DE112010000978T5

DE112010000978T5 - System und Verfahren zum Bestimmen der Tiefe von Brustkorbkompressionen

Info

Publication number: DE112010000978T5
Application number: DE112010000978T
Authority: DE
Inventors: Corey CENTEN
Original assignee: Atreo Medical Inc
Current assignee: Stryker Canada ULC
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2012-10-11
Anticipated expiration: 2030-03-06
Also published as: CN102341085A; WO2010099628A1; US20140135667A1; WO2010099593A1; US20150018823A1; US10952925B2; CN102368991A; US8876742B2; US8652077B2; DE112010000978B4; US10179086B2; US20100228165A1; US20190142693A1; US20220304889A1; CN102368991B; US20100228166A1; CN102341085B

Abstract

System und Verfahren zum Bestimmen der Tiefe von Kompressionen eines Brustkorbs eines Patienten, der Brustkorbkompressionen oder eine Herz-Lungen-Wiederbelebung (CPR) empfängt. Durch einen Feldgenerator, der relativ zu dem Patienten feststehend ist, wird ein Feld wie etwa ein elektromagnetisches Feld erzeugt und dieses wird durch einen zusammengesetzten Felddetektor, der sich mit dem Brustkorb des Patienten bewegt, erfasst. Der zusammengesetzte Felddetektor enthält wenigstens zwei Spulen in einer festen Entfernung und ist zum Erzeugen eines Antwortsignals, das wenigstens eine der wenigstens zwei Spulen angibt, die das Feld erfasst, ausgelegt.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Offenbarung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/158,002, eingereicht am 06. März 2009, und der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/235,584, eingereicht am 20. August 2009, deren Offenbarungen hier in ihrer Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt sind.
Technisches Gebiet
Diese Offenbarung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Bestimmen der Tiefe von Brustkorbkompressionen, z. B. während der Applikation einer Herz-Lungen-Wiederbelebung (CPR). Insbesondere bezieht sich diese Offenbarung auf die Bestimmung der Brustkorbkompressionstiefe unter Verwendung eines Lagesensors und eines Bezugssensors.
Hintergrund
Gegenwärtig gibt es in Kanada jedes Jahr geschätzte 40.000 Fälle von Herzstillstand, von denen die meisten außerhalb von Krankenhausumgebungen auftreten. Die Chancen eines Herzstillstands außerhalb eines Krankenhauses liegen gegenwärtig bei näherungsweise 5%. In den USA gibt es etwa 164.600 solcher Fälle jedes Jahr oder etwa 0,55 pro 1000 der Bevölkerung. Es kann wünschenswert sein, die Anzahl der Todesfälle, die sich aus diesen Fällen von Herzstillstand außerhalb eines Krankenhauses ergeben, zu verringern. Bestimmte Orte wie etwa Sportplätze und bestimmte Personen wie etwa Ältere unterliegen einem besonderen Risiko, wobei an diesen Orten und für diese Menschen eine zweckmäßige Lösung der Unterschied zwischen Überleben und Tod sein kann.
Die Herz-Lungen-Wiederbelebung (CPR) hat sich für Mediziner wie Nichtmediziner als wirksame Technik erwiesen, die Überlebenswahrscheinlichkeit für Patienten, die ein Herzversagen erfahren, zu verbessern. Die CPR drängt Blut durch das Kreislaufsystem, bis professionelle medizinische Hilfe eintrifft, und erhält dadurch die Sauerstoffverteilung im gesamten Körper des Patienten aufrecht. Allerdings ist die Qualität der CPR häufig schlecht. Die Einhaltung der richtigen CPR-Technik und des richtigen CPR-Protokolls kann bei den meisten Personen unzureichend sein, und die Angst einer Notfallsituation kann eine Person beim Liefern einer richtigen Behandlung verwirren und behindern.
Gemäß dem Journal of the American Medical Association (2005) wird die Herz-Kreislauf-Wiederbelebung (CPR) häufig inkonsistent und ineffizient ausgeführt, was zu vermeidbaren Todesfällen führt. Monate nach dem Abschluss des Standard-CPR-Trainings und der Tests verschlechtert sich die Befähigung einer Person zum Ausführen effektiver Brustkorbkompressionen häufig erheblich. Es wurde festgestellt, dass dieses Ergebnis sowohl für untrainierte Ausführende als auch für trainierte Fachleute wie etwa Sanitäter, Krankenschwestern und sogar Ärzte zutrifft.
Das International Liaison Committee Resuscitation beschrieb 2005 ein wirksames Verfahren zum Applizieren der CPR und die einer wirksamen Technik zugeordneten Parameter. Die Parameter enthalten die Brustkorbkompressionsrate und die Brustkorbkompressionstiefe. Die Brustkorbkompressionsrate ist als die Anzahl der pro Minute gelieferten Kompressionen definiert. Die Brustkorbkompressionstiefe ist als der Wert definiert, bis zu dem das Brustbein des Patienten durch jede Kompression verlagert wird. Eine wirksame Kompressionsrate können 100 Brustkorbkompressionen pro Minute bei einer Kompressionstiefe von etwa 45 cm sein. Gemäß einer Untersuchung der tatsächlichen CPR-Applikation am Universitätsklinikum Ulleval in Norwegen im Jahr 2005 waren die Kompressionsraten im Durchschnitt weniger als 90 Kompressionen pro Minute und war die Kompressionstiefe für 37% der Kompressionen zu flach.
Somit kann ein System zum Erleichtern der richtigen Lieferung der CPR in einem Notfall nützlich sein. Darüber hinaus kann ein System, das ebenfalls beim objektiven Training und bei objektiven Tests einer Person verwendet werden kann, für die Einhaltung des CPR-Trainingsprozesses und -Protokolls nützlich sein.
Die meisten vorhandenen CPR-Unterstützungstechnologien verwenden für die Bestimmung der Kompressionstiefe Beschleunigungsmesser. Eine solche Vorrichtung ist im US-Patent Nr. 7,074,199 offenbart. Allerdings sind jegliche Beschleunigungsdaten von Beschleunigungsmessern, die zur Messung der Tiefe der Brustkorbkompression während der CPR verwendet werden, anfällig für kumulative Fehler und Driftfehler. Folglich sind diese Sensoren nicht geeignet für die hochgenaue oder detaillierte Datenerhebung hinsichtlich CPR-Parametern und können lediglich für näherungsweise Tiefenwerte zugrunde gelegt werden. Darüber hinaus ist die Verwendung eines Beschleunigungsmessers in einer CPR-Überwachungsvorrichtung ohne äußeren Bezug fehleranfällig, falls der Patient oder der Applizierende der CPR beweglich ist. Falls der Patient z. B. medizinisch in einem Krankenwagen, in einem Hubschrauber oder auf einer Bahre transportiert wird, kann der Beschleunigungsmesser nicht zwischen einer äußeren Bewegung des Patienten und den Kompressionen des Brustkorbs unterscheiden. In irgendeinem Typ einer nicht stationären Umgebung kann eine Vorrichtung auf der Grundlage eines Beschleunigungsmessers unzuverlässig und ineffektiv sein. Außerdem stützt sich die Verwendung eines Beschleunigungsmessers zum Berechnen der Kompressionstiefe auf komplizierte und fehleranfällige Berechnungen zum Kompensieren des Winkels und der Neigung der Kompressionsvorrichtung. Falls der Beschleunigungsmesser nicht ideal eben auf dem Brustkorb des Patienten ist und seine Bewegung nicht ideal vertikal erfolgt, können sich Fehler aufsummieren und müssen durch den Winkel der zwei horizontalen Achsen berücksichtigt werden. Darüber hinaus erschwert es die Abwesenheit irgendeines äußeren Bezugspunkts, die Lage der Vorrichtung im Raum zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt zu kennen. Alle Entfernungsmessungen sind relativ, wobei ein Ursprung der Bewegung während der Messungen schwer sicherzustellen und aufrechtzuerhalten ist. Dies kann veranlassen, dass der Initiierungs- oder Anfangspunkt der Kernpressionen im Zeitverlauf driftet, was zu Fehlern bei Tiefenmessungen führt. Bestimmte kommerzielle Produkte verwenden gegenwärtig eine Beschleunigungsmessertechnologie wie etwa die AED Plus^® D-Padz^® von Zoll Medical, in der der Beschleunigungsmesser in die Kissen des Defibrillators eingebettet ist. Wegen der zusätzlichen Schaltungsanordnung und Sensoren darin sind diese Defibrillatorkissen erheblich teurer und müssen nach jeder Verwendung entsorgt werden. Somit müssen verhältnismäßig teure Sensoren wegen des Entwurfs des Produkts routinemäßig ausrangiert werden.
Die US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007/0276300 an Kenneth F. Olson u. a. offenbart eine Vorrichtung, die die Ultraschallübertragung zum Berechnen der Kompressionstiefe verwendet. Von einer Vorrichtung auf dem Brustkorb des Patienten wird ein Schallsignal an einen Empfänger an einem anderen Ort übertragen. Diese Vorrichtung hat mehrere Nachteile. Zunächst muss das Ultraschallsignal eine freie Sichtlinie vom Sender zum Empfänger haben, um zu funktionieren. Irgendeine Störung, Gegenstände, Menschen oder sogar die Hand des Nutzers im Weg des Signals können zum Signalverlust oder zur Signalverschlechterung führen. Der Sender muss in Richtung des Empfängers gerichtet sein und die relative Orientierung zwischen dem Sender und dem Empfänger ist wesentlich. Zweitens ist Ultraschall verhältnismäßig langsam und kann die Laufzeitmessung eines Ultraschallsignals eine erhebliche Verzögerung und Latenzzeit erleiden. Drittens ist ein Ultraschallsignal stark abhängig von Umgebungsbedingungen wie etwa der Lufttemperatur. Falls die Lufttemperatur schwankt, schwankt die Schallgeschwindigkeit ebenfalls, was zu Ungenauigkeiten führen kann. Schließlich kann die Berechnung der Kompressionstiefe erheblich gefährdet werden, falls die Ebene der Brustkorbkompression anfangs unbekannt ist. Die Ultraschall-Laufzeit-Entfernungsinterpolation kann die Lage des Empfängers nicht in sechs Freiheitsgraden auflösen, wobei die Bestimmung der Translationsbewegung nach unten schwierig sein kann, falls der Patient, der Empfänger oder der Sender nicht eben ist. Selbst wenn eine Ultraschalltriangulation genutzt wird, kann die Latenzzeit erheblich sein, kann die Auflösung niedrig sein und können mehrere Sender und Empfänger an verschiedenen Orten erforderlich sein.
Vorhandene CPR-Unterstützungsvorrichtungen und -systeme sind verhältnismäßig unwirksam beim Messen des Zurückfederns des Brustkorbs. Das Zurückfedern des Brustkorbs ist das Ausmaß, in dem der Brustkorb nach einer Kompression entspannt wird. Damit eine Brustkorbkompression vollständig wirksam ist, muss der Brustkorb vor Beginn einer weiteren Kompression vollständig entspannt werden. Wenn eine Kompression entspannt wird, erzeugt das elastische Zurückfedern einen Unterdruck, der Blut in die Lunge zieht. Eine unvollständige Dekompression verringert die Blutmenge, die zur Verfügung steht, um bei der nächsten Kompression zirkulieren gelassen zu werden. Vorrichtungen auf der Grundlage von Beschleunigungsmessern sind unfähig, einen Bezugspunkt am oberen Ende einer Kompression festzusetzen, der zur angemessenen Messung des Zurückfederns verwendet werden kann. Da es keinen äußeren Bezug gibt, kann das Beschleunigungsmessersignal im Zeitverlauf driften und kann die Vorrichtung bei der Bestimmung, ob der Brustkorb vollständig entspannt worden ist, unwirksam sein.
Eine jüngste Untersuchung (Resuscitation. Jan. 2009; 80(1): 79–82, Epub 25. Okt. 2008: Compression feedback devices over estimate chest compression depth when performed an a bed') hat eine weitere Unzulänglichkeit bei gegenwärtigen CPR-Unterstützungsvorrichtungen ausfindig gemacht. Die Untersuchung gibt an, dass CPR-Unterstützungsvorrichtungen dazu neigen, die Kompressionstiefe zu überschätzen, wenn der Patient auf einer Matratze liegt. Die Vorrichtung neigt dazu, die Bewegung der Matratze fehlerhaft als Teil der Brustkorbkompression zu registrieren.
Andere CPR-Unterstützungshilfsmittel verwenden mechanische Kraftmessungen als Angabe der Kompressionstiefe. Wegen ihrer Unfähigkeit, veränderliche Brustfederwirkungen zu kompensieren, können diese Vorrichtungen ungenau sein. Sie neigen dazu, sich auf den subjektiven Eindruck der Körpergröße des Patienten zu stützen, um die richtige Stärke der zu applizierenden Kraft kalibrieren zu helfen. Darüber hinaus hat eine jüngste Untersuchung (Resuscitation. Juli 2008; 78(1): 66–70, Epub 18. Apr. 2008: 'Does use of the CPREzy involve more work than CPR without feedback?') gezeigt, dass diese Vorrichtungen wegen des internen Mechanismus der Vorrichtung dazu neigen, mehr Arbeit als eine CPR ohne Unterstützungshilfsmittel zu erfordern. Die Feder in der Vorrichtung kann die Arbeitsbelastung der CPR-Prozesse um zusätzliche 20% Arbeitsbelastung erhöhen, was dazu führt, dass der Nutzer schneller zu ermüden beginnt.
Gegenwärtig verfügbare CPR-Unterstützungsvorrichtungen und -systeme leiden üblicherweise an einem Hauptnachteil. Sie neigen dazu, die Tiefe indirekt zu messen, indem sie zunächst die Beschleunigung, die Geschwindigkeit oder die Kraft bestimmen. Schließlich ist die Kompressionstiefe ein Maß für die Lage, und ihre Bestimmung aus der Beschleunigung erfordert eine doppelte Integration des Empfangssignals, um nutzbare Daten zu erhalten. Diese Integration führt eine erhebliche Fehlerquelle in die Messung ein. Es kann erwünscht sein, ein Verfahren zum Bestimmen der CPR-Kompressionstiefe durch Messen der Lage anstelle der Beschleunigung, der Geschwindigkeit oder der Kraft zu schaffen. Durch direktes Messen der Lage werden keine mit der Integration des Signals oder mit der Nachgiebigkeit des Brustkorbs des Patienten zusammenhängende Fehler eingeführt. Die Lagedaten können verwendet werden, um die Tiefe der Brustkorbkompressionen direkt zu berechnen.
