasierten Fatigueindex basierend auf einer Signalentropie des elektromyographischen Signals zu bestimmen. Ausführungsbeispiele können so eine Auswertung der in der Entropie des elektromyographischen Signals enthaltenen Information ermöglichen.In some embodiments, the controller may be configured to determine the information about the frequency-based fatigue index based on spectral estimation and quantification of frequency compression of the electromyographic signal. Embodiments may thus enable an evaluation of the information contained in the frequency spectrum of the electromyographic signal. The controller may further be configured to determine the information about the entropy-based fatigue index based on a signal entropy of the electromyographic signal. Embodiments can thus enable an evaluation of the information contained in the entropy of the electromyographic signal.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um basierend auf elektromyographischen Signal eine Herzsignalkomponente zu detektieren, und um in dem elektromyographischen Signal einen Einfluss der Herzsignalkomponente zu reduzieren oder auszublenden, um ein Zwischensignal zu erhalten. Ausführungsbeispiele können so den Einfluss der Herzsignalkomponente, die unter Umständen auch als eine Störgröße angesehen werden kann, reduzieren. Das Zwischensignal kann in manchen Ausführungsbeispielen ein zweites, nach einem ersten Zwischensignal detektiertes Zwischensignal sein und die Kontrolleinrichtung kann ferner ausgebildet sein, um einen Gleichanteil in dem elektromyographischen Signal zu reduzieren, um das erste Zwischensignal zur Weiterverarbeitung zu erhalten. Die Kontrolleinrichtung kann auch ausgebildet sein; um mittels des ersten Zwischensignals die Herzsignalkomponente zu detektieren.In further embodiments, the control device may be configured to detect a heart signal component based on an electromyographic signal, and to reduce or suppress an influence of the cardiac signal component in the electromyographic signal in order to obtain an intermediate signal. Embodiments can thus reduce the influence of the cardiac signal component, which under certain circumstances can also be regarded as a disturbance variable. The intermediate signal may in some embodiments be a second intermediate signal detected after a first intermediate signal and the control device may further be configured to reduce a DC component in the electromyographic signal to obtain the first intermediate signal for further processing. The control device can also be designed; to detect the heart signal component by means of the first intermediate signal.
Die Kontrolleinrichtung ist in manchen Ausführungsbeispielen weiter ausgebildet, um als Hüllkurve des zweiten Zwischensignals ein Leistungssignal zu bestimmen und um in dem Leistungssignal Anteile der Herzsignalkomponente auszublenden und zu interpolieren. Insofern können Ausführungsbeispiele ein um die Herzsignalkomponente bereinigtes oder reduziertes kontinuierliches oder diskretes Signal für die Weiterverarbeitung bereitstellen. Ferner kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um basierend auf dem pneumatischen Signal Information über inspiratorische und exspiratorische Phasen zu bestimmen, um aus dem pneumatischen Signal in einer inspiratorischen Phase eine Information über eine inspiratorische Muskelaktivität des Patienten zu bestimmen und den frequenzbasierten und/oder den entropiebasierten Fatigueindex im Wesentlichen für jene Phase zu bestimmen, welche als eine Phase inspiratorischer Muskelaktivität des Patienten bestimmt wird. Die Bestimmung des Fatigueindex kann somit auf Signalanteilen einer inspiratorischen Phase der Muskelaktivität des Patienten erfolgen, was eine Zuverlässigkeit der so bestimmten Fatigueindizes begünstigen kann.The control device is further configured in some embodiments to determine a power signal as an envelope of the second intermediate signal and to hide and interpolate portions of the cardiac signal component in the power signal. In this respect, embodiments may provide a continuous or discrete signal adjusted or reduced by the cardiac signal component for further processing. Further, the controller may be configured to determine information about inspiratory and expiratory phases based on the pneumatic signal to determine information about an inspiratory muscle activity of the patient from the pneumatic signal in an inspiratory phase and the frequency-based and / or the entropy-based fatigue index essentially for that phase which is determined to be a phase of inspiratory muscle activity of the patient. Determination of the fatigue index can thus be based on signal components of an inspiratory phase of the muscle activity of the patient, which can promote the reliability of the fatigue indices determined in this way.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um ein wenigstens zwei oder mehr der folgenden Qualitätsmaße zu bestimmen:
- – Ein Qualitätsmaß über das pneumatische Signal, das angibt, zu welchem Grad in dem elektromyographischen Signal Information über eine Fatigue zu erwarten ist,
- – ein Qualitätsmaß für die Herzsignalkomponente, das angibt zu welchem Grad das Leistungssignal während einer inspiratorischen Phase durch Herzsignalreste beeinflusst ist,
- – ein Qualitätsmaß für die Hüllkurve, das angibt zu welchem Grad eine Muskelaktivität des Patienten während einer inspiratorischen Phase vorliegt,
- – ein Qualitätsmaß für den frequenzbasierten Fatigueindex, das einen Grad der Zuverlässigkeit des frequenzbasierten Fatigueindex angibt, und/oder
- – ein Qualitätsmaß für den entropiebasierten Fatigueindex, das einen Grad der Zuverlässigkeit des entropiebasierten Fatigueindex angibt.
- A quality measure of the pneumatic signal indicating to what extent fatigue information is to be expected in the electromyographic signal,
- A quality measure for the cardiac signal component, which indicates to what extent the power signal during an inspiratory phase is influenced by heart signal residues,
- An envelope quality measure indicating to what degree a patient's muscle activity is present during an inspiratory phase,
- A quality measure for the frequency-based fatigue index, which indicates a degree of reliability of the frequency-based fatigue index, and / or
- - A quality measure for the entropy-based fatigue index, which indicates a degree of reliability of the entropy-based fatigue index.
