DE102018133125A1

DE102018133125A1 - Verfahren zum Reduzieren eines digitalen Speicherbedarfs

Info

Publication number: DE102018133125A1
Application number: DE102018133125.8A
Authority: DE
Inventors: Pascal Kopperschmidt
Original assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Current assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-06-25
Also published as: WO2020127002A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren eines digitalen Speicherbedarfs in einem medizintechnischen Gerät, mit den Schritten eines Erfassens (S101) von diskreten Messwerten über einen Zeitraum hinweg; eines Ermittelns (S102) von Funktionsparametern einer Anpassungsfunktion auf Basis der diskreten Messwerte; eines Speicherns (S103) der Funktionsparameter in dem medizintechnischen Gerät; und eines Steuerns (S104) des medizintechnischen Gerätes auf Basis der Anpassungsfunktion und der ermittelten Funktionsparameter.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren eines digitalen Speicherbedarfs in einem medizintechnischen Gerät und ein medizintechnisches Gerät.
Die statistische Analyse von erfassten Daten und deren Historie erlaubt eine Prognose von mit diesen Daten im Zusammenhang stehenden Ereignissen. Extrapolationen von Datenreihen mit Zeitbezug in extrakorporalen Behandlungen ermöglichen die Vorhersage von gerätebezogenen Ausfällen medizintechnischer Geräte oder von patientenrelevanten, kritischen Situationen.
Die für eine gute Analyse mit einem signifikanten Verhältnis von Signal zu Rauschen notwendigen Datenmengen erfordern jedoch üblicherweise große Datenspeicher und Prozessoren mit ausreichender Rechenkapazität.
Viele medizintechnische Geräte senden oder empfangen heutzutage in irgendeiner Form Daten. Gerade bei älteren Geräten kann die Datenübertragung jedoch langsam sein oder es können nur kleinere Datenmengen gespeichert oder übertragen werden. In der modernen Medizin werden zunehmend größere Datenmengen erzeugt und ausgewertet, um sich abzeichnende Trends frühzeitig zu erkennen und entsprechende angepasste Maßnahmen für eine verbesserte Behandlung zu ergreifen.
Es ist daher die technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den digitalen Speicherbedarf eines medizintechnischen Gerätes zu senken und eine Datenverarbeitung mit kleineren energiesparenderen Prozessoren durchzuführen.
Diese Aufgabe wird durch Gegenstände nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Gemäß einem ersten Aspekt wird diese technische Aufgabe durch ein Verfahren zum Reduzieren eines digitalen Speicherbedarfs in einem medizintechnischen Gerät gelöst, mit den Schritten eines Erfassens von diskreten Messwerten über einen Zeitraum hinweg; eines Ermittelns von Funktionsparametern einer Anpassungsfunktion auf Basis der diskreten Messwerte; eines Speicherns der Funktionsparameter in dem medizintechnischen Gerät; und eines Steuerns des medizintechnischen Gerätes auf Basis der Anpassungsfunktion und der ermittelten Funktionsparameter. Die Speicherung der Funktionsparameter beansprucht weniger Datenspeicher als die Speicherung einer gesamten Reihe älterer Messwerte. Durch das Verfahren wird daher der technische Vorteil erreicht, dass die Größe eines erforderlichen Datenspeichers und Prozessors innerhalb des Gerätes verringert wird und das Gerät mit einem geringeren Einsatz an Hardware-Komponenten hergestellt werden kann.