Es kann erwünscht sein, ein leicht zu verwendendes und preiswertes System zur genauen Messung relevanter CPR-Parameter wie etwa Kompressionstiefe und -rate ohne die Probleme der oben erwähnten Technologien zu schaffen.
Zusammenfassung
Die vorliegende Offenbarung ist auf ein Verfahren und auf ein System zur Bestimmung von Kompressionsparametern während der Applikation einer CPR gerichtet. Das System enthält die in den Patentanmeldungen Nr. 61/158,002 und 61/235,584 offenbarten Merkmale und Verfahren und schafft zusätzliche Verarbeitungsstrategien und Hardwarekomponenten. Die oben erwähnten Anmeldungen beschreiben die Verwendung eines Feldgenerators und eines Felddetektors. Der Generator und der Detektor können als ein Bezugssensor und als ein Lagesensor verwendet werden. Der Bezugssensor ist verhältnismäßig feststehend, während der Lagesensor auf dem Brustkorb des Patienten angeordnet wird und sich in Übereinstimmung mit jeder Brustkorbkompression bewegt. Anstatt einfach ein Signal zu senden und zu empfangen, erzeugen und erfassen der Feldgenerator und der Felddetektor spezifisch ein Feld wie etwa ein elektromagnetisches Feld.
In einigen Aspekten wird ein zusammengesetzter Felddetektor zum Bestimmen einer Tiefe der Kompression eines Brustkorbs eines Patienten, der Brustkorbkompressionen empfängt, geschaffen, wobei der Detektor umfasst: wenigstens zwei Spulen in einer festen Entfernung voneinander; wobei der Detektor zum Erzeugen eines Antwortsignals ausgelegt ist, das irgendeine der wenigstens zwei Spulen angibt, die ein Feld erfasst.
In einigen Aspekten wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Tiefe der Kompression eines Brustkorbs eines Patienten, der Brustkorbkompressionen empfängt, geschaffen, das ein System mit einem Feldgenerator und mit einem zusammengesetzten Felddetektor verwendet, wobei der zusammengesetzte Felddetektor wenigstens zwei Spulen in einer festen und bekannten Entfernung voneinander umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von Signalen von jeder der Spulen des zusammengesetzten Detektors, wobei die Signale auf ein durch den Feldgenerator erzeugtes Feld ansprechen; Bestimmen von Lageinformationen jeder Spule; Bestimmen einer scheinbaren Entfernung zwischen den Spulen; Bestimmen eines Korrekturfaktors anhand irgendwelcher Differenzen zwischen der scheinbaren Entfernung und der festen und bekannten Entfernung zwischen den Spulen; und Bestimmen der Brustkorbkompressionstiefe unter Verwendung der Lageinformationen und des Korrekturfaktors.
In einigen Aspekten wird ein System zum Bestimmen einer Tiefe der Kompression eines Brustkorbs eines Patienten, der Brustkorbkompressionen empfängt, geschaffen, wobei das System umfasst: einen Feldgenerator, der zum Erzeugen eines Felds ausgelegt ist; einen zusammengesetzten Felddetektor, der wenigstens zwei Spulen in einer festen Entfernung voneinander enthält, wobei der Felddetektor zum Erzeugen eines Antwortsignals ausgelegt ist, das irgendeine der wenigstens zwei Spulen angibt, die das Feld erfasst; und einen Prozessor, der dafür ausgelegt ist, aus dem Antwortsignal Lageinformationen für den Felddetektor relativ zu dem Feldgenerator zu bestimmen und aus den bestimmten Lageinformationen die Brustkorbkompressionstiefe zu bestimmen; wobei der Feldgenerator oder der Felddetektor ein Lagesensor ist, der dafür ausgelegt ist, sich in Übereinstimmung mit dem Brustkorb zu bewegen, während der Brustkorb die Kompressionen empfängt, wobei der Andere des Feldgenerators und des Felddetektors ein Bezugssensor ist, der dafür ausgelegt ist, relativ zu dem Patienten feststehend zu sein.
Wegen des verhältnismäßig gleichförmigen und vorhersagbaren Wesens von Brustkorbkompressionen können verschiedene Rechenalgorithmen verwendet werden, um CPR-Parameter verhältnismäßig genau zu berechnen. Erwartete Fehlerquellen wie etwa Signal-Jitter und -Verzerrung, die durch hoch eisenhaltige und leitende Metalle verursacht werden, können durch die Implementierung von Gleichungen und/oder Filtertechniken, die auf die Eigenschaften von Brustkorbkompressionen zugeschnitten sind, verringert oder beseitigt werden.
Über Rechenalgorithmen hinaus können andere Techniken genutzt werden, um Fehler, Rauschen und/oder Verzerrung in den gemessenen CPR-Parametern zu verringern oder zu beseitigen. Wie bei Software können die einzigartigen Eigenschaften, die der Bewegung einer Brustkorbkompression zugeordnet sind, einzigartige Hardwareentwürfe ermöglichen, die zu saubereren, zuverlässigeren Lage- und/oder Tiefenschätzwerten führen. Genauer können die Feldgenerator- und Felddetektorspulen zum Verringern der Wirkungen von Metallstörungen in der Betriebsumgebung konfiguriert werden. In einigen Beispielen kann ein zusammengesetzter Detektor verwendet werden, in dem zwei oder mehr Detektoren in einer festen Beziehung zusammen verwendet werden. Der bekannte Abstand zwischen den Mitten dieser zwei oder mehr Detektoren kann verwendet werden, um die Verzerrung in der Umgebung (z. B. wegen Metallgegenständen) zu erfassen und zu kompensieren. In einigen Beispielen kann die Hinzunahme einer zweiten Abfühlmodalität den Fehler weiter verringern helfen, indem die Anwesenheit verzerrter oder auf andere Weise falscher Daten erfasst wird. Zum Beispiel kann ein Druck- oder Kraftsensor Fehler erfassen, die von Quellen ausgehen, die den Druck- oder Kraftsensor nicht beeinflussen, aber die Feldspule beeinflussen (z. B. Verzerrung von Metallgegenständen).
In einigen Aspekten werden Verfahren geschaffen, die zum Kompensieren oder Korrigieren potentieller Systemfehlerquellen oder Systemdefektquellen genutzt werden können, die sich aus äußeren Störungen des Systems ergeben. Falls z. B. der Bezugssensor während der Applikation der CPR bewegt wird, kann das System diese Bewegung erfassen und die Tiefenberechnung dementsprechend neu kalibrieren, um die Bewegung zu kompensieren. In einigen Beispielen kann das System während dieser Störung weiter arbeiten. Der ununterbrochene Betrieb während der Bewegung des Bezugssensors kann durch die Hinzunahme eines von der Bewegung unbeeinflussten äußeren Sensors wie etwa eines Kraft- oder Drucksensors ausgeführt werden.
In einigen Aspekten werden außerdem Verfahren für die Kompensation unbefriedigender oder fehleranfälliger Umgebungen geschaffen, in denen das System betrieben werden kann. Zum Beispiel kann das System zur Kompensation einer Situation konfiguriert werden, in der der Patient auf einer nicht starren Oberfläche wie etwa einer Matratze gestützt ist. Eine nicht starre Oberfläche kann während der Applikation der CPR Bewegung oder Verlagerung zeigen, was zu fehlerhaften Messungen führen kann, wenn es nicht berücksichtigt wird. Zum Beispiel wird die Matratze unter dem Patienten während der CPR zusammen mit dem Brustkorb zusammengedrückt. Dies kann zu einem fehlerhaft großen Kompressionstiefenmesswert führen, der nicht die tatsächliche Tiefe angibt, die nur der Brustkorb in Abwesenheit der Matratze zusammengedrückt wird. Die Verwendung eines zusätzlichen Felddetektors kann dieses Problem überwinden. Wenn die drei Komponenten eines ersten Detektors, eines zweiten Detektors und eines Generators vorgegeben sind, kann eine Komponente dafür ausgelegt sein, sich in Übereinstimmung mit der nicht starren Oberfläche zu bewegen (z. B. auf der Matratze unter dem Patienten angeordnet zu sein), kann eine zweite Komponente dafür ausgelegt sein, sich in Übereinstimmung mit dem Brustkorb des Patienten zu bewegen (z. B. auf dem Brustkorb des Patienten angeordnet sein) und kann die dritte Komponente dafür ausgelegt sein, relativ zu dem Patienten feststehend zu sein. Die tatsächliche Tiefe der Kompressionen kann dann durch Bestimmung der Relativbewegung zwischen der Komponente (z. B. dem ersten Detektor), die sich mit der nicht starren Oberfläche bewegt, und der Komponente (z. B. dem zweiten Detektor), die sich mit dem Brustkorb des Patienten bewegt, z. B. durch Subtraktion der Lage der Einen von der Lage der Anderen bestimmt werden.
In einigen Beispielen kann das System je nach spezifischer Situation an den Notfall anpassbar sein. Zum Beispiel kann der Lagesensor lösbar in einer Hülle oder in einer Aufnahme aufgenommen sein. Die Hülle kann die Hände des Nutzers schützen, während sie zusätzliche Erleichterung verschafft. In einigen Beispielen kann die Hülle von dem Lagesensor entfernt werden, wenn das System zur Ausführung einer CPR an einem Kind verwendet wird. Das Entfernen der Hülle kann den Lagesensor von einem Kissen in Erwachsenengröße in ein Kissen in Kindergröße umwandeln. In einigen Beispielen kann der Lagesensor in einer Anzahl von Gegenständen, die in einer Notfallszene zu linden sind, befestigt oder aufgenommen sein. Zum Beispiel können der Generator und/oder der Detektor an einem Patientenrückenbrett befestigt, in die Elektroden eines Defibrillators eingebettet oder an einer Trage oder an einem Krankenhausbett angebracht sein.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Im Folgenden werden Aspekte der vorliegenden Offenbarung ausführlicher anhand der Zeichnung diskutiert, in der:
1 eine Darstellung eines CPR-Unterstützungssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
2 eine Draufsicht ist, die einen Felddetektor eines CPR-Unterstützungssystems in einem Kissen auf dem Brustkorb des Patienten zeigt;
3 eine Darstellung eines Felds ist, das durch einen beispielhaften Feldgenerator erzeugt und durch einen beispielhaften Felddetektor, der für eine beispielhafte Ausführungsform des CPR-Unterstützungssystems geeignet ist, erfasst werden kann;
4 ein Ablaufplan ist, der einen beispielhaften Algorithmus für die Berechnung der Lage zeigt;
5 eine Darstellung ist, die ein beispielhaftes Verfahren zum Berechnen der Brustkorbkompressionstiefe dadurch, dass zunächst eine Ebene im Raum gebildet wird, zeigt;
6 ein Diagramm ist, das einen Normalenvektor parallel zu dem Weg einer Brustkorbkompression und seine entsprechende Ebene im Raum zeigt;
7 eine Darstellung ist, die ein beispielhaftes Kissen, in dem ein beispielhafter Lagesensor aufgenommen ist, und die Ebene, die das Kissen halbiert, zeigt;
8 eine Darstellung eines beispielhaften Kissens ist, in dem ein beispielhafter Lagesensor aufgenommen ist, in dem die Koordinatenachsen an dem Kissen bezeichnet sind;
9 eine Darstellung ist, die eine beispielhafte Ausführungsform des CPR-Unterstützungssystems zeigt, in dem ein zweiter Felddetektor in einer feststehenden Lage in der Umgebung angeordnet ist;
10 eine Darstellung ist, die zwei beispielhafte Lagesensoren, die in fester Beziehung zueinander angeordnet sind, in einem zusammengesetzten Detektor zeigt;
11 ein Diagramm ist, das den Normalenvektor, der die Mitten der Lagesensoren in der Konfiguration aus 10 verbindet, zeigt;
12 eine Darstellung ist, die die Bewegung jedes Felddetektors in der Konfiguration aus 10 zeigt;
13 eine Darstellung ist, die zwei beispielhafte Detektoren zeigt, die in einem weiteren beispielhaften zusammengesetzten Detektor angeordnet sind;
14 eine Darstellung eines weiteren beispielhaften zusammengesetzten Detektors ist, in dem jeder der Detektoren eine oder mehrere gemeinsame Spulen gemeinsam nutzt;
15 eine Darstellung eines beispielhaften zusammengesetzten Detektors ist, in dem die Detektoren keine gemeinsamen Spulen gemeinsam nutzen;
16 eine Darstellung ist, die einen zusammengesetzten Detektor zeigt, der sich zwischen zwei Quadranten im Raum bewegt;
17 eine beispielhafte Explosionsdarstellung eines beispielhaften zusammengesetzten Detektors mit einem beispielhaften Kraftsensor ist;
18 eine Darstellung ist, die eine beispielhafte Basiseinheit zeigt, die einen beispielhaften Bezugssensor, der in einem Halter an der Wand eines Krankenhauses angeordnet ist, und einen beispielhaften Lagesensor an dem Brustkorb eines Patienten enthält;
19 eine Darstellung einer beispielhaften Basiseinheit mit einem beispielhaften lösbaren Lagesensor in seiner Aus-Konfiguration zeigt;
20 eine Darstellung einer beispielhaften Basiseinheit mit einem beispielhaften lösbaren Lagesensor, der von der Einheit gelöst und verwendungsbereit ist, ist;
21 eine Darstellung ist, die einen beispielhaften Feldgenerator, der von seiner Basiseinheit gelöst ist und unter dem Patienten angeordnet worden ist, und einen beispielhaften Felddetektor, der am Brustkorb des Patienten angeordnet ist, zeigt;
22 eine Darstellung ist, die einen beispielhaften Feldgenerator in einer Basiseinheit und zwei beispielhafte Felddetektoren, wobei einer unter dem Patienten und einer am Brustkorb des Patienten angeordnet ist, zeigt;
23 eine Darstellung ist, die einen beispielhaften Bezugssensor, der unter dem Patienten angeordnet ist, und einen beispielhaften Lagesensor, der am Brustkorb des Patienten angeordnet ist, mit einer an einem beispielhaften Lagesensor vorgesehenen Rückkopplung zeigt;
24 eine Darstellung ist, die ein beispielhaftes Patientenrückenbrett mit einem in das Rückenbrett eingebetteten beispielhaften Bezugssensor zeigt;
25 ein Diagramm ist, das die Drehwinkel einer beispielhaften Kissenaufnahme eines beispielhaften Lagesensors zeigt;
26 eine Darstellung eines Nutzers ist, der eine CPR in einem Beispiel für die richtige Form ausführt;
27 eine Darstellung ist, die eine beispielhafte anziehbare Ausführungsform des CPR-Unterstützungssystems zeigt;
28 eine Darstellung ist, die eine beispielhafte Bezugssensorlage an einer oder angrenzend an eine Pulsoximetrievorrichtung zeigt;
29 eine Darstellung ist, die eine Brustkorbimpedanzmessung zwischen den Kissen eines Defibrillators mit einem beispielhaften in eines der Kissen eingebetteten Lagesensor zeigt;
30 eine Darstellung ist, die eine beispielhafte lösbare Aufnahme für einen beispielhaften Lagesensor zeigt;
31 eine Darstellung ist, die einen beispielhaften Lagesensor mit einer an dem Lagesensor vorgesehenen Rückkopplung zeigt; und
32 eine Darstellung ist, die eine beispielhafte Basiseinheit zeigt, die eine beispielhafte Rückkopplungsaufforderung anzeigt.
Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Offenbarung ist auf ein Verfahren und auf ein System für die Bestimmung und Berechnung von Brustkorbkompressionsparametern wie etwa einer Brustkorbkompressionstiefe während der Applikation einer Herz-Lungen-Wiederbelebung (CPR) gerichtet. Das System kann auch als ein CPR-Unterstützungssystem bezeichnet werden.
Das System enthält einen Feldgenerator und einen Felddetektor. In einigen Ausführungsformen ist der Felddetektor ein Lagesensor und ist der Feldgenerator ein Bezugssensor. Der Lagesensor kann an einem Ort angeordnet sein, der der Bewegung des Brustkorbs des Patienten entspricht, während der Bezugssensor an einem verhältnismäßig feststehenden Ort angeordnet sein kann. Durch den Bezugssensor werden Signale, z. B. elektromagnetische Felder, erzeugt, die durch den Lagesensor erfasst werden. In anderen Ausführungsformen ist der Felddetektor der Bezugssensor und der Feldgenerator der Lagesensor, wobei in diesem Fall Signale, die Felder sein können, durch den Lagesensor erzeugt und durch den Bezugssensor erfasst werden. Für den Fachmann auf dem Gebiet ist klar, dass der Lagesensor und der Bezugssensor austauschbar sind. Ein Prozessor in dem System bestimmt anhand des Signals die Lage des Lagesensors relativ zu dem Bezugssensor. Der Prozessor bestimmt anhand der bestimmten Lage die Brustkorbkompressionsparameter einschließlich Brustkorbkompressionstiefe während der Applikation der CPR.
Es wird nun auf 1 und 2 Bezug genommen. In diesem Beispiel kann das CPR-Unterstützungssystem eine verhältnismäßig feststehende Basiseinheit 1 enthalten, die einen Bezugssensor 4 in der Umgebung eines Notfalls und einen Lagesensor 2, der sich in Übereinstimmung mit einer Brustkorbbewegung des Patienten relativ zu dem Bezugssensor 4 bewegen kann und somit die Bewegung des Brustkorbs des Patienten 3 während der CPR verfolgt, enthalten kann. In diesem Beispiel ist der Bezugssensor 4 der Feldgenerator und ist der Lagesensor 2 der Felddetektor. Der Bezugssensor 4 kann ein Signal wie etwa ein Feld 5 erzeugen, das durch den Lagesensor 2 erfasst wird. In diesem Beispiel ist der Lagesensor 2 in einer auf dem Brustkorb des Patienten angeordneten Struktur wie etwa einem Block, einem Kissen 6 oder einer anderen geeigneten Struktur vorgesehen und durch ein Kabel 8 mit der Basiseinheit 1 verbunden. Der die CPR Applizierende oder Nutzer 9 kann den Brustkorb des Patienten direkt zusammendrücken, indem er seine Hände 7 auf dem Kissen 6 anordnet. Die Basiseinheit 1 ist hier auf dem Boden 10 angeordnet, der relativ zu dem Patienten verhältnismäßig feststehend ist. Obgleich die Basiseinheit 1 gezeigt ist, enthält das System in einigen Beispielen keine Basiseinheit.
Wie in 3 gezeigt ist, ist der Felddetektor (z. B. der Lagesensor in dem obigen Beispiel) zum Erfassen des von dem Feldgenerator (z. B. in dem obigen Beispiel von dem Bezugssensor) erzeugten Felds konfiguriert. Der Felddetektor kann daraufhin ein Antwortsignal erzeugen. Ein Prozessor bestimmt anhand des Antwortsignals die Lage des Lagesensors, z. B. seine dreidimensionalen Lagekoordinaten, relativ zu dem Bezugssensor. Der Prozessor kann zusammen mit dem Bezugssensor in der Basiseinheit vorgesehen sein, kann an dem Lagesensor vorgesehen sein oder kann eine getrennte Komponente sein. Der Prozessor kann über verdrahtete oder drahtlose Kommunikation Informationen von dem Lagesensor empfangen. Zum Beispiel kann der Lagesensor einen Draht zum Koppeln mit dem Bezugssensor und/oder mit dem Prozessor enthalten oder kann er eine drahtlose Sendekomponente zum drahtlosen Koppeln mit dem Bezugssensor und/oder mit dem Prozessor enthalten. Ähnlich kann der Bezugssensor über verdrahtete oder drahtlose Kommunikation mit dem Prozessor kommunizieren.
Die Bestimmung der Koordinaten des Lagesensors kann durch Messen der Stärke des erfassten Felds von dem Feldgenerator ausgeführt werden. Die Lageinformationen können von dem Prozessor zum Bestimmen eines Brustkorbkompressionsparameters wie etwa der Brustkorbkompressionstiefe verwendet werden. Der Brustkorbkompressionsparameter (z. B. die Brustkorbkompressionstiefe) kann über eine Rückkopplungskomponente, z. B. über eine hörbare, sichtbare und/oder fühlbare Rückkopplung, an den Nutzer geliefert werden. Die Brustkorbkompressionstiefe kann aus den Lageinformationen dadurch bestimmt werden, dass die Anfangs- und die Endlage, die dem Anfang und dem Ende einer einzelnen Kompression entsprechen, bestimmt werden und voneinander subtrahiert werden. Zur Bestimmung der Brustkorbkompressionstiefe können weitere übliche Berechnungen verwendet werden.
Mögliche Hardware und Software, die zum Berechnen der Koordinatenlageinformationen von drei Freiheitsgraden verwendet werden können, sind in der US-Patentanmeldung Nr. 12/354,913 offenbart, deren Offenbarung hier in ihrer Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt ist. Diese Anmeldung offenbart Verfahren zum Demodulieren und Filtern des Antwortsignals zum Erzeugen einer 3×3-Signalmatrix, die die neun Generator-Detektor-Kopplungen repräsentiert. Das Berechnen der Lage kann unter Verwendung von Verfahren ausgeführt werden, die ähnlich den im US-Patent Nr. 4,314,251 Offenbarten sind, dessen Offenbarung hier in seiner Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt ist. Ein Verfahren zum Berechnen der Lage verwendet einen Drei-Achsen-Felddetektor. Der Drei-Achsen-Sensor bestimmt den vollständigen Signalvektor, der durch jeden Erregungsvektor des Feldgenerators am Ort des Lagesensors erzeugt wird. Anfangs ist die Orientierung des Lagesensors relativ zu dem Bezugssensor unbekannt, wobei die Lage somit aus Signalparametern bestimmt werden kann, die von Unbekannten der Sensororientierung unbeeinflusst sind. Lösungen für die unbekannte Lage des Sensors können hinsichtlich quadrierter Beträge und der Skalarprodukte der Sensorausgangsvektoren formuliert werden. Diese beiden Größen sind invariant unter Sensordrehung.
Zum Beispiel können die Beträge der drei Koordinaten der Lage des Sensors durch ein System von Gleichungen bestimmt werden, das auf den Ausgaben eines Drei-Achsen-Lagesensors beruht, die durch alle drei Erregungsvektoren erzeugt werden. Zur Bestimmung von Beziehungen zwischen den quadrierten Vektorbeträgen und der x-, der y- und der z-Koordinate können trigonometrische Beziehungen und Lage-Rahmensensor-Ausgangsvektoren, die den Erregungsvektoren entsprechen, verwendet werden.
Wenn der x-, der y- und der z-Wert bestimmt worden sind, können die Koordinaten, falls angebracht, denormiert werden. Die Vorzeichen der x-, der y- und der z-Koordinate werden durch die Skalarprodukte der Sensorausgangsvektoren bestimmt. Der Prozess zum Berechnen von x, y und z kann für Sensoren und Quellen mit weniger oder mehr als drei Achsen abgeändert werden. Ein beispielhaftes Verfahren zum Berechnen der Lage des Lagesensors ist in 4 gezeigt.
Nach Erhalten der x-, der y- und der z-Koordinate für die Lage des Sensors kann die Berechnung der Kompressionstiefe und weiterer Parameter ausgeführt werden. Zum Berechnen der Brustkorbkompressionstiefe können eine Anzahl von Verfahren verwendet werden. Zum Beispiel kann die Berechnung der Brustkorbkompressionstiefe dort, wo der Feldgenerator das Bezugssystem für das System bereitstellt, durch Bilden einer imaginären Ebene 11 im Raum ausgeführt werden, die, wie in 5 gezeigt ist, im Wesentlichen parallel zum Brustkorb des Patienten ist. Diese Ebene 11 bildet einen Bezugsort für den Beginn einer Brustkorbkompression, wobei die Brustkorbkompressionstiefe als eine Entfernung von der Ebene berechnet wird. Die Gleichung der Ebene kann durch Bilden eines Anfangsvektors 12 entlang der Abwärtsbewegung der ersten Kompression berechnet werden.
Eine Anfangs-, Bezugs- oder ”Ausgangs”-Koordinate 13 und eine oder mehrere weitere Koordinaten 14 zusammen mit der Länge der Kompression können wie in 6 gezeigt bestimmt und im Speicher gespeichert werden. Unter Verwendung dieser Koordinaten kann der Normalenvektor 12 für die Ebene berechnet werden. Die Gleichung der Ebene ist Ax + By + Cz + D = 0, wobei (A, B, C) der Vektor normal zu der Ebene ist. Der Wert von D kann durch Ersetzen der ”Ausgangs”-Koordinaten in die Ebenengleichung und Lösen berechnet werden. Die berechnete Ebene repräsentiert den höchsten Tiefenpegel, den der Lagesensor während einer Brustkorbkompression erreichen kann. Wie in 7 gezeigt ist, kann die Ebene z. B. im Wesentlichen parallel zum Brustkorb des Patienten und im Wesentlichen parallel zu der oberen Oberfläche des Kissens 6, in dem der Lagesensor 2 aufgenommen ist, sein. Die Kompressionstiefe kann dann als die Entfernung der gegenwärtigen Koordinate von dieser Ebene berechnet werden. Die Entfernung von irgendwelchen gegenwärtigen Koordinaten (x, y, z) zu der Ebene wird berechnet als:
Das Vorzeichen von d kann dazu verwendet werden zu bestimmen, ob die gegenwärtige Kompressionskoordinate über oder unter der Ausgangslage der Brustkorbkompression liegt. Irgendein Wert, der eine Kompressionslage über der Ebene angibt, ist wahrscheinlich fehlerhaft oder kann eine Bewegung des Kissens repräsentieren, die nicht Teil der Brustkorbkompression ist. Außerdem kann ein angemessenes Zurückfedern des Brustkorbs dadurch berechnet werden, dass sichergestellt wird, dass der Nutzer den Brustkorb des Patienten ausreichend entspannt, sodass der Sensor in die Lage in der Ausgangsebene zurückkehrt.
Ein weiteres beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen der Tiefe einer Brustkorbkompression ist das Verwenden des Lagesensors zum Bereitstellen des Bezugssystems für die Berechnungen. Falls der Lagesensor das Bezugssystem ist, beeinflussen Drehungen des Lagesensors die x-, die y- und die z-Koordinate des Lagesensors nicht. Somit kann die Anfangsdrehung des Lagesensors für die gegenwärtige x-, y- und z-Lage des Lagesensors, während sich der Lagesensor in seinem eigenen Bezugssystem bewegt, nicht relevant sein. Die Berechnungen können durch einfache Drehungen, die dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind, von dem Bezugssensor-Bezugsystem in das Lagesensor-Bezugssystem überführt werden. Die Ausgangskonfiguration (d. h. Orientierung) des Lagesensors kann relativ zum Brustkorb des Patienten bekannt sein. Zum Beispiel kann in einem CPR-Unterstützungssystem das Kissen 6, in dem der Lagesensor aufgenommen ist, wie in 8 gezeigt mit Linien 15 gekennzeichnet sein, die angeben, wo das Kissen auf dem Brustkorb des Patienten angeordnet werden soll. Das Kissen kann z. B. zwischen den Mamillen des Patienten und auf dem Brustbein angeordnet werden. Da das Lagesensorbezugssystem das Bezugssystem ist, erfolgen alle Bewegungen des Lagesensors relativ zu seiner eigenen gegenwärtigen Lage und Konfiguration. Somit können die während einer Brustkorbkompression berechneten Koordinatenlagen verwendet werden, um die Kompressionstiefe direkt zu bestimmen. Um die gegenwärtige Kompressionstiefe zu bestimmen, kann die tatsächliche x-, y-, z-Trajektorie des Lagesensors im dreidimensionalen Raum verfolgt werden, während die Kompression appliziert wird, oder kann die Entfernung zwischen der Anfangskoordinate der Kompression und jeder gegenwärtigen Koordinate berechnet werden.