Ausführungsbeispiele können somit eine Gewichtung der Signalverarbeitungskomponenten basierend auf deren Qualität oder Zuverlässigkeit erlauben, was eine Gesamtqualität oder Zuverlässigkeit des bestimmten Fatigueindex erhöhen kann. Die Kontrolleinrichtung kann darüber hinaus ausgebildet sein, um basierend auf wenigstens zwei der Qualitätsmaße eine Kombination des frequenzbasierten Fatigueindex und des entropiebasierten Fatigueindex derart durchzuführen, dass ein höheres Qualitätsmaß eine höhere relative Gewichtung bei der Kombination bedingt. Ausführungsbeispiele können somit zuverlässigeren Fatigueindizes eine höhere Gewichtung geben.Embodiments may thus weight the signal processing components based on their quality or reliability, which may increase the overall quality or reliability of the particular fatigue index. The controller may be further configured to perform a combination of the frequency-based fatigue index and the entropy-based fatigue index based on at least two of the quality measures such that a higher quality measure requires a higher relative weighting in the combination. Embodiments may thus give greater weight to more reliable fatigue indexes.
Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein Verfahren zur Beatmung eines Patienten. Das Verfahren umfasst ein Erfassen eines elektromyographischen Signals des Patienten und eines pneumatischen Signals. Das Verfahren umfasst ferner ein Bestimmen einer Information über einen frequenzbasierten Fatigueindex basierend auf dem elektromyographischen Signal, und/oder ein Bestimmen einer Information über einen entropiebasierten Fatigueindex basierend auf dem elektromyographischen Signal. Das Verfahren umfasst darüber hinaus ein Bestimmen einer Information über einen aktuellen Fatigueindex des Patienten basierend auf der Information über den frequenzbasierten Fatigueindex und/oder der Information über den entropiebasierten Fatigueindex. Das Verfahren umfasst ein Einstellen der Beatmung des Patienten in Abhängigkeit des aktuellen Fatigueindex.Embodiments further provide a method of ventilating a patient. The method includes detecting a patient electromyographic signal and a pneumatic signal. The method further comprises determining information about a frequency-based fatigue index based on the electromyographic signal, and / or determining information about an entropy-based fatigue index based on the electromyographic signal. The method further includes determining information about a current fatigue index of the patient based on the frequency-based fatigue index information and / or the entropy-based fatigue index information. The method includes adjusting the ventilation of the patient as a function of the current fatigue index.
In manchen Ausführungsbeispielen umfasst das Einstellen der Beatmung ein Ausregeln einer Differenz zwischen einer Information über einen auf den Patienten abgestimmten vorgegebenen Fatigueindex und der Information über den aktuellen Fatigueindex über die oder mittels der Beatmung.In some embodiments, adjusting ventilation includes adjusting a difference between information about a predetermined fatigue index matched to the patient and information about the current fatigue index about or through the ventilation.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der oben beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist auch ein digitales Speichermedium, das maschinen- oder computerlesbar ist, und das elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente so zusammenwirken können, dass eines der oben beschriebenen Verfahren ausgeführt wird.Another embodiment is a computer program for performing at least one of the methods described above when the computer program runs on a computer, a processor, or a programmable hardware component. Another embodiment is also a digital storage medium that is machine or computer readable and that has electronically readable control signals that can cooperate with a programmable hardware component to perform one of the methods described above.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele, auf welche Ausführungsbeispiele generell jedoch nicht insgesamt beschränkt sind, näher beschrieben. Es zeigen:Further advantageous embodiments will be described below with reference to the embodiments illustrated in the drawings, to which embodiments are generally not limited in total. Show it:
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind.Various embodiments will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which some embodiments are illustrated.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.In the following description of the attached figures, which show only some exemplary embodiments, like reference characters may designate the same or similar components. Further, summary reference numerals may be used for components and objects that occur multiple times in one embodiment or in a drawing but are described together in terms of one or more features. Components or objects which are described by the same or by the same reference numerals may be the same, but possibly also different, in terms of individual, several or all features, for example their dimensions, unless otherwise explicitly or implicitly stated in the description.
Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.Although embodiments may be modified and changed in various ways, exemplary embodiments are illustrated in the figures as examples and will be described in detail herein. It should be understood, however, that it is not intended to limit embodiments to the particular forms disclosed, but that embodiments are intended to cover all functional and / or structural modifications, equivalents and alternatives that are within the scope of the invention. Like reference numerals designate like or similar elements throughout the description of the figures.
Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden” oder „verkoppelt” bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn ein Element dagegen als „direkt verbunden” oder „direkt verkoppelt” mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Begriffe, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf ähnliche Weise interpretiert werden (z. B., „zwischen” gegenüber „direkt dazwischen”, „angrenzend” gegenüber „direkt angrenzend” usw.). Note that an element referred to as being "connected" or "coupled" to another element may be directly connected or coupled to the other element, or intervening elements may be present. Conversely, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly coupled" to another element, there are no intervening elements. Other terms used to describe the relationship between elements should be interpreted in a similar manner (eg, "between" versus "directly in between,""adjacent" versus "directly adjacent," etc.).
Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „einer,” „ eine”, „eines ” und „der, die, das” auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrucke wie z. B. „beinhaltet”, „beinhaltend”, „aufweist”, „umfasst”, „umfassend” und/oder „aufweisend”, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the embodiments. As used herein, the singular forms "a," "a," "an," and "the" are also meant to include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise. Furthermore, it should be clarified that the printouts such. As used herein includes the presence of said features, integers, steps, operations, elements, and / or components but does not preclude the presence or addition of one or more features, integers, steps, operations, elements, components, and / or groups thereof.
Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z. B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn zu interpretieren sind, solange dies hierin nicht ausdrücklich definiert ist.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein have the same meaning as commonly assigned to one of ordinary skill in the art to which the embodiments pertain. Furthermore, it should be clarified that expressions, e.g. For example, those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having the meaning consistent with their meaning in the context of the relevant art and not to be interpreted in an idealized or overly formal sense, as long as this is so not expressly defined herein.
Die Vorrichtung
In Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Kontrolleinrichtung
Die Schnittstelle
In manchen Ausführungsbeispielen kann der vorgebbare Fatigueindex auch nachgeführt oder angepasst werden, beispielsweise im Rahmen eine Sollwertnachführung für eine nachgeschaltete Beatmungsregelung.In some embodiments, the predetermined fatigue index can also be tracked or adjusted, for example in the context of a setpoint tracking for a downstream ventilation control.