In einer technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden die zuvor erfassten Messwerte mit zunehmender zeitlicher Entfernung zum aktuellen Messwert abnehmend gewichtet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ältere Messwerte bei der Trendberechnung unberücksichtigt bleiben und eine Anpassung an aktuelle Messwerte erfolgt.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist die Anpassungsfunktion eine lineare oder quadratische Funktion. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Funktionsparameter schnell und mit einer hohen Genauigkeit berechnet werden können.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Anpassungsfunktion anhand der Methode der kleinsten Quadrate ermittelt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich Funktionsparameter mit einer hohen Genauigkeit ermitteln lassen.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Steuern des medizintechnischen Gerätes das Ausgeben eines Signals, wenn die Differenz aus aktuellem Messwert und berechnetem Wert der Anpassungsfunktion einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein Bediener auf schnelle und einfache Weise über eine Fehlfunktion informiert wird.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Schwellwert in Abhängigkeit des zeitlichen Abstandes zwischen zwei aufeinander folgenden Messwerten verändert. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich je nach Datendichte höhere oder niedrigere Schwellwerte einstellen lassen. So kann beispielsweise bei eine höheren Datendichte ein höherer Schwellwert eingestellt werden, da die Anpassungsfunktion genauer angepasst werden kann. Umgekehrt kann bei einer niedrigeren Datendichte ein niedrigerer Schwellwert eingestellt werden, da die Anpassungsfunktion weniger genau angepasst werden kann.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Steuern des medizintechnischen Gerätes das Ausgeben eines Signals, wenn ein ermittelter Funktionsparameter außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass ein Bediener auf schnelle und einfache Weise über eine Fehlfunktion informiert wird.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Steuern des medizintechnischen Gerätes zusätzlich zum Ausgeben des Signals das Abbrechen einer Behandlungsfunktion. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine Fehlfunktion oder Fehlbehandlung durch das medizintechnische Gerät verhindert wird.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist das medizintechnische Gerät ein Dialysegerät, ein Röntgengerät, ein Ultraschaltgerät, ein Blutdruckmessgerät oder ein Beatmungsgerät. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass besonders geeignete medizintechnische Geräte zum Implementieren des Verfahrens verwendet werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird diese technische Aufgabe durch ein medizintechnisches Gerät gelöst, mit einem Sensor zum Erfassen von diskreten Messwerten über einen Zeitraum hinweg; einem Prozessor zum Ermitteln von Funktionsparametern einer Anpassungsfunktion auf Basis der diskreten Messwerte; einem Datenspeicher zum Speichern der Funktionsparameter in dem medizintechnischen Gerät; und einer Steuerungseinrichtung zum Steuern des medizintechnischen Gerätes auf Basis der Anpassungsfunktion und der ermittelten Funktionsparameter.
Dadurch werden die gleichen technischen Vorteile wie durch das Verfahren nach dem ersten Aspekt erreicht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des medizintechnischen Gerätes ist das medizintechnische Gerät ausgebildet, die zuvor erfassten Messwerte mit zunehmender zeitlicher Entfernung zum aktuellen Messwert abnehmend zu gewichten. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass ältere Messwerte bei der Trendberechnung unberücksichtigt bleiben und eine Anpassung an aktuelle Messwerte erfolgt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des medizintechnischen Gerätes ist das medizintechnische Gerät ausgebildet, ein Signal auszugeben, wenn die Differenz aus aktuellem Messwert und berechnetem Wert der Anpassungsfunktion einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein Bediener auf schnelle und einfache Weise über eine Fehlfunktion informiert wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des medizintechnischen Gerätes ist das medizintechnische Gerät ausgebildet, den Schwellwert in Abhängigkeit des zeitlichen Abstandes zwischen zwei aufeinander folgenden Messwerten zu verändern. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich je nach Datendichte höhere oder niedrigere Schwellwerte einstellen lassen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des medizintechnischen Gerätes ist das medizintechnische Gerät ausgebildet, ein Signal auszugeben, wenn ein ermittelter Funktionsparameter außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein Bediener auf schnelle und einfache Weise über eine Fehlfunktion informiert wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des medizintechnischen Gerätes ist das medizintechnische Gerät ausgebildet, zusätzlich zum Ausgeben des Signals das Abbrechen einer Behandlungsfunktion durchzuführen. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass eine Fehlfunktion oder Fehlbehandlung durch das medizintechnische Gerät verhindert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines medizintechnischen Gerätes;
2 ein Diagramm mit Messwerten und einer Anpassungsfunktion; und
3 ein Blockdiagramm des Verfahrens.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines medizintechnischen Gerätes 100. Das medizintechnische Gerät 100 kann jedes elektronische Gerät sein, das bei einer medizinischen Behandlung verwendet wird, wie beispielsweise ein Dialysegerät, ein Röntgengerät, ein Ultraschaltgerät, ein Blutdruckmessgerät oder ein Beatmungsgerät.
Das medizintechnische Gerät 100 umfasst einen Datenspeicher 111, in dem digitale Daten und Programme gespeichert werden können. Der Datenspeicher 111 ist beispielsweise ein RAM- oder ein Flash-Speicher. Daneben umfasst das medizintechnische Gerät 100 einen Prozessor 113 zum Ausführen der gespeicherten Programme und Verarbeiten der Daten aus dem Datenspeicher. Daneben ist in dem medizintechnischen Gerät 100 eine Anzeigeeinrichtung 115 bereitgestellt, die zum Anzeigen von Daten an einen Benutzer verwendet wird.