Durch Verfolgen der Koordinaten im Raum, anstatt die Entfernung zwischen Punkten direkt zu berechnen, können andere Algorithmen entwickelt werden, die die seitliche Verschiebung des Systems und/oder andere Bewegungen, die nicht Bestandteil der Brustkorbkompression sind, berücksichtigen können. Zum Beispiel kann eine seitliche Bewegung des Lagesensors 2 als Bestandteil der vertikalen Bewegung der Kompression fehlgedeutet werden. Durch Überwachen der dreidimensionalen Trajektorie des Lagesensors, während er sich in der Brustkorbkompression bewegt, können Fehler, die sich aus diesen falschen Bewegungen ergeben, verringert oder beseitigt werden. Seitliche, Nicht-Kompressions-Komponenten der Bewegung können aus der berechneten Tiefe beseitigt werden. Dies kann ein Vorteil der direkten Messung der x-, y-, z-Lage des Lagesensors gegenüber herkömmlichen Systemen, die Beschleunigungsmesser und Kraftsensoren nutzen, die solche falschen Bewegungen nicht leicht unterscheiden können, sein.
In einem weiteren beispielhaften Verfahren zum Berechnen der Kompressionstiefe ist der Feldgenerator dafür ausgelegt, sich in Übereinstimmung mit dem Brustkorb des Patienten (z. B. in einem auf dem Brustkorb angeordneten Kissen) zu bewegen, und ist der Felddetektor dafür ausgelegt, relativ zu dem Patienten feststehend zu sein. Da der Feldgenerator das Bezugssystem für das System ist, sind alle Lagedaten in dem System des Kissens auf dem Brustkorb des Patienten. Somit kann das Kissen wie oben mit Zeichen oder Bezugspunkten gekennzeichnet sein, um das Kissen richtig auf dem Brustkorb auszurichten. Die bekannte Konfiguration des Kissens relativ zu dem Brustkorb kann die gegenwärtige Lage und Tiefe der Brustkorbkompression verhältnismäßig genau zu überwachen ermöglichen. Anders als in dem vorhergehenden Verfahren erfordert diese Technik kein Drehen der Koordinaten in das Lagesensorsystem, da der Feldgenerator der Lagesensor ist und alle Messungen relativ zu dem Feldgenerator erfolgen.
Wie zuvor beschrieben wurde, kann entweder der Felddetektor oder der Feldgenerator als der Lagesensor verwendet werden, während der Andere des Paars als der Bezugssensor verwendet werden kann. Es können mehrere Bezugs- und/oder Lagesensoren verwendet werden, was die Genauigkeit der Lage- und Orientierungsinformationen weiter verbessern kann. Wie in 9 gezeigt ist, kann z. B. in einer Umgebung mit einer erheblichen Rausch- oder Störungsquelle (wobei z. B., falls das System elektromagnetische Felder als Signale verwendet, eine verrauschte Umgebung eine solche sein kann, die erhebliche Metallquellen enthält), ein zweiter Felddetektor 16 in der Umgebung des ersten Felddetektors 17 angeordnet sein, wobei der erste Felddetektor als ein Lagesensor verwendet wird und der Bezugssensor ein Feldgenerator ist. Dieser zweite Felddetektor kann an einer verhältnismäßig festen Lage sein und zum Kalibrieren der Messungen des Systems durch Bestimmen der Umgebungsstörung in der Umgebung verwendet werden. Zum Beispiel kann in einem Krankenhaus ein vorhandener Felddetektor in der Umgebung befestigt sein und die in dieser Umgebung vorhandene Umgebungsverzerrung messen können.
Elektromagnetische Verfolgungssysteme wie etwa das im US-Patent Nr. 4,313,251 , dessen Offenbarung hier in seiner Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt ist, Beschriebene, können an einer Hauptbeschränkung leiden. Die durch diese Systeme erzeugten elektromagnetischen Signale sind üblicherweise anfällig für Verzerrung, die durch die Anwesenheit von Metallgegenständen verursacht wird. Die Hauptquellen der Verzerrung sind hauptsächlich große, leitende Metallgegenstände. Es gibt zwei Eigenschaften eines Metalls, die das Ausmaß bestimmen, in dem es ein elektromagnetisches Feld verzerrt. Die erste Eigenschaft ist die Leitfähigkeit des Metalls. Veränderliche Felder wie etwa sinusförmige elektromagnetische Felder erzeugen in leitenden Materialien Wirbelströme. Das Ausmaß, in dem Wirbelströme erzeugt werden, hängt von der Größe und von der Leitfähigkeit des Materials ab. Stark leitende Metalle wie etwa Kupfer sind bedrohlicher für das Feld als weniger leitende Metalle wie etwa rostfreier Stahl. Die zweite Eigenschaft ist die Permeabilität des Metalls. Materialien, die bei der Frequenz des erzeugten Felds hoch permeabel sind, können das erfasste Feld asymmetrisch machen.
Bei gegenwärtigen elektromagnetischen Verfolgungssystemen können Vorsichtsschritte unternommen werden, um die Metallstörung zu verringern. Zum Beispiel kann die Entfernung zwischen dem Feldgenerator oder dem Felddetektor und irgendeinem großen Metallgegenstand erhöht werden, bis die Wirkung vernachlässigbar ist. Alternativ kann der Abstand zwischen dem Feldgenerator und dem Felddetektor minimiert werden, wodurch die durch irgendein nahegelegenes Metall verursachte Verzerrung verringert wird. Außerdem können alle Quellen des Metalls in der Umgebung vor dem Erheben von Daten kartiert werden. Allerdings können diese und andere vorhandene Verfahren zur Verzerrungskompensation in einer Anzahl von Betriebssituationen nicht praktikabel sein. Zum Beispiel ist es in einer echten Umgebung häufig schwierig und unhandlich sicherzustellen, dass alle Metallquellen vollständig entfernt worden sind. Außerdem ist es häufig schwierig und zeitaufwändig, alle Metallquellen vor Betrieb des Systems zu ermitteln und zu kartieren. In Anwendungen, in denen Metall vorhanden sein kann, aber ein schneller und zuverlässiger Betrieb erforderlich ist, ist das Kartieren häufig keine praktische Option.
Bestimmte Verfolgungsanwendungen erfordern nur relative Lagemessungen und umfassen eine verhältnismäßig vorhersagbare Bewegungstrajektorie. Zum Beispiel kann die Anwendung das Verfolgen nur über einen einfachen, linearen Weg wie etwa den während der Applikation der CPR vom Brustkorb eines Patienten zurückgelegten Weg erfordern. Während der CPR ist der Vektor, entlang dessen sich der Brustkorb bewegt, im Wesentlichen bekannt (d. h., der Brustkorb wird entlang eines im Wesentlichen geraden, nach unten gerichteten Wegs in Richtung der Wirbelsäule zusammengedrückt). Die Eigenschaften dieser Linearbewegung zusammen mit einem im Wesentlichen bekannten Vektor können verwendet werden, um die Genauigkeit der Daten zu verbessern, während eine Verzerrung von Metallrauschen und/oder eine andere Störung von anderen elektrischen Vorrichtungen verringert oder beseitigt wird.
Das Verringern der Wirkungen der Metallverzerrung, während die Genauigkeit in einem elektromagnetischen System verbessert wird, wobei sich der zu verfolgende Gegenstand (wie etwa bei der CPR) entlang eines bekannten Vektorwegs bewegt, kann z. B. unter Verwendung eines zusammengesetzten Detektors ausgeführt werden, der wenigstens zwei Spulen in einer festen Entfernung voneinander aufweist. Der zusammengesetzte Detektor verhält sich ähnlich wie ein einfacher (d. h. nicht zusammengesetzter) Detektor, wobei aber Antwortsignale von dem zusammengesetzten Detektor durch eine oder beide Spulen erzeugt werden können. Wie in 10 gezeigt ist, kann z. B. ein zweiter Felddetektor 16 direkt unter dem ersten Felddetektor 17 befestigt sein, wobei sich beide gemeinsam als eine Einheit bewegen, die auch als ein ”gestapelter Detektor” oder zusammengesetzter Detektor 18 bezeichnet wird. In dem beispielhaften zusammengesetzten Detektor 18 gibt es wenigstens zwei Spulenanordnungen (in diesem Fall die Felddetektoren 16, 17) mit Windungen, die im Wesentlichen parallel zueinander und in einer festen und bekannten Entfernung voneinander beabstandet sind. Obgleich der zusammengesetzte Detektor 18 als einer mit zwei oder mehr Detektoren beschrieben ist, kann der zusammengesetzte Detektor 18 selbstverständlich zwei oder mehr voneinander beabstandete Spulen oder Spulenanordnungen anstelle von Detektoren aufweisen. Der bekannte Abstand ist in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Richtung der erwarteten Bewegung (in diesem Fall senkrecht zu den parallelen Windungen). In dem gezeigten Beispiel können die zwei Detektoren 16, 17 direkt übereinander angeordnet sein, sodass die entsprechenden Spulen parallel zueinander sind und die Mitte eines Detektors 16 direkt über der Mitte des anderen Detektors 17 liegt. Wie in 11 gezeigt ist, kann eine Längsachse 19, die senkrecht zu den durch jede der Windungen definierten Ebenen ist und die Mitten jedes Felddetektors 16, 17 verbindet, im Wesentlichen direkt entlang oder parallel zu dem zu messenden erwarteten Bewegungsweg (d. h. zum Weg der Brustkorbkompression) verlaufen. Da die zwei Detektoren 16, 17 gestapelt und aneinander befestigt sind, ist die Entfernung zwischen den Mitten der zwei Felddetektoren 16, 17 ein bekannter und fester konstanter Wert.
Um genauere Lageinformationen zu erhalten, können die Ursprungsdaten von jedem der zwei Felddetektoren in dem zusammengesetzten Detektor 18 korreliert werden. Der bekannte Abstand kann verwendet werden, um Verzerrungs- und/oder Rauschquellen in der Umgebung zu erfassen, und kann zum Korrigieren der Verzerrungs- und/oder anderer Rauschquellen verwendet werden. Obgleich in dem zusammengesetzten Detektor zwei Felddetektoren gezeigt sind, können mehr als zwei Felddetektoren verwendet werden, sofern die Entfernungen zwischen den Felddetektoren alle bekannt und festgesetzt sind. Wo der zusammengesetzte Detektor mehr als zwei Detektoren enthält, können die Felddetektoren alle entlang derselben Richtung (z. B. parallel zu der erwarteten Kompressionsrichtung) oder entlang unterschiedlicher Richtungen voneinander beabstandet sein. Wo die Felddetektoren in verschiedenen Richtungen voneinander beabstandet sind, kann diese Konfiguration zum Bestimmen und Korrigieren von Verzerrungen in mehreren Richtungen nutzbar sein.
Es gibt eine Anzahl von Arten, in denen die Spulen in dem zusammengesetzten Detektor zum Kompensieren in der Umgebung vorhandener Metallgegenstände verwendet werden können. Wenn sich z. B. leitendes oder Eisenmetall nahe dem Detektor oder Generator befindet, wird die gemessene absolute Lage von der Quelle zu jedem der Felddetektoren verzerrt. Die Verzerrung veranlasst, dass die bekannte und feste Entfernung zwischen den zwei Felddetektoren je nach Art der vorhandenen Verzerrung als offensichtlich kleiner oder größer erfasst wird. Diese Diskrepanz zwischen der bekannten tatsächlichen festen Entfernung und der gemessenen scheinbaren Entfernung ist ein Indikator für die Art und für den Betrag der entlang des Bewegungswegs vorhandenen Verzerrung. Diese Informationen können verwendet werden, um die Wirkung der Verzerrung auf den Detektor zu berechnen, während er sich über eine Bewegung entlang des Vektors, der die Mitten der Detektorspulen verbindet, bewegt. Da der Vektor, der die Mitten der zwei Detektoren verbindet, im Wesentlichen auf die Bewegungsachse ausgerichtet oder parallel zu ihr ist, kann die Verzerrung entlang dieses Vektors und somit entlang der Länge der Bewegung bestimmt werden.
Falls z. B. die tatsächliche Entfernung zwischen den Detektorspulen in der zusammengesetzten Detektorkonfiguration fünf Millimeter beträgt und die gemessene scheinbare Entfernung zehn Millimeter beträgt, kann in der über die Entfernung, die die Spulen trennt, gemessenes Bewegung ein Skalierungsfaktor von zwei verwendet werden. Somit kann, falls der Detektor eine gemessene scheinbare Bewegung von vier Millimetern besitzt, seine tatsächliche Bewegung auf tatsächlich zwei Millimeter korrigiert werden. Obgleich die Verzerrung über den Vektorweg, der die Detektoren trennt, eine nichtlineare Wirkung verursachen kann, kann die Näherung dennoch den Lageschätzwert verbessern helfen. Es können weitere solcher Korrekturfaktoren verwendet werden. Zum Beispiel können Skalierungs- oder Korrekturfaktoren über eine Zeitdauer oder eine Anzahl von Kompressionen erhoben und vereinigt (z. B. gemittelt) werden, um irgendwelche Messungsverzerrungen zu korrigieren.
Ein weiterer beispielhafter Zugang zur Verzerrungskompensation unter Verwendung des zusammengesetzten Detektors kann das Kartieren eines neuen Koordinatensystems entlang des Bewegungswegs sein. Solange die Bewegung des Detektors im Wesentlichen entlang oder parallel des Wegs, der die Detektoren verbindet, stattfindet und der Abstand zwischen den Detektoren ausreichend klein ist, bewegt sich einer der zwei Detektoren durch die Anfangslage des Anderen. Wenn sich die Lage des ersten Detektors in die zuvor von dem zweiten Detektor eingenommene Lage bewegt, sollten die gemessenen Koordinaten des ersten Detektors gleich oder sehr ähnlich den Koordinaten des zweiten Detektors, als er in derselben Lage war, sein. Selbst wenn ein Metallverzerrer in der Umgebung vorhanden ist, werden die Koordinaten des ersten Detektors in derselben Weise verzerrt, in der die Koordinaten des zweiten Detektors in derselben Lage verzerrt wurden. Somit kann der zweite Detektor wie in 12 gezeigt ein neues, verzerrtes Koordinatensystem für den ersten Detektor entlang des Bewegungswegs kartieren.
Falls z. B. die Lage des Brustkorbs während der Applikation der CPR gemessen wird, kann der zusammengesetzte Detektor in der Weise auf dem Brustkorb des Patienten angeordnet werden, dass der Vektor, der die Mitten der Detektoren verbindet, im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche des Brustkorbs und im Wesentlichen ausgerichtet oder parallel zu der Bewegungsrichtung (z. B. im Wesentlichen gerade nach unten in Richtung der Wirbelsäule) ist. Der Abstand zwischen den Detektoren kann im Vergleich zu der insgesamt zurückgelegten Strecke klein sein. Im Fall der CPR kann eine durchschnittliche Brustkorbkompression fünf Zentimeter betragen und kann somit ein näherungsweiser Abstand z. B. 10% der Gesamtkompression oder fünf Millimeter sein. Ein kleinerer Abstand kann eine verbesserte Lageauflösung sicherstellen.