Das elektromyographische Signal, oder auch die elektromyographische Ableitung, kann invasiv oder nichtinvasiv erfolgen. Dabei kann beispielsweise die EMG-Aktivität eines oder mehrerer Atemmuskeln oder Atemhilfsmuskeln, z. B. des Zwerchfells, der Zwischenrippenmuskulatur (lat. musculus intercostalis) und/oder der Atemhilfsmuskulatur abgenommen oder erfasst werden. Mögliche Positionen für Elektroden im nichtinvasiven Fall ergeben sich z. B. aus der eingangs genannten Schrift von
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Erfassungseinrichtung
Die Vorrichtung
In manchen Ausführungsbeispielen kann für die folgende Fatigueindex Berechnung ein aufbereitetes EMG Signal vorliegen, in dem Artefakte, die nicht von den respiratorischen Muskeln verursacht wurden, reduziert oder unterdrückt wurden. Zu solchen Artefakten gehören z. B. Störungen durch elektrische Geräte in Patientennähe, Bewegungsartefakte des Patienten, Herzartefakte, etc. Darüber hinaus kann das EMG Signal segmentiert werden, um in den folgenden Schritten Inspiration und Exspiration unterschiedlich zu berücksichtigen. Dadurch ist es möglich den Fatigueindex nur für die Zeitabschnitte zu beachten, in denen tatsächlich eine Kontraktion der entsprechenden Muskeln vorliegt. Der Fatigue-Index gibt den Grad der Ermüdung an. Er wird aus den aufbereiteten EMG Signalen berechet. Wie oben schon erwähnt, bieten sich dazu verschiedene Verfahren an. Neben spektralen Verfahren, die die Frequenzverschiebung quantifizieren, gibt es diverse nichtlineare Verfahren wie z. B. Entropie, RQA oder fraktale Methoden. Eine Übersicht bekannter Fatigue-Algorithmen findet sich z. B. in der eingangs genannten Schrift von
Bei der Berechnung des respiratorischen Fatigue-Indexes können in einigen Ausführungsbeispielen auch weitere Besonderheiten der Atmungsmuskulatur beachtet werden. Dazu zählen z. B. die (zeitlich) zyklische Kontraktionsform, Störungen durch Herzartefakte und Übersprechen (engl. „crosstalk”) von benachbarten Muskeln. Die Fatigue-Berechnung erfolgt z. B. epochenweise. Im Gegensatz zur in der Literatur verbreiteten Epochengröße von einer Sekunde können in Ausführungsbeispielen deutlich kürzere Epochen verwendet werden, z. B. 0,05, 0,1, 0,15, 0,2 s. In Epochen mit großen Störungen kann auf die Berechnung des Fatigueindex verzichtet werden. Durch die kleine Epochengröße ist das Roh-Fatiguesignal in manchen Ausführungsbeispielen stark verrauscht und kann daher einer Glättung unterzogen werden. Im Rahmen der Glättung kann eine Zyklizität oder Periodizität der Atemanstrengung, die Amplitude des EMG Signals, die Atemphase, das Vorliegen von Artefakten sowie die Qualität des EMG Signals berücksichtigt werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Erfassungseinrichtung
Einige Ausführungsbeispiele schaffen ein System aus EMG-Ableitung
In dem Sinne erfüllt die Regelung den Zweck einer Entwöhnung von der Beatmung, da die Beatmungsunterstützung kontinuierlich angepasst (d. h., beim gesundenden Patienten reduziert) wird. Sollte sich der Zustand eines Patienten
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Kontrolleinrichtung
Bei Patienten
Im Rahmen des Spontanatmungsversuchs (auch engl. „spontaneous breathing trial”) wird der Patient
Das Beatmungsgerät
Der Exspirationsteil umfasst ein Exspirationsventil
Während der Inspiration ist das Exspirationsventil
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der aktuelle Fatigueindex mit dem initialen oder vorgebbaren auf den Patienten
- • Wenn der aktuelle Fatigueindex einen höheren Grad der Muskelermüdung indiziert, wird die Unterstützung des Patienten
20 durch das Beatmungsgerät 14 erhöht. Dadurchübernimmt das Beatmungsgerät 14 . einen größeren Teil der notwendigen Atemarbeit. Die Atemmuskulatur des Patienten20 wird entlastet und die Muskelermüdung sollte sich verringern. - • Wenn der aktuelle Fatigueindex einen niedrigeren Grad der Muskelermüdung indiziert, wird die Unterstützung des Patienten
20 durch das Beatmungsgerät 14 verkleinert. Dadurch wird derPatient 20 einen größeren Anteil der Atemarbeit wieder selber leisten. Er kommt dem Ziel der Unabhängigkeit Von künstlicher Beatmung damit einen Schritt näher.
- • If the current fatigue index indicates a higher degree of muscle fatigue, the patient's support becomes
20 through theventilator 14 elevated. This takes over theventilator 14 , a greater part of the necessary work of breathing. The respiratory muscles of thepatient 20 is relieved and the muscle fatigue should decrease. - • If the current fatigue index indicates a lower level of muscle fatigue, the patient's support will be
20 through theventilator 14 reduced. This will be the patient20 Do a greater share of the work of breathing again. He comes one step closer to the goal of independence of artificial respiration.
Je nach Beatmungsmodus sind in Ausführungsbeispielen verschiedene Stellgrößen denkbar:
- • Bei Ausführungsbeispielen mit einer volumenkontrollierten Beatmung wäre eine Veränderung des Volumens möglich.
- • Bei Ausführungsbeispielen mit einer druckkontrollierten Beatmung wäre eine Veränderung des Drucks möglich. Der Patient wird dabei beispielsweise im Modus CPAP (von engl. „Continuous Positive Airway Pressure”, kontinuierlicher positiver Atemdruck) und Druckunterstützung beatmet. Regelgröße kann in diesem Fall die Druckunterstützung (ΔPsupp, von engl. „support”, Unterstützung) sein. Für den Fall, dass im Rahmen der Fatigue-Bewertung eine erhöhte Ermüdung der Muskeln festgestellt wird, kann die Druckunterstützung erhöht werden. Im Fall einer verringerten Muskelermüdung kann die Druckunterstützung reduziert werden.