Zusätzlich umfasst das medizintechnische Gerät 100 unterschiedliche Sensoren 109-1, 109-2 und 109-3 zum Erfassen unterschiedlicher Messwerte, wie beispielsweise ein Blutdruck eines Patienten oder ein Wasserverbrauch des medizintechnischen Gerätes 100. Das medizintechnische Gerät 100 ist ausgebildet, einen zeitlichen Verlauf der Messwerte durch wiederholte Messung zu erfassen. Hierzu werden in regelmäßigen zeitlichen Abständen die Messwerte digital erfasst. Die gewonnenen Messwerte der Sensoren 109-1, 109-2 und 109-3 können in dem Datenspeicher 111 gespeichert werden, damit diese zur weiteren Steuerung des medizintechnischen Gerätes 100 verwendet werden können. Allerdings ist die Speicherkapazität des Datenspeichers 111 zu diesem Zweck begrenzt. Daher wird statt der Messwerte eine parametrisierte Anpassungsfunktion in dem Datenspeicher 111 abgelegt.
Das medizintechnische Gerät 100 umfasst weiter eine Steuerungseinrichtung 117 zum Steuern des medizintechnischen Gerätes 100 auf Basis der Anpassungsfunktion und der ermittelten Funktionsparameter. Diese Steuerungseinrichtung 117 kann beispielsweise durch eine elektronische Schaltung oder ein Programmmodul gebildet sein, dass durch den Prozessor 113 ausgeführt wird. Die Steuereinrichtung 117 steuert das medizinische Gerät 100, indem beispielsweise ein Signalton ausgegeben wird oder eine Behandlung durch das medizinische Gerät 100 unterbrochen wird, sobald gewonnene Messwerte außerhalb eines vorgegebenen Bereiches um die Anpassungsfunktion herum liegen. Im Allgemeinen sind jedoch auch andere Steuerungen denkbar.
2 zeigt ein Diagramm mit Messwerte 103 und der Anpassungsfunktion 101. Die Anpassungsfunktion 101 mit den Funktionsparametern 105 und 107 wird an die erfassten Messwerte 103 angepasst. Die Funktionsparameter 105 und 107 werden dabei so verändert, dass die Abweichung zwischen der Anpassungsfunktion 101 und den Messwerte 103 minimal wird.
Mithilfe des mathematischen Verfahrens lassen sich Trendbetrachtungen anstellen, bei denen die Datenhistorie in lediglich einem einzigen Satz von Datenwerten sublimiert ist, so dass pro Trendbetrachtung nur ein Satz in dem Datenspeicher 111 des medizinischen Gerätes 100 abgelegt werden muss. Die für die Berechnung der Funktionsparameter 105 und 107 notwendige Rechenleistung wird auf ein Minimum reduziert. Mithilfe dieses Verfahrens lassen sich technische und patienten-bezogene Prognosen effizient und mit geringem Rechenaufwand erstellen.
Das Verfahren basiert auf der Verarbeitung einer Datenfolge an Messwerten d_i, deren Einfluss auf die Prognose mit der zeitlichen Distanz zur Aufnahme des Messwertes 103 mit A schwindet. Mittels der Methode der kleinsten Quadrate (Least-Square-Verfahren) wird eine Anpassungsfunktion f(t) approximiert und parametrisiert. Diese Anpassungsfunktion f(t) beschreibt die Datenreihe der Messwerte 103 in einem funktionalen Zusammenhang und erlaubt eine extrapolare Ausdehnung in die Zukunft. Im Allgemeinen kann die Anpassungsfunktion f (t) durch jeden beliebigen funktionalen Zusammenhang gegeben sein.