Zu Beginn einer Brustkorbkompression wird die Anfangslage des zweiten Detektors gemessen und definiert 20. Während sich der erste Detektor während der Brustkorbkompression in Richtung des zweiten Detektors nach unten bewegt, wird seine Lage gemessen 21. Wenn die Lage des ersten Detektors näherungsweise an die Anfangslage des zweiten Detektors angepasst ist 22, kann angenommen werden, dass sich der erste Detektor über die fünf Millimeter Abstand bewegt hat. An diesem Punkt kann das System erneut eine neue Anfangslage des zweiten Detektors messen und definieren und kann der Prozess wiederholt werden, Selbst wenn in der Umgebung eine Verzerrungsquelle vorhanden ist, sollte die Verzerrung beide Detektoren in derselben Lage im Raum gleich beeinflussen. Folglich können Verzerrungsfehler gemildert, verringert oder beseitigt werden. Während die Brustkorbkompression ihren tiefsten Punkt erreicht 23 und sich wieder nach oben zu bewegen beginnt 24, kann die Lage des ersten Detektors zum Kartieren der Koordinatenlagen verwendet werden.
Wenn die Koordinaten entlang des Bewegungswegs kartiert worden sind, können Lagemessungen von nur einem Detektor notwendig sein. Allerdings kann es nützlich sein, den Prozess des Kartierens der Koordinaten entlang des Bewegungswegs regelmäßig oder wiederholt (z. B. in festen Zeitintervallen oder bei Auslöserereignissen wie etwa zu Beginn einer Kompression) auszuführen, um irgendwelche neuen in die Umgebung eingetretenen Verzerrer, die während des ersten Vermessungsprozesses nicht berücksichtigt worden sind, zu berücksichtigen.
Es wird nun ein beispielhaftes Verfahren zum Messen der Brustkorbkompressionstiefe beschrieben. Insbesondere kann dieses Verfahren zur Verwendung mit einem System geeignet sein, das einen zusammengesetzten Felddetektor und Feldgenerator wie oben beschrieben aufweist.
Es werden die Lagen wenigstens zweier Spulen (z. B. der Spulen des zusammengesetzten Detektors), die zur Bewegung in Übereinstimmung mit dem Brustkorb des Patienten ausgelegt sind (die z. B. auf dem Brustkorb angeordnet sind), bestimmt. Wie oben beschrieben wurde, kann dies dadurch erfolgen, dass der Prozessor empfangene Antwortsignale von jeder Spule in Ansprechen auf ein erfasstes Feld von dem Feldgenerator verarbeitet. Die Antwortsignale können Informationen (z. B. Lageinformationen) repräsentieren, die durch den Prozessor verarbeitet werden können.
Es wird die scheinbare Entfernung zwischen den Spulen geschätzt. Zum Beispiel kann der Prozessor die scheinbare Entfernung zwischen den Mitten der Spulen anhand der von jeder Spule empfangenen Antwortsignale bestimmen.
Anhand irgendwelcher Differenzen zwischen der scheinbaren Entfernung und der bekannten und festen Entfernung zwischen den Spulen wird ein Korrekturfaktor geschätzt. Zum Beispiel kann im Speicher des Prozessors die tatsächliche feste Entfernung zwischen den Spulen des zusammengesetzten Detektors gespeichert sein. Diese tatsächliche Entfernung wird mit der berechneten scheinbaren Entfernung verglichen und dementsprechend ein Korrekturfaktor berechnet.
Anhand der bestimmten Lagen und des Korrekturfaktors wird die Brustkorbkompressionstiefe bestimmt. Zum Beispiel kann der Prozessor die Lage des zusammengesetzten Detektors (z. B. durch Mitteln der Lageinformationen von den Spulen des zusammengesetzten Detektors) bestimmen, unter Verwendung bekannter Verfahren die scheinbare Brustkorbkompressionstiefe berechnen und den Korrekturfaktor anwenden, um die tatsächliche Brustkorbkompressionstiefe zu erhalten.
Die scheinbare Entfernung zwischen den Spulen kann anhand der Lageinformationen von jeder Spule zu einem gegebenen Zeitpunkt (z. B. wie oben beschrieben) oder anhand der Entfernung, während sich eine Spule aus ihrer eigenen Anfangslage zu der Anfangslage der anderen Spule bewegt, (z. B. wie oben beschrieben) bestimmt werden.
Die zwei Felddetektoren oder Spulenanordnungen in der zusammengesetzten Detektorkonfiguration können in der Weise angeordnet sein, dass ihre Mitten nicht entlang des Vektorwegs der Brustkorbkompression ausgerichtet sind. Wie z. B. in 13 gezeigt ist, können die Detektoren z. B. außer der Tatsache, dass sie räumlich in einer Richtung parallel zu der erwarteten Bewegungsrichtung voneinander beabstandet sind, auch seitlich voneinander beabstandet sein. Dies kann ermöglichen, dass die Detektoren in dem zusammengesetzten Detektor einen kleineren Abstand in der Bewegungsrichtung aufweisen. Dies kann ebenfalls ermöglichen, dass der zusammengesetzte Detektor eine kompaktere Größe aufweist. Wie in 13 gezeigt ist, können die Mitten der Felddetektoren in diesem Fall einen festen und bekannten Abstand 25 entlang des Vektorwegs der Kompression behalten, aber ebenfalls eine feste und bekannte seitliche Entfernung 26 aufweisen, die kompensiert werden muss. Obgleich die Lageinformationen durch Verringern des Abstands verbessert werden können, führt die seitliche Entfernung in den Abstand zwischen den Detektoren eine Vektorkomponente ein, die nicht entlang des Bewegungswegs liegt. Dieser zusätzliche Vektor kann die mathematische Kompensation der Verzerrung in der Umgebung verkomplizieren.
Wie in 14 gezeigt ist, kann die Konfiguration des zusammengesetzten Detektors außerdem zwei Detektoren oder Spulenanordnungen enthalten, in denen jeder der zwei Detektoren eine oder mehrere gemeinsame senkrechte Spulen gemeinsam nutzen kann. Zum Beispiel können der erste Detektor und der zweite Detektor jeweils aus einer Z-Achsen-Spule 27 bestehen, jedoch dieselbe X-Achsen-Spule 28 und Y-Achsen-Spule 29 gemeinsam nutzen. Berechnungen können berücksichtigen, dass die Mitten der Z-Achsen-Spulen und der X- und Y-Achsen-Spulen nicht zusammenfallen. Trotz der erhöhten mathematischen Kompliziertheit ermöglicht diese Konfiguration die Verwendung von weniger Spulen, was die Kosten senken und/oder die Kompliziertheit der Herstellung verringern kann. Zum Beispiel können in einem System, das wie in 15 gezeigt sechs Spulen 30 erfordert haben könnte, jetzt vier ausreichen.
Eine zusammengesetzte Detektorkonfiguration kann ermöglichen, dass das System eine niedrigere Empfindlichkeit für die absolute Toleranz der einzelnen Detektoranordnungen aufweist. Stattdessen kann die relative Toleranz der zwei Detektoren der wichtigere Parameter sein. Falls z. B. der zweite Detektor des zusammengesetzten Detektors die Koordinaten entlang des Wegs vermisst, auf dem sich der erste Detektor des zusammengesetzten Detektors bewegt, sind die Lagekoordinaten der zwei Detektoren, wenn sie sich in derselben Lage im Raum befinden, umso ähnlicher, je ähnlicher die zwei Detektoren sind. Somit können die zwei Spulenanordnungen in dem zusammengesetzten Detektor in der Weise gewickelt werden, dass ihre Windungszahlen, ihre Induktivität, ihr Widerstand, ihre Fläche und andere Parameter verhältnismäßig nahe aneinander angepasst sind.
Elektromagnetische Systeme leiden inhärent an einer Hemisphären- oder Quadrantenvieldeutigkeit. Je nach der Anzahl der Spulen in jeder Detektor- und Generatorkonfiguration können die empfangenen Signale in gegenüberliegenden Quadranten oder gegenüberliegenden Hemisphären gleich sein. Bestimmte Quadrantenvieldeutigkeiten können durch Bestimmen der Phase der erfassten Signale aufgelöst werden. Allerdings kann es unmöglich sein, den Quadranten des Betriebs zu bestimmen, wenn anstelle dreier nur zwei Detektor- oder Generatorspulen verwendet sind. Wenn drei Detektor- und drei Generatorspulen verwendet sind, kann es möglich sein, den Quadranten des Betriebs, aber nicht die Hemisphäre zu bestimmen. Die Verwendung einer zusammengesetzten Detektorkonfiguration kann das Auflösen bestimmter Hemisphärenmehrdeutigkeiten ermöglichen.
Zum Beispiel kann im Fall einer CPR eine Änderung des Quadranten, während der Detektor über die Brustkorbkompression bewegt wird, eine unerwartete Änderung der Lage verursachen. Wie in 16 gezeigt ist, kann eine Achse 31 durchquert werden und in einen neuen Quadranten 32 eingetreten werden, wenn die Kompression entlang der Z-Achse der Detektorspule stattfindet und der Generator in der Weise angeordnet ist, dass sich der Detektor von über dem Generator nach unter dem Generator bewegen kann. In diesem Fall durchquert der erste Detektor des zusammengesetzten Detektors die Achse vor dem zweiten Detektor des zusammengesetzten Detektors. Wenn der erste Detektor die Achse durchquert hat, kann sein Z-Koordinatenwert zuzunehmen beginnen, während der Z-Koordinatenwert des zweiten Detektors weiter abnimmt. Diese Differenz der Bewegungsrichtung jedes der Detektoren kann angeben, dass der zusammengesetzte Detektor eine Achse durchquert, wobei den gemessenen Koordinaten die geeigneten Vorzeichen zugeschrieben werden können.
Die Bereitstellung eines zusammengesetzten Detektors mit zwei Detektoren, deren Mitten entlang des Wegs der Brustkorbkompression einer bekannten Entfernung ausgerichtet sind, kann zu einem weiteren Vorteil führen. Die zwei Detektoren können die relativ genaue Berechnung einer Ebene senkrecht zur Bewegung der Brustkorbkompression ermöglichen. Die Berechnung des Normalenvektors für die Ebene kann verhältnismäßig einfach sein, da zwei Punkte entlang des Vektors verfügbar sind: die Mitten jedes der zwei Felddetektoren in dem zusammengesetzten Detektor. Der durch jede der Felddetektormitten gebildete Normalenvektor kann verwendet werden, um verhältnismäßig effizient und genau eine Ebene zu berechnen, die den Anfang der Kompression repräsentiert. Wie zuvor beschrieben wurde, kann diese Ebene zum Berechnen der Kompressionstiefe verwendet werden.
Obgleich der zusammengesetzte Detektor oben in der Weise beschrieben wurde, dass er zwei voneinander beabstandete Detektoren oder Spulenanordnungen enthält, kann der zusammengesetzte Detektor im Allgemeinen selbstverständlich mehr als zwei voneinander beabstandete Detektoren oder Spulenanordnungen enthalten. Obgleich die Detektoren oder Spulenanordnung in dem zusammengesetzten Detektor als verhältnismäßig ähnlich gezeigt sind, können sie ferner hinsichtlich Dimension, Anzahl der Windungen, Induktivität, Widerstand usw. unähnlich sein.
Wie in 17 gezeigt ist, ist in einer weiteren Ausführungsform bei dem Feldsensor, z. B. zwischen jedem der Feldgeneratordetektoren in einem zusammengesetzten Zwei-Detektor-System, ein Sensor 33 oder Material vorgesehen, der bzw. das eine Kraft, einen Druck oder einen Kontakt messen kann. Wie oben beschrieben wurde, können die zwei Felddetektoren verwendet werden, um die Verzerrung zu kompensieren und die Genauigkeit des Systems zu verbessern. Der Kraft-, Druck- oder Kontaktsensor wird verwendet, um die Kraft oder den Kontakt zu messen, die bzw. der durch den Nutzer während der Kompression auf dem Brustkorb des Patienten ausgeübt wird. Im Fall eines Kraft- und/oder Drucksensors kann das Kraftsignal verwendet werden, um die gemessenen Lagedaten weiter zu verbessern. Zum Beispiel kann ein Kraft- oder Drucksignal mit dem Lagesignal korreliert werden, um verrauschte Daten und Signalverzerrung herauszufiltern.
Außerdem kann der Kraft-, Druck- und/oder Kontaktsensor verwendet werden, um eine genauere Messung des Zurückfederns des Brustkorbs zu erzielen. Der Sensor kann verwendet werden, um zu erfassen, wann der Brustkorb vollständig entspannt worden ist, nachdem eine Kompression erzielt worden ist. Die Felddaten allein können verwendet werden, um durch Messen des Ausmaßes, in dem eine Brustkorbkompression in ihre Ausgangs- oder Anfangslage zurückkehrt, ein angemessenes Zurückfedern des Brustkorbs zu messen. Allerdings kann der Brustkorb im Zeitverlauf die Federwirkung verlieren und kann sich die Anfangslage im Zeitverlauf ändern. In diesem Fall kann ein Drucksensor eine genauere Bestimmung des Zurückfederns des Brustkorbs ermöglichen helfen.
Die Lagedaten von den Felddetektoren können ebenfalls verwendet werden, um die Federwirkung des Brustkorbs des Patienten zu messen. Durch Messen der Gesamtkraft, die durch den Nutzer angewendet wird, um den Brustkorb des Patienten über eine bestimmte Strecke (wie sie durch den Felddetektor/-generator gemessen wird) zusammenzudrücken, kann eine Nachgiebigkeitskonstante bestimmt werden, die das Kraftsignal mit der Brustkorbkompressmonstiefe für diesen spezifischen Patienten korreliert. Diese Nachgiebigkeitskonstante kann eine Anzahl von Verwendungen besitzen. Falls das System z. B. bestimmt, dass sein Leistungspegel unter einem gegebenen Schwellenwert liegt (wo das System z. B. durch eine Batterie mit Leistung versorgt wird), kann das System in eine Betriebsart eintreten, in der Lage- und/oder Tiefeninformationen allein auf den Kraftdaten beruhen. Zum Beispiel kann die erste Kompression jedes Dreißigerzylus zum Berechnen einer Nachgiebigkeitskonstante verwendet werden, die zum Umsetzen aller folgenden Kraftmessergebnisse in Lagedaten verwendet wird.