- • In Ausführungsbeispielen die andere Stellgrößen, wie etwa Konzentration im Gasgemisch, Veränderungen von ein oder mehreren Atmungsparametern (z. B. Atemfrequenz, Verhältnis der inspiratorischen und exspiratorischen Phasen, Anstiegszeit, Inspirationszeit, usw.); Veränderung des Beatmungsmodus, verwenden, kann die Regelung analog erfolgen, etwa eine Erhöhung des Sauerstoffgehalts bei größerer Ermüdung und umgekehrt.
- In embodiments with volume-controlled ventilation, a change in volume would be possible.
- • In embodiments with pressure-controlled ventilation, a change in pressure would be possible. For example, the patient is ventilated in CPAP mode (Continuous Positive Airway Pressure) and pressure support. In this case, the controlled variable can be pressure support (ΔPsupp, support). In the event that increased muscle fatigue is noted as part of the fatigue assessment, pressure support may be increased. In case of reduced muscle fatigue, the pressure support can be reduced.
- In embodiments, the other manipulated variables, such as concentration in the gas mixture, changes in one or more respiratory parameters (eg respiratory rate, ratio of inspiratory and expiratory phases, rise time, inspiratory time, etc.); Change the ventilation mode, use, the control can be analogous, such as an increase in oxygen content at greater fatigue and vice versa.
In einigen Ausführungsbeispielen wird aus einem Elektromyogramm-Signal (EMG) der Atemmuskeln ein Wert für die Ermüdung der Muskeln (auch engl. „Muscle-Fatigue”) abgeleitet. Ermüdung ist nach einer möglichen Definition eingetreten, wenn die Muskeln nicht mehr in der Lage sind eine bestimmte Kraft aufzubringen. Schon im Vorfeld dieses Versagens sind jedoch am EMG-Signal Veränderungen sichtbar, die auf eine drohende Ermüdung hindeuten. Einer dieser Effekte ist das Absinken der Leitungsgeschwindigkeit (auch engl. „conduction velocity”) der elektrischen Aktionspotentiale auf den Muskelfasern. Diese verringerte Leitungsgeschwindigkeit schlägt sich zum Beispiel in einem kompressierten Frequenzspektrum des EMG-Signals nieder.In some embodiments, a muscle fatigue ("muscle fatigue") value is derived from an electromyogram (EMG) signal of the respiratory muscles. Fatigue has occurred after a possible definition, when the muscles are no longer able to apply a certain force. Already in the run-up to this failure, however, changes are visible on the EMG signal, which indicate an imminent fatigue. One of these effects is the drop in line speed (also called conduction velocity ") of the electrical action potentials on the muscle fibers. This reduced conduction velocity is reflected, for example, in a compressed frequency spectrum of the EMG signal.
Bei der Fatigue-Analyse von respiratorischem EMG können im Vergleich zur Fatigue-Analyse von EMG-Signalen anderer Muskeln, wie z. B. vom Arm (Biceps), folgende Herausforderungen auftreten:
- • Die Kontraktion der Muskeln ist zyklisch entsprechend der Zyklizität/Periodizität der Atmung.
- • Die EMG Signale der betroffenen Muskeln sind nicht so gut wie z. B. am Arm abzuleiten. Das liegt daran, dass die Muskelfasern, insbesondere des Zwerchfells, nicht parallel zur Hautoberfläche liegen. Außerdem sind die EMG-Ableitungen im Brustbereich in der Regel von ElektroKardioGramm(EKG)-Artefakten kontaminiert. Darüber hinaus können die Signale von anderen Signalen, die auf EMG-Aktivitäten von nicht an der Atmung beteiligten Muskeln zurückzuführen sind, überlagert sein.
- • The contraction of the muscles is cyclic according to the cyclicity / periodicity of the respiration.
- • The EMG signals of the affected muscles are not as good as B. derive on the arm. This is because the muscle fibers, especially the diaphragm, are not parallel to the skin surface. In addition, chest EMG leads are usually contaminated with electrocardiogram (ECG) artifacts. In addition, the signals may be superimposed on other signals due to EMG activities of non-respiratory muscles.
Zur Quantifizierung von Muscle-Fatigue des Atemsystems basierend auf EMG-Signalen wird in manchen Ausführungsbeispielen die Frequenzkompression des EMG-Spektrums ausgewertet. Für die Auswertung des Spektrums kann eine mittlere Frequenz (auch als engl. „mean” oder „center frequency” bezeichnet) genutzt werden. In solchen Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung
Ausführungsbeispiele verwenden bei der Bestimmung des Fatigueindex der Atemmuskeln eine Kombination aus entropiebasiertem und spektralen Fatigueindex, was gegenüber einem ausschließlich spektralen Verfahren zu einer erhöhten Zuverlässigkeit des Fatigueindex führen kann. Die spektrale Schätzung basiert in der Regel auf Epochen von einer halben Sekunde Länge. Bei großen Epochengrößen kann der Bereich zwischen den Herzschlägen ggf. nicht ausgenutzt werden. Teilweise werden auch variable Epochen zwischen den Herzschlägen eingefügt. Allerdings stellt sich dann das Problem, dass bei ungültigen Signalabschnitten anderer Ursache eine schlechte Ausnutzung erfolgt. Bei der Fatigueindex-Berechnung werden z. B. Epochen während der Inspiration einbezogen und während der Exspiration eingeschlossen. Ausführungsbeispiele können ggf. eine weitere Abstufung nach der Stärke der Kontraktion der Muskeln vornehmen.Embodiments use a combination of entropy-based and spectral fatigue index when determining the fatigue index of the respiratory muscles, which can lead to increased reliability of the fatigue index compared to an exclusively spectral method. The spectral estimate is usually based on epochs of half a second in length. For large epoch sizes, the area between the heart beats may not be exploited. Partly also variable epochs are inserted between the heartbeats. However, the problem then arises that invalid signal portions of other causes are badly exploited. In the fatigue index calculation z. Epochs during inspiration and included during expiration. Embodiments may optionally make a further grading according to the strength of the contraction of the muscles.