Als einfaches Beispiel kann die Anpassungsfunktion f(t) einer Geradengleichung mit den Funktionsparametern 105 und 107 Steigung m und Offset b entsprechen. $f (t) = m \cdot t + b,$
oder in diskreter Form: $f_{i} = m \cdot t_{i} + b; t_{i} = i \cdot Δ τ (Δ τ : Samplingrate)$
Mittels der Methode der kleinsten Quadrate unter Verwendung des Vergessenheitsfaktor A gelten für die Funktionsparameter 105 und 107 der Trendbeschreibung m und b: $\sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} {| d_{t} - (m \cdot t_{i} + b) |}^{2} = min; λ < 1$
Gleichung [3] fordert eine durch m und b parametrisierte Anpassungsfunktion 101, die eine Gerade durch die Datenschar der Messwerte 103 d_i legt, so dass die Summe aller quadratischen Werteabstände an der Messstelle i ein Minimum einnimmt. Durch den Faktor A wird sichergestellt, dass die Gewichtung der Messwerte 103 in der Summe mit zunehmender Entfernung zur aktuellen Messstelle i=0 abnimmt.
Unmittelbar aus [3] folgt das zu lösende Gleichungssystem: $\begin{matrix} \frac{\partial}{\partial m} [\sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} {(d_{t} - (m \cdot t_{i} + b))}^{2}] = 0 & \land & \frac{\partial}{\partial b} [\sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} {(d_{i} - (m \cdot t_{i} + b))}^{2}] = 0 \end{matrix}$
Explizites Ausrechnen führt zu: $\begin{array}{l} \sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} (d_{i} - m \cdot t_{i} - b) \cdot t_{i} = 0 & \land & \sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} (d_{i} - m \cdot t_{i} - b) = 0 \\ \Rightarrow m = \frac{\sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} d_{i} t_{i} - b \sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} t_{i}}{\sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} t_{i}^{2}} & \land & b = \frac{\sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} d_{i} - m \sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} t_{i}}{\sum_{i = 0}^{- N} λ^{i}} \end{array}$
Bei Akquisition eines neuen Datenelements zur Messstelle i=0 folgt für die Summen: $\begin{array}{l} \sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} d_{i} t_{i} = \sum_{i = 0}^{- N} λ^{i - 1} d_{i - 1} t_{i - 1} + d_{0} t_{0} \\ \sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} d_{t} = \sum_{i = 0}^{- N} λ^{i - 1} d_{i - 1} + d_{0} \\ \sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} t_{i} = \sum_{i = 0}^{- N} λ^{i - 1} t_{i - 1} + t_{0} \\ \sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} t_{i}^{2} = \sum_{i = 0}^{- N} λ^{i - 1} t_{i - 1}^{2} + t_{0}^{2} \end{array}$
Die Berechnung der Funktionsparameter m und b gemäß Gleichung [5] erfolgt bei Erhalt eines neuen Messwertes 103 an der Messstelle i=0 einfach durch Addition der Historie Φ_i-1 mit dem mit dem neuen Messwert 103 verknüpften Datenelement Φ₀: $Φ_{i} = Φ_{i - 1} + Φ_{0}, mit z .B . Φ_{i} = \sum_{i = 0}^{- N} λ^{i} d_{i}, Φ_{0} = d_{0}, λ < 1$
Der für die Berechnung der Funktionsparameter 105 und 107 an der neuen Messstelle i=0 erforderliche Satz von Datenelementen kann als ein einzelner Satz von Elementen Φ_i-1, der die gesamte Historie der Datenreihe beinhaltet, in den festen Datenspeicher 111 übernommen werden. Gemäß Gleichung [6] ist für die lineare Anpassung nach Gleichung [2] lediglich ein Satz von vier zu speichernden Datenelementen erforderlich, um die Funktionsparameter 105 und 107 nach Erhalt des aktuellen Datenelements 103 zu bestimmen.
Die Wahl des Vergessenheitsfaktors A bestimmt die Tiefe der zu berücksichtigenden Historie. Je näher der Faktor an Eins gewählt wird, desto größer ist das Gewicht der Historie in der Trendbetrachtung.
Das Approximationspolynom nach Gleichung [2] kann beliebig erweitert werden. Bei einer Trendanalyse mit Berechnung einer Steigung ist die lineare Approximation nach Gleichung [2] ausreichend. Eine tiefergehende Trendanalyse beinhaltet beispielsweise die Berechnung einer Beschleunigung a, die die Steigung der Steigung wiedergibt. Hierfür wäre die Approximation gemäß [8] erforderlich. $f_{i} = a \cdot t_{i}^{2} + m \cdot t_{i} + b$
Die Anwendung des Verfahrens zur Bestimmung der Funktionsparameter a, m und b erfolgt analog den oben genannten Schritten.