Über Vorteile der Einsparung von Leistung hinaus kann diese Entwurfsstrategie außerdem ermöglichen, dass das System mit verhältnismäßig wenig oder keinen Nebenwirkungen in einer stark verrauschten oder hoch verzerrten Umgebung arbeitet. Darüber hinaus kann der Kraftsensor ermöglichen, dass das System weiterarbeitet, selbst wenn der Bezugssensor während der Applikation der Brustkorbkompressionen bewegt wird. Wenn der Bezugssensor z. B. versehentlich angestoßen wird, während die CPR ausgeführt wird, kann die erfasste plötzliche Bewegung auslösen, dass das System automatisch zur Bestimmung von Lageinformationen unter Verwendung von Daten von dem Kraftsensor umschaltet, bis bestimmt wird, dass der Bezugssensor wieder verhältnismäßig feststehend ist. Dies kann eine Unterbrechung bei der Bestimmung der Kompressionstiefe und/oder bei der Lieferung der Tiefenrückkopplung an den Nutzer verhindern. Solche plötzlichen Bewegungen der Basis können durch Vergleichen der Kraftdaten von dem Kraftsensor und von Lagedaten von den Lagesensoren bestimmt werden. Irgendwelche schweren Nichtübereinstimmungen in den zwei Datensätzen können eine plötzliche Verschiebung der Lage des Bezugssensors bezeichnen. Außerdem können Nichtübereinstimmungen zwischen dem Kraftsensor und dem Lagesensor angeben, dass andere Rausch- oder Verzerrungsquellen in die Betriebsumgebung eingetreten sind.
Ein weiterer beispielhafter Nutzen für die Integration eines Kraftsensors in den oder an dem Lagesensor ist die Auflösung der Hemisphärenmehrdeutigkeit. Üblicherweise können der Quadrant und die Hemisphäre des Betriebs unter Verwendung von Skalarprodukten aufgelöst werden, die aus den Lagevektoren in der 3×3-Signalmatrix berechnet werden. Allerdings beseitigt die Auflösung der Mehrdeutigkeit unter Verwendung von Skalarprodukten keine Mehrdeutigkeit über die Hemisphäre. Dennoch kann ein Kraft- oder Drucksensor verwendet werden, um das Durchqueren einer Hemispharengrenze des Systems zu erfassen. Wenn eine Hemisphärengrenze durchquert wird, können die Lagekoordinaten das falsche Vorzeichen aufweisen. Dies kann zu einer fehlerhaften Kompressionstiefe führen. Es kann so erscheinen, als ob die Kompression nach oben anstatt nach unten verläuft. Durch Überwachung der Bewegungsrichtung mit dem Kraftsensor können die Vorzeichen der Koordinaten in jeder Hemisphäre korrigiert werden und kann die Bewegungsrichtung bestimmt werden.
Obgleich sich die vorhergehende Beschreibung, die einen Kraft-, Druck- oder Kontaktsensor in die Felddetektoranordnung integriert, auf eine beispielhafte Ausführungsform bezieht, in der der Kraftsensor zwischen den zwei Felddetektoren eines zusammengesetzten Detektors liegt, sind andere Ausführungsformen möglich. Zum Beispiel kann es anstelle eines zusammengesetzten Detektors nur einen Felddetektor geben, wobei der Kraft-, Druck- oder Kontaktsensor entweder auf der vorderen Oberfläche des Felddetektors (z. B. gegenüber der Handfläche des Nutzers) oder auf der hinteren Oberfläche des Felddetektors (z. B. gegenüber dem Brustkorb des Patienten) angeordnet ist.
Eine Hauptfehlerquelle der Lage in einem elektromagnetischen Verfolgungssystem ist die Verzerrung, die sich aus der Anwesenheit von Metallgegenständen in der Verfolgungsumgebung ergibt. Insbesondere sind gut leitende Metalle wegen der Erzeugung von Wirbelströmen in ihnen besonders problematisch. Diese Wirbelströme erzeugen ein elektromagnetisches Feld, das dem Magnetfeld, das von dem Feldgenerator ausgestrahlt wird, entgegenwirkt. Die Verwendung zweier Felddetektoren an einem festen Ort relativ zueinander in einem zusammengesetzten Detektor kann die wie oben beschriebene Wirkung der Verzerrung verringern. Allerdings können in Umgebungen, in denen bekannt ist, dass sie mit großen Mengen Metall gefüllt sind oder von diesen gekapselt sind, andere Verfahren zur Verzerrungskompensation verwendet werden. Zum Beispiel wird die CPR häufig in einem Krankenwagen ausgeführt. Der Rahmen des Krankenwagens kann aus Aluminiumblechen bestehen, die große Wirbelströme erzeugen können, die durch den Felddetektor erfasst werden können, was zu verzerrten Daten führt. In einer bekannten und festen Umgebung wie etwa in einem Krankenwagen können die Feldverzerrungen zur künftigen Bezugnahme durch das System kartiert werden.
Zum Beispiel kann an jedem Punkt in der Betriebsumgebung die Feldverzerrung empirisch gemessen werden und im Prozessorspeicher des Systems eine Nachschlagetabelle oder Kompensationsgleichung (z. B. eine Polynomanpassung) als eine Verzerrungskarte, die die gemessene Verzerrung repräsentiert, gespeichert werden. Wenn eine bestimmte Verzerrung gemessen wird und an eine bekannte im Speicher gespeicherte Verzerrung angepasst ist, verwendet der Prozessor die entsprechende Verzerrungskarte, um diese bekannte Verzerrung zu korrigieren. Zum Beispiel kann die richtige Lage für die Daten in der Nachschlagetabelle oder unter Verwendung der Verzerrungskompensationsgleichung ermittelt werden. Die Verwendung der Verzerrungskarte kann automatisch durch den Prozessor (z. B. in Reaktion auf die Erfassung der bekannten Verzerrung) oder in Reaktion auf eine Auswahl durch den Nutzer initiiert werden. Wenn durch den Prozessor eine bekannte Verzerrung erfasst wird, kann der Prozessor den Nutzer (z. B. unter Verwendung eines Dialogfelds, das über die Ruckkopplungskomponente bereitgestellt wird) zu bestätigen auffordern, ob die bekannte Verzerrung korrigiert werden soll, bevor die Verzerrungskarte verwendet wird.
Da z. B. die meisten Krankenwagen eine ähnliche Struktur und Metallzusammensetzung aufweisen, kann es möglich sein, dass in das System eine allgemeine ”Krankenwagenbetriebsart”, in der das System die gespeicherte Verzerrungskarte hinzuzieht, um irgendeine aus der bekannten Umgebung entstehende Verzerrung zu korrigieren, integriert wird, die aktiviert werden kann, wenn die CPR in einem Krankenwagen ausgeführt wird. Außerdem kann es möglich sein, die Anwesenheit einer durch den Rahmen eines Krankenwagens verursachten Verzerrung automatisch zu erfassen. Das System kann die durch die typische Struktur und durch die typischen Eigenschaften der Hülle eines Krankenwagens verursachte Verzerrungssignatur erkennen. Bei Erfassung der Verzerrungssignatur kann das System automatisch mit dem Betrieb in einer Verzerrungskompensationsbetriebsart unter Verwendung der vorgegebenen Verzerrungskarte, die der erfassten Verzerrungssignatur entspricht, beginnen.
Wie z. B. in 18 gezeigt ist, kann das System außerdem eine automatische Kalibrierungsbetriebsart aufweisen, bei der das System an einem bestimmten Ort (z. B. Defibrillatorhalter 34 in einem Krankenwagen) angeordnet wird und die Umgebung auf eine Verzerrung vermessen wird. Diese Art der Verzerrungskompensation kann nicht so wirksam wie das Kartieren der Umgebung im Voraus sein, erfordert aber keine zuvor gespeicherten Informationen.
Eine bestimmte Verzerrungsbetriebsart kann außerdem einen Kraft- oder Drucksensor nutzen, der in den Felddetektor eingebettet ist. Zum Beispiel kann sich das System in einer solchen Betriebsart starker auf den Kraftsensor stützen, um dabei zu helfen, die Verzerrung aus dem Signal zu entfernen. Falls der Patient aus einer nicht verzerrten Umgebung (z. B. von einer Fahrbahn) zu einer verzerrten Umgebung (z. B. in einen Krankenwagen) bewegt wird, kann das System in der nicht verzerrten Umgebung berechnete Kraftsensor-Kalibrierungskonstanten für den richtigen Betrieb in der verzerrten Umgebung verwenden.
Metallgegenstände sind eine potentielle Fehler- und Verzerrungsquelle für das System. Eine weitere Fehlerquelle umfasst eine Phasenverschiebungsbewegung zwischen dem Felddetektor und dem Feldgenerator. Da alle Messungen relativ zu dem Bezugssensor erfolgen, ist irgendeine Bewegung des Bezugssensors während der Applikation der CPR eine potentielle Fehlerquelle. Das System kann zum Erkennen irgendwelcher Bewegungen des Bezugssensors konfiguriert werden. Diese Bewegungen sind üblicherweise groß und plötzlich und können unter Verwendung verschiedener Signalverarbeitungstechniken leicht herausgefiltert werden. Bewegungen des Bezugssensors können ebenfalls dadurch bestimmt werden, dass ein Bewegungserfassungssensor wie etwa ein Beschleunigungsmesser neben oder in dem Bezugssensor angeordnet ist. Der Beschleunigungsmesser kann verwendet werden, um den Prozessor zu warnen, dass der Bezugssensor (z. B. der Feldgenerator) nicht feststehend ist. Wenn der Bezugssensor bewegt wird, kann das System vorübergehend das Senden der Lage- und/oder Tiefenrückkopplung an den Nutzer anhalten. Wenn die Bewegung des Bezugssensors aufgehört hat, kann das System eine Anfangslage zum Berechnen der Kompressionstiefe neu kalibrieren und die Bestimmung von Lageninformationen wiederaufnehmen und die Lieferung einer Rückkopplung wiederaufnehmen. Falls ein Kraft- oder Drucksensor in den Lagesensor eingebettet ist, kann die Kalibrierung dadurch ausgeführt werden, dass bestimmt wird, wann der Brustkorb vollständig entspannt worden ist (d. h., wann die auf den Brustkorb ausgeübte Kraft minimal ist). An diesem Punkt kann das System bestimmen, dass die Kompression bei ihrem Anfangspunkt ist. Darüber hinaus kann ein Kraft- oder Drucksensor ermöglichen, dass das System während einer Bewegung des Bezugssensors weiterarbeitet. Falls das System z. B. erfasst, dass der Bezugssensor bewegt wird, können die Lagedaten vorübergehend anstatt auf den Daten von dem Felddetektor/generator auf den Kraftdaten beruhen. Wie zuvor beschrieben wurde, kann der Kraftsensor zunächst unter Verwendung der von dem Felddetektor/-generator erhobenen Lagedaten kalibriert werden.
Wenn ein Beschleunigungsmesser in der Nähe des Bezugssensors angeordnet wird, kann die Bewegung des Bezugssensors bestimmt und aus den Lagedaten herausgefiltert werden. Zum Beispiel kann ein Dreiachsenbeschleunigungsmesser die Bewegung des Bezugssensors in der x-, y- und z-Achse bestimmen und kann diese Bewegung von der in den drei Achsen durch den Lagesensor abgefühlten Bewegung subtrahiert werden.
Häufig wird die CPR an einem Patienten ausgeführt, der durch eine nicht starre Oberfläche wie etwa eine Matratze gestützt ist. Wenn eine Brustkorbkompression an einen Patienten auf einer Matratze oder auf einem anderen biegsamen Material geliefert wird, erfährt der Brustkorb zwei verschiedene Bewegungen. Die erste Bewegung ist die des Brustkorbs, der durch die Hände des Nutzers nach innen zusammengedrückt wird. Die zweite Bewegung ist die des Rumpfs, der sich in die weiche Oberfläche der nicht starren Oberfläche bewegt. Nur die Bewegung der Kompression selbst nutzt, um Blut durch das Kreislaufsystem des Patienten zu drängen. Allerdings kann ein typisches CPR-Unterstützungssystem nicht in der Lage sein, zwischen den zwei verschiedenen Bewegungen zu unterscheiden, und eine größere Kompressionstiefe als die messen, die tatsächlich geliefert worden sein kann. Somit kann das System dem Nutzer angeben, dass jede Brustkorbkompression tiefer ist als sie ist, was zu flacheren Kompressionen führt.
Zur Behandlung dieser Situation können eine Anzahl potentieller Verfahren verwendet werden. Wenn z. B. die drei Komponenten eines ersten Detektors, eines zweiten Detektors und eines Generators vorgegeben sind, kann eine Komponente dafür ausgelegt werden, sich in Übereinstimmung mit der nicht flachen Oberfläche zu bewegen (z. B. auf der Matratze unter dem Patienten angeordnet sein), kann eine zweite Komponente dafür ausgelegt sein, sich in Übereinstimmung mit dem Brustkorb des Patienten zu bewegen (z. B. auf dem Brustkorb des Patienten angeordnet sein) und kann die dritte Komponente dafür ausgelegt sein, relativ zu dem Patienten feststehend zu sein. Die tatsächliche Tiefe der Kompressionen kann dann durch Bestimmung der Relativbewegung zwischen der Komponente (z. B. dem ersten Detektor), die sich mit der nicht starren Oberfläche bewegt, und der Komponente (z. B. dem zweiten Detektor), die sich mit dem Brustkorb des Patienten bewegt, z. B. durch Subtrahieren der Lage einer von der Lage der anderen bestimmt werden.