Ausführungsbeispiele bestimmen basierend auf dem EMG-Signal der Atemmuskeln (vorzugsweise Zwerchfell) einen Fatigueindex über einen frequenzbasierten Fatigueindex, einen entropiebasierten Fatigueindex, oder eine Kombination aus frequenzbasiertem und entropiebasiertem Fatigueindex. Dabei kann insbesondere die zyklische Art der in Zusammenhang mit der Atmung stehenden Muskelkontraktion berücksichtigt werden. Darüber hinaus können Signalverarbeitungsalgorithmen in Ausführungsbeispielen ungültige Zeitabschnitte im EMG-Rohsignal tolerieren. Diese ungültigen Zeitabschnitte könnten beispielsweise durch EKG- und Bewegungsartefakte verursacht werden.Embodiments determine a fatigue index via a frequency-based fatigue index, an entropy-based fatigue index, or a combination of frequency-based and entropy-based fatigue index, based on the EMG signal of the respiratory muscles (preferably the diaphragm). In particular, the cyclic nature of respiratory muscular contraction may be taken into account. In addition, signal processing algorithms in embodiments may tolerate invalid time periods in the EMG raw signal. These invalid periods of time could be caused, for example, by ECG and motion artifacts.
Manche Ausführungsbeispiele können parallel verschiedene Fatigue-Indizes durch verschiedene Fatigue-Algorithmen (frequenzbasiert und entropiebasiert) epochenweise berechnen. Im Folgenden wird eine Lösung mit zwei Fatigue Detektionsalgorithmen (frequenzbasiert und entropiebasiert) im Detail geschildert. Es ist grundsätzlich denkbar weitere Fatigue Detektionsalgorithmen hinzuzuziehen (z. B. Recurrence Quantification Analysis, Wavelet Methoden, Fraktale Methoden, usw.).Some embodiments may calculate different fatigue indices in parallel by different fatigue algorithms (frequency-based and entropy-based) epoch-wise. In the following, a solution with two fatigue detection algorithms (frequency-based and entropy-based) is described in detail. In principle, it is conceivable to involve additional fatigue detection algorithms (eg recurrence quantification analysis, wavelet methods, fractal methods, etc.).
Die Ergebnisse der unterschiedlichen Fatigue-Algorithmen werden dann unter Berücksichtigung von Qualitätsindizes adaptiv kombiniert. Die Qualitätsindizes berechnen sich individuell für jeden Fatigue-Algorithmus in einer zugeordneten Qualitätswert-Bestimmungseinheit (von engl. „quality scoring unit”). In einigen Ausführungsbeispielen werden die Qualitätsindizes für jede Signalepoche neu berechnet, und dem System eine Reaktion auf den zyklischen Aktivitätsverlauf der Muskelkontraktion auf Artefakte (z. B. EKG) ermöglicht. Im Folgenden wird der Aufbau eines Ausführungsbeispiels genauer beschrieben. Dazu werden zuerst einige grundlegende Aspekte beschrieben. Im folgenden Abschnitt werden dann die einzelnen Blöcke des Blockschaltbildes beschrieben.
Die
Die Fatigue-Algorithmen
- • Strategie ES: Die Epochen werden ohne Beachtung eines Gating-Signals (Ausblendung 3120) erstellt. Dabei wird bewusst in Kauf genommen, dass dabei Epochen entstehen, die vom Gating-
Signal 3120 als ungültig gekennzeichnete Abschnitte enthalten. Für diese Epochen wird trotzdem erstmal ein Fatigueindex-Wert berechnet. Es obliegt dann der Einheit3312 ,3322 für die Berechnung der Qualitätsindizes, die betreffende Epoche entsprechend schlecht zu bewerten. Dadurch wird es der nachgelagerten Kombinationseinheit3460 (auch engl. „adaptive combination unit”) ermöglicht, den entsprechenden Fatigue-Wert entweder wenig oder auch gar nicht zu berücksichtigen. - • Strategie EG: Die Epochen werden so gebildet, dass sich keine durch das Gating-
Signal 3120 als ungültig gekennzeichneten Signalabschnitte in den Epochen befinden. Zum Zeitpunkt der Epochenbildung werden die letzten M (wobei M für die Epochenlänge steht) als gültig gekennzeichneten Signalwerte der Epoche zugeordnet. Dabei ist es möglich, dass sich innerhalb der Epoche zeitlich nicht direkt aufeinander folgende Signalwerte befinden. - • Strategie EP: Die Epochen werden mit variabler Länge gebildet, sodass sie den gesamten gültigen Bereich abdecken, aber innerhalb einer Epoche nur zeitlich direkt aufeinander folgende Werte beinhalten.
- • Strategy ES: Epochs are created without regard to a gating signal (blanking 3120). It is deliberately accepted that thereby epochs arise, the
gating signal 3120 contain sections marked as invalid. Nevertheless, a fatigue index value is calculated for these epochs. It is then theunit 3312 .3322 for the calculation of the quality indices, the respective epoch correspondingly bad to evaluate. This makes it the downstream combination unit3460 (also called "adaptive combination unit") makes it possible to take into account the corresponding fatigue value either little or not at all. - • Strategy EC: The epochs are formed so that no one through the
gating signal 3120 signal sections marked invalid in the epochs. At the time of epoch formation, the last Ms (where M is the epoch length) are assigned as valid denoted signal values of the epoch. It is possible that within the epoch temporally not directly consecutive signal values are. - • Strategy EP: The epochs are formed with variable length, so that they cover the entire valid range, but contain only temporally consecutive values within an epoch.