Um in der extrakorporalen Therapie technische oder patienten-bezogene Zeitreihen hinsichtlich ihrer plausiblen weiteren Entwicklung zu analysieren um geeignete Maßnahmen vorherplanen zu können, ist die Berechnung des Trend auf Basis der Funktionsparameter 103 und 105 ein geeignetes Hilfsmittel.
Unter Verwendung des oben beschriebenen Algorithmus ist es nicht notwendig, sämtliche Messwerte 103 mit einem Zeitstempel zu speichern, um nach Erhalt eines neuen Messwertes 103 die Berechnung der Funktionsparameter 105 und 107 neu durchzuführen. Die historische Information ist in lediglich einem Satz von Funktionsparameter 105 und 107 sublimiert, die abgespeichert und für die aktuelle Berechnung herangezogen werden.
Der Vorschlag für eine effiziente Berechnung der Funktionsparameter am Beispiel einer Dialysebehandlung erfolgt wie folgt:
Die Messwerte 103, deren zeitlicher Trend ermittelt werden soll, werden durch das Dialysegerät erfasst, während der Patient behandelt wird. Die Messwerte 103 beschreiben den Patientenzustand mithilfe der geräteseitigen diagnostischen Tools. Die Trendberechnung erfolgt im Dialysegerät oder auf einer anderen Plattform.
Die Messwerte 103 können durch patientenspezifische Werte gegeben sein, wie beispielsweise ein Wert für einen Fistelfluss, ein Wert für eine Rezirkulation, ein Wert für eine Behandlungsclearance, ein prädialystischer Natriumwert, ein systolischer/dialystolischer Blutdruckwert, ein Trockengewichtwert, ein Hämatokritwert, ein Wert für ein kritisches relative Blutvolumen oder ein Wert für einen Herzpuls des Patienten.
Die Messwerte 103 können aber auch durch gerätespezifische Werte gegeben sein, wie beispielsweise ein Wert für einen maximalen Permeatfluss oder eine Permeatleitfähigkeit (geben den Funktionszustand der Umkehrosmose wieder), ein Wert für eine elektrische Leistungsaufnahme der Pumpen assoziiert mit Förderleistung (Lifetime-Analyse, Zeit bis zur Neukalibrierung), oder Werte für ein Schall- oder Frequenzspektrum der Zahnradpumpe, über die ein Verkalkungsgrad ermittelt werden kann oder ein mittlerer Dosiswert kt/V für die Behandlung.
Bestimmte Messwerte 103 werden hinsichtlich ihres zeitlichen Verlaufs von Behandlung zu Behandlung analysiert, andere Messwerte 103 dienen zur Trendberechnung innerhalb einer einzelnen Behandlung. Der Satz an Datenelementen wird nach Erfassung des betrachteten Messwertes 103 gemäß Gleichung [5] erstellt und in dem Datenspeicher 111 nichtflüchtig abgelegt. Nach Erhalt des neuen Messwertes 103 erfolgt gemäß Gleichung [6] aus dem im Datenspeicher 111 abgelegten Satz von Datenelementen und dem aktuellem Messwert 103 eine erneute Berechnung der Funktionsparameter 105 und 107. Der vorherige im Speicher abgelegte Satz von Datenelementen wird durch den neuen Satz überschrieben.
Im Fall eines Dialysegerätes können für die Berechnung der interdialytischen Trendsteigung, z.B. einer Dialysedosis, lediglich vier Funktionsparameter 105, 107 gespeichert werden, dessen Speicherplatz auf einer Patientenkarte verfügbar wäre. In diesen Daten ist der Einfluss der gesamten Datenhistorie in einer Tiefe vereint, die durch den Vergessenheitsfaktor A vorbestimmt ist.
Wird eine negative Trendsteigung identifiziert, so kann das Dialysegerät eine Warnung ausgeben, die auf die tendenzielle Abnahme der Dialysedosis hinweist. Ein weiteres Ergebnis eines Vergleichs kann sein, dass ein Signal, wie beispielsweise ein Alarm, ausgegeben wird, wenn der neue Messwert 103 weiter als eine vorbestimmte Distanz von der zuvor parametrisierten Anpassungsfunktion 101 liegt. Außerdem kann ein Signal ausgegeben werden, wenn ein auf Basis des neuen Messwertes 103 neu berechneter Trend anzeigt, dass ein Betriebsparameter des medizintechnischen Gerätes oder ein physiologischer Parameter eines Patienten in einen unerwünschten Bereich zu laufen droht, beispielsweise wenn die berechnete Steigung einen negativen Wert annimmt.