Wie in 19 und 20 gezeigt ist, kann der Feldgenerator in einer beispielhaften Ausführungsform von der Basiseinheit des Systems lösbar sein. Falls die Basiseinheit z. B. ein Defibrillator ist, kann der Feldgenerator von dem Defibrillator lösbar sein. Der Feldgenerator kann wie in 21 gezeigt auf der Matratze 35 unter dem Patienten angeordnet sein, wobei er am Rücken des Patienten anhaftet oder zwischen der Matratze und dem Rücken des Patienten liegt. Der Felddetektor 2 kann auf dem Brustbein des Patienten angeordnet sein. Während eine Brustkorbkompression appliziert wird, kann sich der Feldgenerator mit der Matratze bewegen, während sich der Felddetektor mit der gemeinsamen Bewegung der Matratze und des Brustkorbs des Patienten bewegen kann. Die Lage des Felddetektors wird in Bezug auf den Feldgenerator gemessen, sodass die Bewegung der Matratze effektiv beseitigt wird, da der Feldgenerator und der Felddetektor beide derselben Bewegung ausgesetzt sind.
Wie in 22 gezeigt ist, kann es in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform zwei Felddetektoren und einen Feldgenerator geben. Der Feldgenerator kann sich in der Basis befinden und einer der Felddetektoren kann auf dem Brustkorb des Patienten angeordnet sein. Der zweite Felddetektor 36 kann auf der Matratze unter dem Patienten angeordnet sein, am Rücken des Patienten angehaftet sein oder zwischen der Matratze und dem Rücken des Patienten liegen. Somit kann sich der zweite Felddetektor mit der Matratze bewegen und somit den Betrag der Bewegung bestimmen, die die Matratze während einer Brustkorbkompression erfährt. Der erste Felddetektor 37 kann die gemeinsame Bewegung der Brustkorbkompression und der Matratze erfahren. Somit kann der Prozessor die Bewegung des zweiten Felddetektors von der Bewegung des ersten Felddetektors subtrahieren und dadurch die Bewegung der Matratze aus der Brustkorbkompressions-Tiefenmessung beseitigen.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann es keine Basiseinheit geben. Das System kann einen Feldgenerator und einen Felddetektor umfassen, wobei, wie in 23 gezeigt ist, der Feldgenerator unter dem Patienten angeordnet ist und der Felddetektor auf dem Brustkorb des Patienten angeordnet ist. Wie in den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben ist, kann die Bewegung der Matratze leicht von der Kompressionstiefenberechnung subtrahiert werden. Weitere Ausführungsformen, in denen die Anordnung des Feldgenerators und des Felddetektors vertauscht sind, sind ebenfalls möglich.
Für andere mögliche Situationen können Verfahren zur Kompensation erforderlich sein. Zum Beispiel kann der Brustkorb des Patienten im Zeitverlauf Nachgiebigkeit verlieren. Während die CPR ausgeführt wird, kann der Brustkorb einsinken und können die inneren Strukturen weniger elastisch sein. Dies kann zu einer Drift der tatsächlichen Anfangslage der Brustkorbkompressionen im Zeitverlauf führen. Das System kann einen Verlust der Nachgiebigkeit des Brustkorbs und eine Änderung der Anfangslage der Kompressionen durch Neukalibrieren der Anfangslage (z. B. des oberen Endes der Brustkorbkompression) vor jedem Zyklus der Brustkorbkompressionen kompensieren. Falls z. B. jeder CPR-Zyklus aus dreißig Kompressionen und zwei Rettungsbeatmungen besteht, kann das System die Kompressionsanfangslage während der Applikation der zwei Beatmungen neu kalibrieren. Falls ununterbrochene Kompressionen ohne irgendwelche Unterbrechungen geliefert werden, kann das System unter Verwendung eines Kraft- oder Drucksensors kalibrieren. Das System kann die Anfangslage einer Kompression durch Erfassen des Punkts, an dem durch den Nutzer die minimale Kraftstärke auf den Brustkorb ausgeübt wird, bestimmen.
Häufig muss die CPR in einer beweglichen Umgebung ausgeführt werden. Zum Beispiel wird die CPR regelmäßig in einem beweglichen Krankenwagen oder medizinischen Hubschrauber appliziert. Darüber hinaus kann die CPR in größeren Fahrzeugen wie etwa Zügen, Flugzeugen oder großen Schiffen ausgeführt werden. Gegenwärtige Kompressionstiefeverfahren, die Beschleunigungsmesser nutzen, können die äußeren Bewegungen dieser Fahrzeuge als Teil der Brustkorbkompressionen registrieren. Der Beschleunigungsmesser misst die Beschleunigung relativ zu der Erde, wobei es für den Beschleunigungsmesser verhältnismäßig schwierig sein kann, die Kompressionsbewegung von der des Fahrzeugs zu trennen. Unter Verwendung eines äußeren Bezugssensors kann die Bewegung infolge eines Fahrzeugs leicht beseitigt werden. Zum Beispiel kann der Bezugssensor in dem Fahrzeug oder in der beweglichen Umgebung angeordnet sein und können alle Messungen durch die Lagesensoren relativ zu dem Bezugssensor erfolgen. Somit kann irgendeine sowohl von dem Bezugssensor als auch von den Lagesensoren erfahrene Bewegung durch das System wirksam ignoriert oder berücksichtigt werden.
Über den Fahrzeugtransport eines Patienten hinaus sind weitere bewegliche Umgebungen möglich. Zum Beispiel kann ein Patient auf einer Bahre, auf einer Trage oder auf einem Rückenbrett 38 transportiert werden. Wie in 24 gezeigt ist, kann der Bezugssensor an oder in dem Rückenbrett 38 angeordnet sein. Der Lagesensor kann mit einem Verbinder 39 in dem Rückenbrett verbunden sein und die Rückkopplung 40 kann an die Kissenaufnahme des Lagesensors geliefert werden.
Die Orientierung des Lagesensors kann unter Verwendung von Berechnungen bestimmt werden, die im US-Patent Nr. 4,314,251 offenbart sind, dessen Offenbarung hier in ihrer Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt ist. Wie in 25 gezeigt ist, können zur Bestimmung der dreidimensionalen Konfiguration des Lagesensors das Rollen 41, das Nicken 42 und das Gieren 43 verwendet werden. Während der CPR können die Anfangskonfiguration und -orientierung des Lagesensors relativ zum Brustkorb des Patienten bekannt sein. Bei Anordnung in einer Scheibe oder in einem Kissen 6, die bzw. das auf dem Brustkorb des Patienten angeordnet wird, können an der Lagesensoraufnahme die Achsen 15 oder andere Markierungen bezeichnet sein, um die richtige Orientierung des Systems anzugeben. Daraufhin kann die Neigung des Lagesensors berechnet werden und in die Tiefenberechnung einbezogen werden. Falls der Lagesensor uneben auf dem Brustkorb angeordnet ist, können die Orientierungswinkel zur Korrektur der Tiefenberechnung verwendet werden. Darüber hinaus können die berechneten Winkel zum Drehen des Bezugssystems für den Lagesensor verwendet werden. Zum Beispiel können die Lageinformationen in das Bezugssystem des Lagesensors gedreht werden, um Berechnungen zu vereinfachen und die Genauigkeit zu verbessern.
Eine CPR ist physisch anspruchsvoll, wobei sich bald nach Beginn der Brustkorbkompressionen häufig eine Ermüdung des Nutzers einstellt. Ineffiziente Technik und ungeeignete physische Form können zu schnellerem Einsetzen von Ermüdung und Schmerzen im Zusammenhang mit längerer Applikation der CPR führen. Beim Liefern der Kompressionen sollte der Nutzer wie in 26 gezeigt seine Schultern 44 direkt über dem Körper des Patienten angeordnet haben, wobei seine Arme 45 durchgedrückt, gerade und senkrecht zum Brustkorb des Patienten sind. Wie in 27 gezeigt ist, kann das System zum Überwachen des Winkels 46 der Brustkorbkompressionen durch Aufnahme des Lagesensors in eine anziehbare Ausführungsform des Systems verwendet werden. Der Lagesensor kann z. B. in ein Armband oder in einen Handschuh aufgenommen sein, das bzw. der den Sensor am Handgelenk des Nutzers anordnet. Der Roll-, der Nick- und der Gierwinkel können verwendet werden, um die relative Orientierung des Arms des Nutzers zu bestimmen. Daraufhin kann der Nutzer aufgefordert werden, seinen Armwinkel 46 so einzustellen, dass die Kraftübertragung während der CPR maximiert wird und die Ermüdung des Nutzers verringert wird. Um die Verzerrung und den Fehler bei der Winkelmessung zu verringern, kann das anziehbare System einen gebogenen Sensor 47 enthalten, der seinen Widerstand mit dem Grad der Biegung ändert. Der Sensor kann zum Messen der Biegung des Handgelenks des Nutzers verwendet werden. Diese Daten können mit den Felddaten korreliert werden, um die Genauigkeit zu verbessern. Der gebogene Sensor dient einer ähnlichen Funktion für den Winkel wie der Kraft- oder Drucksensor für die Tiefe.
Um die Lagengenauigkeit zu verbessern und die Verzerrung und/oder das Rauschen zu korrigieren, können verschiedene Verfahren zum Kombinieren verschiedener Sensoren mit dem Felddetektor und mit dem Feldgenerator verwendet werden. Außerdem kann das System mit anderen Sensoren kombiniert werden. Wie zuvor beschrieben wurde, können Beschleunigungsmesser verwendet werden, um die äußere Bewegung wie etwa die Bewegung der Basiseinheit oder des Bezugssensors zu erfassen, wenn sie bzw. er während der CPR bewegt wird. Außerdem kann ein Beschleunigungsmesser verwendet werden, um die von den Felddetektoren erhobenen Daten zu überprüfen und Metallverzerrungsquellen zu beseitigen. Außerdem kann das System mit einer Pulsoximetrie kombiniert werden, um den Blutfluss durch den Patienten zu überwachen und für erhöhte Genauigkeit den Blutfluss mit den Felddaten zu korrelieren. Zum Beispiel kann der Bezugssensor wie in 28 gezeigt in eine Pulsoximetrieeinheit 48 am Finger oder an der Stirn des Patienten integriert sein.
Außerdem kann das System Brustkorbimpedanzmessungen enthalten. Die Brustkorbimpedanz 49 kann verwendet werden, um durch Messung der Impedanz zwischen zwei Elektroden wie etwa den in 29 gezeigten Defibrillatorkissen 50 eine Bewegung des Brustkorbs des Patienten zu erfassen. Die Brustkorbimpedanzmessungen können einer ähnlichen Funktion wie die Kraftsensormessungen in dem vorliegenden System dienen. Die Brustkorbimpedanzmessungen können mit den Felddaten korreliert werden, um die Genauigkeit zu verbessern und um Verzerrungsquellen aus den Messungen zu entfernen. Darüber hinaus können die Felddaten verwendet werden, um für die Brustkorbimpedanzmessungen Kalibrierungskonstanten zu berechnen, die die Brustkorbimpedanz mit der Kompressionstiefe korrelieren. Auf diese Weise kann die Brustkorbimpedanz für Tiefendaten verwendet werden, wenn der Bezugssensor während der Applikation der Brustkorbkompressionen bewegt wird oder falls das System in einer stark verzerrten Umgebung verwendet wird. Da viele Defibrillatoren bereits Brustkorbimpedanzmessungen integriert haben, können die Felddaten leicht angepasst werden, um die Impedanzdaten in nützlichere und genauere Parameter zu transformieren.
Das vorliegend offenbarte System kann für verschiedene Patienten anpassbar sein. Da der auf dem Brustkorb des Patienten angeordnete Lagesensor sehr klein und leicht hergestellt werden kann, kann er dafür ausgelegt werden, an einem Kind oder an einem Erwachsenen verwendet zu werden. Zum Beispiel kann der Lagesensor in einer lösbaren Aufnahme 51 für eine Erwachsenen-CPR wie in 30 gezeigt angeordnet sein. Die Aufnahme kann eine größere Oberfläche bereitstellen und für die Zwei-Hand-CPR konfiguriert sein. Wenn der Lagesensor entfernt ist, kann er kleiner und besser geeignet für die Zwei-Finger-CPR an einem Kind sein.
Das vorliegend offenbarte System kann in einer Anzahl von Ausführungsformen implementiert werden, und über eine Rückkopplungskomponente (z. B. Bildschirm, Lautsprecher, Lämpchen, Summer usw.) kann in verschiedenen Formen eine Rückkopplung an den Nutzer übermittelt werden. Die Rückkopplung kann z. B. hörbar, sichtbar oder beides sein. Die Rückkopplung kann auf einer LCD-Anzeige in der Basiseinheit angezeigt werden. Wie in 31 gezeigt ist, kann die Rückkopplung außerdem in das Lagesensorkissen 6 selbst integriert sein. Die Rückkopplung an dem Kissen kann eine Anzeige sein oder kann die Form einer LED-Graphik 52 aufweisen. Die Audio-Rückkopplung kann über einen Lautsprecher in der Basis oder in dem Lagesensorkissen geliefert werden. Die Audiorückkopplung kann die Form von Sprachaufforderungen und/oder eines Schrittmachermetronoms haben.
Über die Aufforderung in Bezug auf die CPR hinaus können weitere Informationen an den Nutzer weitergegeben werden. Das System kann z. B. erfassen können, dass die Entfernung zwischen dem Lagesensor und dem Bezugssensor außerhalb des Betriebsbereichs liegt. Wie in 32 gezeigt ist, kann das System in diesem Szenarium den Nutzer auffordern 53, die Basiseinheit, die den Bezugssensor enthält, näher an den Lagesensor zu bewegen.
Die Ausführungsformen der oben beschriebenen vorliegenden Offenbarung sollen lediglich Beispiele sein. An der Offenbarung können Änderungen, Abwandlungen und Veränderungen vorgenommen werden, ohne von dem beabsichtigten Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Insbesondere können ausgewählte Merkmale von einer oder von mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden, um nicht explizit beschriebene alternative Ausführungsformen zu erzeugen. Alle Werte und Teilbereiche innerhalb offenbarter Bereiche sind ebenfalls offenbart. Der hier beschriebene Gegenstand soll alle geeigneten Änderungen der Technologie umfassen und einschließen. Alle erwähnten Literaturhinweise sind hier in ihrer Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7074199 [0008]
US 2007/0276300 [0009]
US 4314251 [0062, 0117]
US 4313251 [0072]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Journal of the American Medical Association (2005) [0005]
Resuscitation. Jan. 2009; 80(1): 79–82, Epub 25. Okt. 2008: Compression feedback devices over estimate chest compression depth when performed an a bed' [0011]
Resuscitation. Juli 2008; 78(1): 66–70, Epub 18. Apr. 2008: 'Does use of the CPREzy involve more work than CPR without feedback?' [0012]

Claims

System zum Bestimmen einer Tiefe der Kompression eines Brustkorbs eines Patienten, der Brustkorbkompressionen empfängt, wobei das System umfasst: einen Feldgenerator, der zum Erzeugen eines Felds ausgelegt ist; einen zusammengesetzten Felddetektor, der wenigstens zwei Spulen in einer festen Entfernung voneinander enthält, wobei der Felddetektor zum Erzeugen eines Antwortsignals ausgelegt ist, das irgendeine der wenigstens zwei Spulen angibt, die das Feld erfasst; und einen Prozessor, der dafür ausgelegt ist, aus dem Antwortsignal Lageinformationen für den Felddetektor relativ zu dem Feldgenerator zu bestimmen und aus den bestimmten Lageinformationen die Brustkorbkompressionstiefe zu bestimmen; wobei der Feldgenerator oder der Felddetektor ein Lagesensor ist, der dafür ausgelegt ist, sich in Übereinstimmung mit dem Brustkorb zu bewegen, während der Brustkorb die Kompressionen empfängt, wobei der Andere des Feldgenerators und des Felddetektors ein Bezugssensor ist, der dafür ausgelegt ist, relativ zu dem Patienten feststehend zu sein.