Bei der Entscheidung für die Wahl der Epochen-Bildungsstrategie spielt auch der zugehörige Fatigue-Algorithmus eine Rolle. Da die Spektralschätzung
In der
In der weiteren Beschreibung beziehen sich alle weiteren Berechnungen auf das Baseline-gefilterte EMG-Signal
Das Baselinefilter
Solche Filter sind auch als folgende Filtertypen „1-aus-3-Filter”, „1-aus-5-Filter”, „1-aus-n-Filter”, „minimaler Wert-aus-5-Filter”, „maximaler Wert-aus-5-Filter”, „Minimum-aus-n-Filter”, „Maximum-aus-n-Filter”, „mittlerer Wert-aus-n-Filter” bekannt und werden vielfach im Bereich der Bildbearbeitung eingesetzt. Die beschriebenen Filtertypen sind im Rahmen von Ausführungsbeispielen nur in einer beispielhaften Aufzählung genannt, welche in keiner Weise einschränkend auf die Bezeichnung eines Rangordnungsfilters, sondern vielmehr sind Modifikationen und Kombinationen dieser Typen im Sinne von Ausführungsbeispielen mit umfasst. Kennzeichnend für solche Rangordnungsfilter ist, dass ein Messwert das Filter unverändert passieren kann, anders als bei anderen Filtern, in denen mehrere Messwerte zu einem neuen Wert am Filterausgang führen, wie beispielsweise bei einer arithmetischen Mittelwertfilterung. Durch Differenzbildung mit dem ungefilterten Signal entsteht ein Signal, das diese Ausreißer noch enthält, aber dennoch die Grundlinie entfernt. Ausreißer in Form der R-Zacke des EKG-Signals werden dabei in ihrer Form erhalten, aber mit verminderter Höhe und Länge. Diese Verminderung der Höhe und Länge hängt mit der Verzögerungszeit des Baselinefilters
Im Rahmen der ECG Detection
Das Herzsignal kann dabei einem Elektrokardiogramm entsprechen und zumindest einen QRS-Komplex aufweisen. Beispielsweise kann in Ausführungsbeispielen der Einfluss des zumindest einen QRS-Komplex in dem ersten Zwischensignal reduziert werden. In dem in den
Der Pan-Tompkins Algorithmus gibt einen Puls Stream aus. Dabei wird die zeitliche Lage des QRS Komplexes durch einen Puls markiert, vgl.
Im Ausblend- oder Gatingfilter
Das zweite Zwischensignal oder das Ausgangssignal des Ausblendfilters
Die Kontrolleinrichtung
Im Durchflusssensor
In dem Atemphasen-Detektor
Der frequenzbasierte Fatigueindex wird epochenweise im Block
In den Qualitätsbewertungs-Blöcken
- •
Das Qualitätssignal EKG 3231 , auch engl. „Quality Signal ECG” (QSECG), sofern die entsprechende Signalepoche ECG Artefakte aufweist, ist dieser Qualitätswert stark abgesenkt oder sogar Null. Dies betrifft insbesondere die durch die vorhergehende Baslinefilterung3310 nicht herausfilterbaren Anteile des EKG Signals. Dies können hauptsächlich die Anteile sein, deren Frequenzbereich innerhalb des EMG-Frequenzbereiches liegt. In der Regel ist es hauptsächlich der QRS Komplex. Es ist denkbar, dass (abweichend von der weiter unten angegebenen Berechnungsformel für Block3312 ) bei geringem QSECG der kombinierte Quality Score auf einen niedrigeren Wert oder sogar Null abgewertet wird. - • Das
Qualitätssignal der Einhüllenden 3221 , Quality Signal Envelope (QSENV), ist ein Maß für die Stärke der Muskelkontraktion. Da die Fatigue/Ermüdung hauptsächlich während der aktiven Kontraktionsphasen zu erwarten ist, sorgen kleine Envelope-Werte für einen niedrigen, hohe Envelope-Werte für einen hohen Qualitätswert. Sehr große Envelope-Signale können auf Störungen bzw. nicht mit der regulären Atmungsanstrengung zusammenhängende Kontraktionen (z. B. Husten, Bewegungen) hinweisen. Diese sehr großen Envelope-Werte können somit wieder für einen niedrigen Qualitätswert sorgen. Die Zuordnung eines Envelope-Wertes auf einen bestimmten Qualitätsfaktor kann dabei adaptiv aus den zurückliegenden Atemzügen erfolgen. Dies ermöglicht es dem System in diesem Ausführungsbeispiel sich auf eine langsam verändernde Atemanstrengung einzustellen. - • Das Atemphasensignal
3251 (QSBreathPhase) wird ebenfalls dazu benutzt Atemphasen, bei denen keine Fatigue/Ermüdung im EMG-Signal zu erwarten ist, mit einem niedrigen Qualitätswert auszuzeichnen.Die Kontrolleinrichtung 16 ist in dem Ausführungsbeispiel ausgebildet,um ein Qualitätsmaß 3251 QSBreathPhase, Phase überdas pneumatische Signal 3250 zu bestimmen, das angibt, zu welchem Grad in dem EMG-Signal 3100 Information über den Fatigue/die Ermüdung zu erwarten ist. Im einfachsten Fall unterscheidet das Atemphasensignal zwischen Einatmung und Ausatmung, Es ist aber auch denkbar, dass Einatmung und Ausatmung in weitere Teilphasen unterteilt werden. Außerdem können unplausible Atemphasen zu einer Abwertung führen. Es kann dabei auch die Information berücksichtigt werden, ob es sich um einen mandatorischen Hub handelt. Dadurch können mandatorische Hübe aus der Fatigue-Berechnung ausgeschlossen werden. Ein mandatorischer Hub ist ein Atemhub der zwangsweise vom Beatmungsgerät14 ausgelöst wurde. In diesem Fall ist der Atemhub nicht durch eine Atemanstrengung des Patienten20 ausgelöst, sondern durch interne Prozesse im Beatmungsgerät14 (z. B. Zeitüberschreitung einer Maximalzeit seit dem letzten Einatmen).