Es ist auch möglich, Betriebsparameter des medizintechnischen Geräts 100 aufgrund des Trends oder einer Änderung des Trends anzupassen, oder automatisch weitere Messungen anderer physiologischer Parameter oder Maschinenparameter auszulosen, die im Normalfall nicht routinemäßig erfolgen.
Mit nur wenigen Messwerten 103 kann ein Trend für einen Behandlungsparameter in dem medizintechnischen Geräts 100 berechnet werden, mit welchem dann entsprechende, während der Behandlung erfasste Messwerte 103 verglichen werden, die diesen Behandlungsparameter repräsentieren. Bei begrenzter Kapazität des Datenspeichers 111 in dem medizintechnischen Gerät 100 können so mit geringem Rechenaufwand mehrere Trends für unterschiedliche Betriebs- oder Behandlungsparameter während einer Behandlung erzeugt und beobachtet werden.
3 zeigt ein Blockdiagramm des Verfahrens zum Reduzieren eines Speicherbedarfs in dem medizintechnischen Gerät 100. Bei dem medizintechnischen Gerät 100.
Das Verfahren umfasst den Schritt S101 eines Erfassens der diskreten Messwerte 103 über einen Zeitraum t hinweg. Bei diesen Messwerte 103 kann es sich um Maschinendaten handeln, wie beispielsweise ein Strom- oder Wasserverbrauch zur Erkennung von bevorstehenden Ausfällen oder eines Verschleiß oder um Patientendaten, wie beispielsweise ein Blutdruck, eine OH, UF-Menge, Na-Konzentration.
In Schritt S102 werden die Funktionsparameter 105 und 107 der Anpassungsfunktion auf Basis der diskreten Messwerte 103 ermittelt. Sobald die Funktionsparameter 105 und 107 der Anpassungsfunktion 101 ermittelt worden sind, kann auf die gewonnenen Messwerte 103 zur Steuerung verzichtet werden.
In Schritt S103 werden die Funktionsparameter 105 und 107 in dem medizintechnischen Gerät 101 gespeichert. Hierzu ist ein weit geringer Speicherplatz erforderlich als zur Speicherung der umfangreicheren diskreten Messwerte 103.
In Schritt S104 wird das medizintechnische Gerät 100 auf Basis der Anpassungsfunktion 101 und der ermittelten Funktionsparameter 105 und 107 gesteuert.
Es gilt, dass, je mehr Datenreihen /-arten erfasst werden, desto mehr Daten gespeichert werden mussten. Das Verfahren ermöglicht es also, bei begrenzter Übertragungs- oder Speicherkapazität eine größere Anzahl an Trends für eine größere Anzahl Datenarten zu berechnen und zu speichern.
Dadurch kann ein Benutzer trotz begrenzter lokaler Speicherkapazität auf eine größere Auswahl an Trendberechnungen zugreifen und daraus genauere Anpassungen von Betriebsparametern eines medizintechnischen Geräts an eine Behandlung vornehmen.
Die statistische Analyse von erfassten Messwerte 103 und deren Historie erlaubt eine Prognose von mit diesen Messwerte 103 im Zusammenhang stehenden Ereignissen. Extrapolationen von Datenreihen mit Zeitbezug in extrakorporalen Behandlungen können die Vorhersage von gerätebezogenen Ausfällen oder von patientenrelevanten, kritischen Situationen ermöglichen.
Unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens ist es nicht notwendig, sämtliche Messwerte 103 mit ihren Zeitstempel zu speichern, um nach Erhalt eines neuen Datums die Berechnung der Trendparameter neu durchzuführen.
Die historische Information ist in einem vergleichsweise kleinen Satz von Messwerte 103 enthalten, die mit wenig Aufwand abgespeichert oder übertragen werden können. Auch bei der Berechnung unter Verwendung neuer Messwerte 103 wird der Aufwand für die Übertragung in den Arbeitsspeicher eines dazu verwendeten Computers und die benötigte Speichergröße verringert.
Eine Ausgestaltung kann auf die automatische Bestimmung des Toleranzbereichs um den Vorhersagewert gerichtet sein. Der Toleranzbereich kann beispielsweise in Abhängigkeit der zeitlichen Dichte der Messwerte 103, der Art des Messwerte 103, in Abhängigkeit einer passenden Peer-Group oder als Vorwarnung bei Verlassen des Toleranzbereichs automatisch angepasst werden.
Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
Alle Verfahrensschritte können durch Vorrichtungen implementiert werden, die zum Ausführen des jeweiligen Verfahrensschrittes geeignet sind. Alle Funktionen, die von gegenständlichen Merkmalen ausgeführt werden, können ein Verfahrensschritt eines Verfahrens sein.
Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.
Bezugszeichenliste

100: Medizintechnisches Gerät
101: Anpassungsfunktion
103: Messwerte
105: Funktionsparameter
107: Funktionsparameter
109: Sensor
111: Datenspeicher
113: Prozessor
115: Anzeigeeinrichtung
117: Steuerungseinrichtung

Claims

Verfahren zum Reduzieren eines digitalen Speicherbedarfs in einem medizintechnischen Gerät (100), mit den Schritten: - Erfassen (S101) von diskreten Messwerten (103) über einen Zeitraum (t) hinweg; - Ermitteln (S102) von Funktionsparametern (105, 107) einer Anpassungsfunktion (101) auf Basis der diskreten Messwerte (103); - Speichern (S103) der Funktionsparameter (105, 107) in dem medizintechnischen Gerät (100); und - Steuern (S104) des medizintechnischen Gerätes (100) auf Basis der Anpassungsfunktion (101) und der ermittelten Funktionsparameter (103, 105).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zuvor erfassten Messwerte (103) mit zunehmender zeitlicher Entfernung zum aktuellen Messwert abnehmend gewichtet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anpassungsfunktion (101) eine lineare oder quadratische Funktion ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anpassungsfunktion (101) anhand der Methode der kleinsten Quadrate ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Steuern des medizintechnischen Gerätes (100) das Ausgeben eines Signals umfasst, wenn die Differenz aus aktuellem Messwert (103) und berechnetem Wert der Anpassungsfunktion (101) einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schwellwert in Abhängigkeit des zeitlichen Abstandes zwischen zwei aufeinander folgenden Messwerten (103) verändert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Steuern des medizintechnischen Gerätes (100) das Ausgeben eines Signals umfasst, wenn ein ermittelter Funktionsparameter (105, 107) außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Steuern des medizintechnischen Gerätes (100) zusätzlich zum Ausgeben des Signals das Abbrechen einer Behandlungsfunktion umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das medizintechnische Gerät (100) ein Dialysegerät, ein Röntgengerät, ein Ultraschaltgerät, ein Blutdruckmessgerät oder ein Beatmungsgerät ist.
Medizintechnisches Gerät (100), mit: - einem Sensor (109-1, 109-2, 109-3) zum Erfassen von diskreten Messwerten (103) über einen Zeitraum (t) hinweg; - einem Prozessor (113) zum Ermitteln von Funktionsparametern (105, 107) einer Anpassungsfunktion (101) auf Basis der diskreten Messwerte (103); - einem Datenspeicher (111) zum Speichern der Funktionsparameter (105, 107) in dem medizintechnischen Gerät (100); und - einer Steuerungseinrichtung (117) zum Steuern des medizintechnischen Gerätes (100) auf Basis der Anpassungsfunktion (101) und der ermittelten Funktionsparameter (103, 105).
Medizintechnisches Gerät (100) nach Anspruch 10, wobei das medizintechnische Gerät (100) ausgebildet ist, die zuvor erfassten Messwerte (103) mit zunehmender zeitlicher Entfernung zum aktuellen Messwert abnehmend zu gewichten.
Medizintechnisches Gerät (100) nach Anspruch 10 oder 11, wobei das medizintechnische Gerät (100) ausgebildet ist, ein Signal auszugeben, wenn die Differenz aus aktuellem Messwert (103) und berechnetem Wert der Anpassungsfunktion (101) einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das medizintechnische Gerät (100) ausgebildet ist, den Schwellwert in Abhängigkeit des zeitlichen Abstandes zwischen zwei aufeinander folgenden Messwerten (103) zu verändern.
Medizintechnisches Gerät (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das medizintechnische Gerät (100) ausgebildet ist, ein Signal auszugeben, wenn ein ermittelter Funktionsparameter (105, 107) außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
Medizintechnisches Gerät (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das medizintechnische Gerät (100) ausgebildet ist, zusätzlich zum Ausgeben des Signals das Abbrechen einer Behandlungsfunktion durchzuführen.