System nach Anspruch 1, bei dem jede Spule in dem zusammengesetzten Felddetektor Windungen umfasst und bei dem die Windungen jeder Spule im Wesentlichen parallel zu den Windungen jeder anderen Spule sind.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem jede Spule in dem zusammengesetzten Felddetektor Windungen umfasst, wobei jede Spule eine Längsachse senkrecht zu einer durch die jeweiligen Windungen definierten Ebene aufweist, wobei die Längsachse jeder Spule im Wesentlichen parallel zu einer Richtung der Brustkorbkompressionen ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Feldgenerator über einen Draht mit dem Felddetektor gekoppelt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Feldgenerator drahtlos mit dem Felddetektor gekoppelt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Prozessor ferner zum Empfangen von Signalen von jeder der Spulen, zum Bestimmen einer scheinbaren Entfernung zwischen den Spulen und zum Bestimmen eines Korrekturfaktors zum Korrigieren der Verzerrung der Lageinformationen ausgelegt ist, wobei der Korrekturfaktor anhand irgendwelcher Differenzen zwischen der scheinbaren Entfernung und der festen Entfernung zwischen den Spulen bestimmt wird.
System nach Anspruch 6, bei dem der Prozessor ferner zum Definieren von Anfangslagen für jede der Spulen zu einem gegebenen Zeitpunkt ausgelegt ist, wobei die scheinbare Entfernung anhand der scheinbaren Entfernung, über die sich eine der wenigstens zwei Spulen aus ihrer eigenen Anfangslage zu einer Anfangslage einer Anderen der wenigstens zwei Spulen bewegt hat, bestimmt wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Brustkorbkompressionstiefe durch Bilden einer Ebene im Raum im Wesentlichen senkrecht zu einer Richtung der Brustkorbkompressionstiefe berechnet wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem Koordinaten der Lageinformationen in ein Bezugsystem des Lagesensors gedreht werden.
System nach Anspruch 9, bei dem die Brustkorbkompressionstiefe durch Bestimmen der Entfernung von einer Anfangslagekoordinate der Brustkorbkompression zu einer Endlagekoordinate der Brustkorbkompression berechnet wird, wobei die Endlagekoordinate einer Endtiefe der Brustkorbkompression entspricht.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Felddetektor der Lagesensor ist und der Feldgenerator der Bezugssensor ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem der Feldgenerator dafür ausgelegt ist, auf dem Brustkorb des Patienten angeordnet zu werden, und der Felddetektor dafür ausgelegt ist, relativ zu dem Patienten feststehend zu sein.
System nach Anspruch 12, bei dem die Lageinformationen in einem Bezugssystem des Feldgenerators sind und die Brustkorbkompressionstiefe durch Bestimmen der Entfernung von einer Anfangslagekoordinate der Brustkorbkompression bis zu einer Endlagekoordinate der Brustkorbkompression berechnet wird, wobei die Endlagekoordinate einer Endtiefe der Brustkorbkompression entspricht.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die Lageinformationen gemessene Orientierungswinkel des Lagesensors enthalten.
System nach Anspruch 14, bei dem ein Winkel einer Richtung der Brustkorbkompression relativ zu einer Achse senkrecht zum Brustkorb des Patienten unter Verwendung der Orientierungswinkel berechnet wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem der Lagesensor anziehbar ist.
System nach Anspruch 16, bei dem bei dem Lagesensor ein gebogener Sensor zum Abfühlen einer Orientierung des Lagesensors vorgesehen ist.
System nach Anspruch 17, bei dem gemessene Daten von dem gebogenen Sensor zum Korrigieren von Rauschen und Verzerrung aus durch den Lagesensor gemessenen Orientierungsinformationen verwendet werden.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem eine Verzerrungskarte bekannter Verzerrungen in einer Betriebsumgebung in dem Prozessor gespeichert ist und der Prozessor ferner zum Korrigieren der bekannten Verzerrungen unter Verwendung der Verzerrungskarte ausgelegt ist.
System nach Anspruch 19, bei dem der Prozessor ferner zum Erfassen der Anwesenheit bekannter Verzerrungen in der Umgebung und zum automatischen Initiieren der Verwendung der Verzerrungskarte zum Korrigieren der bekannten Verzerrungen in Reaktion auf die erfasste Antwort ausgelegt ist.
System nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, bei dem die Verzerrungskarte durch Anordnen des Feldgenerators und des Felddetektors in der Betriebsumgebung und durch Bestimmen elektromagnetischer Felder an bestimmten Orten in der Umgebung erstellt wird.
System nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem die Betriebsumgebung der Innenraum eines Krankenwagens ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 22, das ferner einen zweiten Felddetektor zur Berücksichtigung irgendeiner Bewegung oder Verlagerung einer nicht starren Oberfläche, die den Patienten trägt, umfasst.
System nach Anspruch 23, bei dem ein Erster des zusammengesetzten Felddetektors, des zweiten Felddetektors und des Feldgenerators zum Bewegen in Übereinstimmung mit der nicht starren Oberfläche ausgelegt ist, ein Zweiter des zusammengesetzten Felddetektors, des zweiten Felddetektors und des Feldgenerators zum Bewegen in Übereinstimmung mit dem Brustkorb des Patienten ausgelegt ist und ein Dritter des zusammengesetzten Felddetektors, des zweiten Felddetektors und des Feldgenerators dafür ausgelegt ist, relativ zu dem Patienten feststehend zu sein.
System nach Anspruch 24, bei dem die Bewegung oder Verlagerung der nicht starren Oberfläche durch Bestimmen der Relativbewegung zwischen dem Ersten des zusammengesetzten Felddetektors, des zweiten Felddetektors und des Feldgenerators, der zum Bewegen in Übereinstimmung mit der nicht starren Oberfläche ausgelegt ist, und dem Zweiten des zusammengesetzten Felddetektors, des zweiten Felddetektors und des Feldgenerators, der zum Bewegen in Übereinstimmung mit dem Brustkorb des Patienten ausgelegt ist, berücksichtigt wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 25, das ferner einen Kraftsensor und/oder einen Drucksensor umfasst, die bei dem Lagesensor vorgesehen sind.
System nach Anspruch 26, bei dem der Prozessor ferner zum Korrigieren von Rauschen und/oder Verzerrung und/oder Hemisphärenmehrdeutigkeit in den Lageinformationen unter Verwendung von Daten von dem Kraftsensor und/oder von dem Drucksensor ausgelegt ist.
System nach Anspruch 26 oder 27, bei dem der Prozessor ferner zum Berechnen einer Kalibrierungskonstante für Daten von dem Kraftsensor und/oder von dem Drucksensor unter Verwendung der Lageinformationen ausgelegt ist.
System nach Anspruch 28, bei dem die Kalibrierungskonstante die Daten von dem Kraftsensor und/oder von dem Drucksensor in Lagedaten und/oder in Tiefendaten transformiert.
System nach Anspruch 29, bei dem der Prozessor ferner zum Berechnen der Brustkorbkompressionstiefe unter Verwendung der Daten von dem Kraftsensor und/oder von dem Drucksensor in Abwesenheit von Lageinformationen ausgelegt ist.
System nach Anspruch 30, bei dem das System Leistung von einer Leistungsquelle empfängt und bei dem der Prozessor ferner zum Abschalten der Leistung zu dem Feldgenerator und zum Verwenden der Daten von dem Kraftsensor und/oder von dem Drucksensor zum Sparen von Systemleistung ausgelegt ist.
System nach einem der Ansprüche 26 bis 31, bei dem der Prozessor ferner zum Bestimmen des Zurückfederns des Brustkorbs unter Verwendung von Baten von dem Kraftsensor ausgelegt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 32, das ferner einen Beschleunigungsmesser umfasst, der bei dem Bezugssensor vorgesehen ist.
System nach Anspruch 33, bei dem der Beschleunigungsmesser zum Erfassen der Bewegung des Bezugssensors ausgelegt ist.
System nach Anspruch 34, bei dem die durch den Beschleunigungsmesser erfasste Bewegung zum Korrigieren irgendeiner Bewegung des Bezugssensors verwendet wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 35, bei dem der Prozessor ferner zum Empfangen von Brustkorbimpedanzdaten und zum Verwenden der Brustkorbimpedanzdaten zum Korrigieren von irgendwelchem Rauschen und irgendeiner Verzerrung in den Lageinformationen ausgelegt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 36, das ferner eine Aufnahme umfasst, in der der Lagesensor lösbar enthalten ist.
System nach Anspruch 37, bei dem die lösbare Aufnahme lösbar ist, um eine CPR an einem Kind auszuführen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 38, bei dem das System eine Rückkopplungskomponente zum Liefern einer Rückkopplung an einen die CPR Applizierenden anhand der bestimmten Lageinformationen und/oder der bestimmten Brustkorbkompressionstiefe umfasst.
System nach Anspruch 39, bei dem die Rückkopplung sichtbare und/oder hörbare und/oder fühlbare Aufforderungen umfasst.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 40, bei dem der Bezugssensor und der Prozessor in einer Basiseinheit vorgesehen sind und der Lagesensor mit der Basiseinheit in Kommunikation steht.
System nach Anspruch 41, bei dem eine Leistungsquelle in der Basiseinheit vorgesehen ist und bei dem eine Zusatzleistungsquelle bei dem Lagesensor vorgesehen ist.
System nach Anspruch 41 oder Anspruch 42, bei dem die Basiseinheit eine Rückkopplungskomponente zum Liefern einer Rückkopplung an einen die CPR Applizierenden anhand der bestimmten Lageinformationen und/oder der bestimmten Brustkorbkompressionstiefe umfasst.
System nach Anspruch 43, bei dem die Rückkopplung sichtbare und/oder hörbare und/oder tastbare Aufforderungen umfasst.
Verfahren zum Bestimmen einer Tiefe der Kompression eines Brustkorbs eines Patienten, der Brustkorbkompressionen empfängt, unter Verwendung eines Systems, das einen Feldgenerator und einen zusammengesetzten Felddetektor aufweist, wobei der zusammengesetzte Felddetektor wenigstens zwei Spulen in einer festen und bekannten Entfernung voneinander umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von Signalen von jeder der Spulen des zusammengesetzten Detektors, wobei die Signale auf ein durch den Feldgenerator erzeugtes Feld ansprechen; Bestimmen von Lageinformationen jeder Spule; Bestimmen einer scheinbaren Entfernung zwischen den Spulen; Bestimmen eines Korrekturfaktors anhand irgendwelcher Differenzen zwischen der scheinbaren Entfernung und der festen und bekannten Entfernung zwischen den Spulen; und Bestimmen der Brustkorbkompressionstiefe unter Verwendung der Lageinformationen und des Korrekturfaktors.
Verfahren nach Anspruch 45, bei dem die feste und bekannte Entfernung im Wesentlichen parallel zu einer Richtung der Brustkorbkompression ist.
Verfahren nach Anspruch 45 oder Anspruch 46, bei dem für jede Spule zu einem gegebenen Zeitpunkt Anfangslagen bestimmt werden und die Bestimmung der scheinbaren Entfernung auf einer Bestimmung der scheinbaren Entfernung beruht, die sich eine der wenigstens zwei Spulen aus ihrer eigenen Anfangslage zu einer Anfangslage einer Anderen der wenigstens zwei Spulen bewegt hat.
Zusammengesetzter Felddetektor zum Bestimmen einer Tiefe der Kompression eines Brustkorbs eines Patienten, der Brustkorbkompressionen empfängt, wobei der Detektor umfasst: wenigstens zwei Spulen in einer festen Entfernung voneinander; wobei der Detektor zum Erzeugen eines Antwortsignals, das irgendeine der wenigstens zwei Spulen angibt, die ein Feld erfasst, ausgelegt ist.
Detektor nach Anspruch 48, bei dem jede Spule Windungen umfasst und die Windungen jeder Spule im Wesentlichen parallel zu den Windungen jeder anderen Spule sind.
Detektor nach Anspruch 48 oder Anspruch 49, bei dem jede Spule Windungen umfasst, wobei jede Spule eine Längsachse senkrecht zu einer durch die jeweiligen Windungen definierten Ebene aufweist, wobei die Längsachse jeder Spule im Wesentlichen parallel zu einer Richtung der Brustkorbkompressionen ist.
Detektor nach Anspruch 49, der ferner wenigstens eine senkrechte Felderfassungsspule mit Windungen senkrecht zu den wenigstens zwei parallelen Spulen, die diese wenigstens zwei parallelen Spulen umgeben, umfasst.
Detektor nach Anspruch 49 oder 51, bei dem jede parallele Spule von bis zu zwei senkrechten Felderfassungsspulen mit Windungen senkrecht zu den parallelen Spulen und senkrecht zu jeder anderen senkrechten Spule umgeben ist.
Detektor nach Anspruch 51 oder 52, bei dem die parallelen Spulen wenigstens eine gemeinsame senkrechte Spule gemeinsam nutzen.
Detektor nach einem der Ansprüche 48 bis 53, der ferner einen Draht zum Koppeln mit einem Feldgenerator umfasst.
Detektor nach einem der Ansprüche 48 bis 53, bei dem der Detektor ferner zum drahtlosen Koppeln mit einem Feldgenerator ausgelegt ist.