- • The
ECG quality signal 3231 , also English "Quality Signal ECG" (QS ECG ), if the corresponding signal epoch has ECG artifacts, this quality value is greatly lowered or even zero. This applies in particular to the previous baseline filtering3310 non-filterable portions of the ECG signal. This may mainly be the portions whose frequency range is within the EMG frequency range. As a rule, it is mainly the QRS complex. It is conceivable that (deviating from the calculation formula given below for block3312 ) At low QS ECG the combined Quality Score is devalued to a lower value or even zero. - • The quality signal of the
envelope 3221 , Quality Signal Envelope (QS ENV ), is a measure of the strength of muscle contraction. Since fatigue / fatigue is most likely to occur during active contraction phases, small envelope values provide low, high envelope values for high quality value. Very large envelope signals may indicate disturbances or contractions (eg, coughing, movement) that are not related to regular respiratory effort. These very large envelope values can thus again ensure a low quality value. The assignment of an envelope value to a specific quality factor can be done adaptively from the previous breaths. This allows the system in this embodiment to adjust to a slowly varying breath effort. - • The respiratory phase signal
3251 (QS BreathPhase ) is also used to label low-quality respiratory phases that do not expect fatigue / fatigue in the EMG signal. Thecontrol device 16 is formed in the embodiment to aquality measure 3251 QS BreathPhase , phase via thepneumatic signal 3250 indicating to what degree in theEMG signal 3100 Information about fatigue / fatigue is expected. In the simplest case, the respiratory phase signal distinguishes between inhalation and exhalation, but it is also conceivable that inhalation and exhalation are subdivided into further subphases. In addition, implausible breathing phases can lead to a devaluation. It can also take into account the information as to whether it is a mandatory hub. As a result, mandatory strokes can be excluded from the fatigue calculation. A mandatory stroke is a breath of forced release from theventilator 14 was triggered. In this case, the breath is not due to a respiratory effort of the patient20 but triggered by internal processes in the ventilator14 (eg timeout of a maximum time since the last inhalation).
Generell kann die Kontrolleinrichtung
- – ein Qualitätsmaß für die Herzsignalkomponente, das angibt zu welchem Grad das Leistungssignal während einer inspiratorischen Phase durch Herzsignalreste beeinflusst ist,
- – ein Qualitätsmaß für das pneumatische Signal, das angibt, zu welchem Grad in dem elektromyographischen Signal Information über einen Fatigue zu erwarten ist,
- – ein Qualitätsmaß für die Hüllkurve, das angibt zu welchem Grad eine Muskelaktivität des Patienten
20 während einer inspiratorischen Phase vorliegt, - – ein Qualitätsmaß für den frequenzbasierten Fatigueindex, das einen Grad der Zuverlässigkeit des frequenzbasierten Fatigueindex angibt, und
- – ein Qualitätsmaß für den entropiebasierten Fatigueindex zu bestimmen, das einen Grad der Zuverlässigkeit des entropiebasierten Fatigueindex angibt.
- A quality measure for the cardiac signal component, which indicates to what extent the power signal during an inspiratory phase is influenced by heart signal residues,
- A quality measure of the pneumatic signal indicating to what extent fatigue information is to be expected in the electromyographic signal,
- A quality measure of the envelope that indicates to what degree a muscle activity of the patient
20 during an inspiratory phase, - A quality measure for the frequency-based fatigue index indicating a degree of reliability of the frequency-based fatigue index, and
- - To determine a quality measure for the entropy-based fatigue index, which indicates a degree of reliability of the entropy-based fatigue index.
Die Kontrolleinrichtung
Für den Block
Dabei ist β eine Konstante, die die Gewichtung der beiden Fatigue-Algorithmen bei der späteren Kombination im adaptiven Kombinationsblock
Vorzugsweise wird in Block
In Block
Im Block
Dabei ist γ eine Konstante, die die Gewichtung der beiden Fatigueindizes oder Algorithmen bei der späteren Kombination im adaptiven Kombinationsblock
Im adaptiven Kombinationsblock
- • der frequenzbasierte Fatigueindex aus Block
3311 (im Folgenden als FIF bezeichnet), - • der frequenzbasierte Quality Score (QSFreq) aus Block
3312 (im Folgenden als QSF bezeichnet, wobei hier die oben erwähnte Plausibilisierung durch den frequenzbasierten Fatigueindex einfließen kann), - • der entropiebasierte Fatigueindex aus Block
3321 (im Folgenden als FIE bezeichnet), und - • der entropiebasierte Quality Score (QSEntropy) aus Block
3322 (im Folgenden als QSE bezeichnet, wobei hier die oben erwähnte Plausibilisierung durch den entropiebasierten Fatigueindex einfließen kann).
- • the frequency-based fatigue index from block
3311 (hereinafter referred to as FIF), - • the Frequency-based Quality Score (QS Freq ) from Block
3312 (hereinafter referred to as QSF, where the above-mentioned plausibility check can be incorporated by the frequency-based fatigue index), - • the entropy-based fatigue index from Block
3321 (hereinafter referred to as FIE), and - • The Entropy-based Quality Score (QS Entropy ) from Block
3322 (hereinafter referred to as QSE, in which case the above-mentioned plausibility can be incorporated by the entropy-based fatigue index).
Der kombinierte Fatigue-Wert berechnet sich in diesem Ausführungsbeispiel mittels folgender Formel:
TF bezeichnet dabei eine lineare Transformation, die den spezifischen Ausgabebereich jedes Fatigue-Algorithmus (Frequenz, Entropie) auf den Bereich 0 bis 1 abbildet. 0 steht dabei für keine Fatigue und 1 für die größtmögliche Fatigue. Der Subscript n bezeichnet dabei das aktuelle Sample. Der Subscript n – 1 bezeichnet das vorhergehende Sample. Die Samplerate entspricht dabei der Samplerate der Epochen. Die Faktoren QSFn, QSEn, (1 – QSFn – QSEn) modellieren dabei eine Kombination aus Forgetting-Factor und Gewichtung basierend auf den Qualitätsmaßen, wobei die oben genannten Faktoren β und γ in QSF und QSE entsprechend der obigen Erläuterung eingehen.TF denotes a linear transformation that maps the specific output range of each fatigue algorithm (frequency, entropy) to the range 0 to 1. 0 stands for no fatigue and 1 for the greatest possible fatigue. The subscript n designates the current sample. The subscript n-1 denotes the previous sample. The sample rate corresponds to the sample rate of the epochs. The factors QSF n , QSE n , (1-QSF n -QSE n ) model a combination of forgetting factor and weighting based on the quality measures, with the above-mentioned factors β and γ entering into QSF and QSE as explained above.
Durch die Nutzung der Qualitätsindizes für die Berechnung des Gewichts erfüllt die adaptive Kombination die Aufgabe, die zyklische Art der Kontraktion zu berücksichtigen. Während einer Phase starker Muskelkontraktion wird der aktuelle Fatigue-Rohsignalwert stärker gewichtet als in Phasen schwacher Muskelkontraktion. Der Ausgabe-Block
Zusammenfassend lässt sich für ein Ausführungsbeispiel beschreiben, dass das Raw-EMG-Signal
Aus dem Baseline-gefilterten Signal an der Stelle, an welcher die ungültigen Werte durch das QRS-Gating eingefügt wurden, wird indem RMS-Power-Signal aus dem Hüllsignal einfach eine Gerade zwischen den benachbarten Werten gezogen, um das Signal zu interpolieren.From the baseline filtered signal at the point where the invalid values have been inserted by the QRS gating, the RMS power signal from the envelope signal simply draws a straight line between the adjacent values to interpolate the signal.
Die Envelope-Calculation (vorzugsweise Hüllkurve RMS Power) erfolgt in Block
Die EKG-Detektion (QRS-Komplex) erfolgt in Block
Das Flow-Signal als Volumenstromsignal wird aus Block
Aus dem EMG-Rohsignal werden in den Blöcken
Für den Block
Dabei sind β und γ Konstanten, die die Gewichtung der beiden Fatigue Algorithmen bei der späteren Kombination sowie den Forgetting-Factor bei der einhergehenden Glättung bestimmen.Β and γ are constants that determine the weighting of the two fatigue algorithms in the later combination as well as the forgetting factor in the accompanying smoothing.
Vorzugsweise wird in Blöcken
In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Einstellen
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Programm oder Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung zumindest eines der oben beschriebenen Verfahren, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.Another embodiment is a program or computer program having program code for performing at least one of the above-described methods when the program code is executed on a computer, a processor or a programmable hardware component.
Manche Ausführungsbeispiele führen die Regelung nicht in Abhängigkeit eines Schwellenwertes aus, sondern es wird abgewartet bis der Patient
Patienten in der Beatmung befinden sich zumeist zunächst in einem relativ erschöpften Zustand und Ausführungsbeispiele können einen gewissen Anteil an Beatmungsunterstützung durch das Atemgerät
In Ausführungsbeispielen werden pneumatische Signale, wie Druck- oder Volumenstromsignale, hinzugezogen oder aber auch Gaswerte, wie CO2- oder O2-Konzentration, um auf eine Ermüdung der Atemaktivität des Patienten abzustellen. In manchen Ausführungsbeispielen sind wenigstens zwei Elektroden vorhanden zur Aufnahme des EMG-Signals als Differenzpotential zwischen den Elektroden. Der im Blockschaltbild der
Eine Segmentierung des EMG-Signals kann in manchen Ausführungsbeispielen entfallen, da ein Wert aus der Envelope-Calculation die entsprechende Phase als inspiratorisch oder exspiratorisch berücksichtigt. Das Baseline-gefilterte Signal wird gegebenenfalls epochenweise ausgewertet, wobei eine Epoche vorzugsweise 0.1 bis 1.0 Sekunden lang ist. Die Abtastrate ist vorzugsweise 1024 Hz. Dadurch entspricht eine Epoche vorzugsweise 102 bis 1024 Samples. Die Epochenelemente überlappen sich. Für jede Epoche kann dann ein einzelner Fatigue-Wert als Raw-Fatigue-Index berechnet werden. Die genannte Betrachtung größerer Störungen während der Epochen kann als Artefakte-Detektion erfolgen, ist aber in dem Blockschaltbild der
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung von Ausführungsbeispielen in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und – soweit sich nicht aus der Beschreibung etwas anderes ergibt – beliebig miteinander kombiniert werden.The features disclosed in the above description, the claims and the drawings may be important both individually and in any combination for the realization of embodiments in their various embodiments and - unless otherwise stated in the description - are combined with each other as desired.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.Depending on particular implementation requirements, embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software. The implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-Ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic disk or optical memory are stored on the electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable hardware component or cooperate such that the respective method is performed.
Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikro-prozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.A programmable hardware component may be integrated by a processor, a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a computer, a computer system, an application-specific integrated circuit (ASIC) Circuit (IC = Integrated Circuit), a system on chip (SOC) system, a programmable logic element or a field programmable gate array with a microprocessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) may be formed.
Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.The digital storage medium may therefore be machine or computer readable. Thus, some embodiments include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system or programmable hardware component such that one of the methods described herein is performed. One embodiment is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer readable medium) on which the program is recorded for performing any of the methods described herein.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.In general, embodiments of the present invention may be implemented as a program, firmware, computer program, or computer program product having program code or data, the program code or data operative to perform one of the methods when the program resides on a processor or a processor programmable hardware component expires. The program code or the data can also be stored, for example, on a machine-readable carrier or data carrier. The program code or the data may be present, inter alia, as source code, machine code or bytecode as well as other intermediate code.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten repräsentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen.Another embodiment is further a data stream, a signal sequence, or a sequence of signals that represents the program for performing any of the methods described herein. The data stream, the signal sequence or the sequence of signals can be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet or another network. Embodiments are also data representing signal sequences that are suitable for transmission over a network or a data communication connection, the data representing the program.
Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern. For example, a program according to one embodiment may implement one of the methods during its execution by, for example, reading or writing one or more data into memory locations, optionally switching operations or other operations in transistor structures, amplifier structures, or other electrical, optical, magnetic or caused by another operating principle working components. Accordingly, by reading a memory location, data, values, sensor values or other information can be detected, determined or measured by a program. A program can therefore acquire, determine or measure quantities, values, measured variables and other information by reading from one or more storage locations, as well as effect, initiate or execute an action by writing to one or more storage locations and control other devices, machines and components ,
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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