DE19849607C1 - System zur Patientenüberwachung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung umfaßt ein System zur Patientenüberwachung mit folgenden Merkmalen in einer Netzwerktopologie mit zwei digitalen Hierarchieebenen: DOLLAR A a) Jeweils einem bestimmten Patienten zugeordnete Sensoren (7) sind über mindestens ein zugehöriges medizinisches Endgerät (8) mit genau einem hierarchisch übergeordneten, als Netzwerkknoten ausgebildeten medizinischen Arbeitsplatz (9) verbunden, DOLLAR A b) die medizinischen Arbeitsplätze (9) des Systems sind mit einem hierarchisch übergeordneten, zentralen Arbeitsplatz (10) verbunden und DOLLAR A c) jeder medizinische Arbeitsplatz (9) weist zwei zugeordnete Netzwerkadapter (17, 18) auf, wobei der eine Netzwerkadapter (17) mit dem mindestens einen zugeordneten medizinischen Endgerät (8) und der zweite Netzwerkadapter (18) mit dem hierarchisch übergeordneten zentralen Arbeitsplatz (10) verbunden ist und wobei mindestens der zweite Netzwerkadapter (18) galvanisch getrennt und induktiv elektromagnetisch gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Patientenüberwachung.

Derartige Systeme werden vorzugsweise in Krankenhäusern eingesetzt, um zur gleichen Zeit eine Vielzahl von Patienten bezüglich ihres physiologischen Zustandes und der jeweils relevanten Behandlungsparameter überwachen und betreuen zu können.

Aus der US 5,730,124 gehen medizinische Meßeinrichtungen insbesondere für die häusliche Patientenüberwachung mit zugeordneten Auswerteeinrichtungen hervor. Die US 5,664,270 beschreibt eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung für ein Patientenbett zur Auswertung der Meßsignale von mehreren unterschiedlichen Sensoren für die Messung von physiologischen Parametern.

Gemäß EP 0 796 589 A1 und EP 0 796 590 A1 weist ein System zur Patienten­ überwachung tragbare Monitore für die Erfassung und Auswertung von gemessenen physiologischen Parametern auf sowie Andockelemente zur Verbindung mit weiteren tragbaren Monitoren oder mit einem Datenkommunikationsnetzwerk in einem Krankenhaus.

Ein System zur Patientenüberwachung entsprechend US 5,785,650 weist eine Datenerfassungs- und -verarbeitungseinheit auf, die mittels einer Kabelverbindung mit einer zentralen Auswerteeinheit kommuniziert.

Das in der DE 197 47 353 A1 vorgestellte System zur Patientenüberwachung besteht aus jeweils einem Patienten zugeordneten Patiententerminals, die mit einer zentralen Datenverarbeitungseinheit Daten austauschen, wobei jede einen Patienten behandelnde Person sich am jeweiligen Patiententerminal durch eine Identifizierungsvorrichtung ausweisen muß, so daß stets überprüft werden kann, ob und wann welche behandelnde Person einen bestimmten Patienten behandelt hat.

In der Zeitschrift "Medical & Biological Engineering & Computing", September 1997, Seiten 528 bis 539, wird ein sogenanntes Expertensystem für die Überwachung von Patienten im Bereich der Intensivmedizin beschrieben, das mittels der am Patienten gemessenen physiologischen Parameter über ein Datenkommunikationsnetzwerk und Auswerteeinrichtungen die ausgewerteten Daten auf dem Patientenmonitor darstellt.

Erfolgt die Vernetzung verschiedener Komponenten in einem System zur Patientenüberwachung in Krankenhäusern, wird für die Betriebszulassung durch den Gesetzgeber ein Sicherheitsnachweis für das gesamte System oder ein Nachweis für die Trennung/Entkopplung von einzelnen Komponenten des Systems gefordert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein System zur Patientenüberwachung bereitzustellen, das einerseits flexibel in bezug auf die Anzahl der angeschlossenen Sensoren veränderbar ist und andererseits die automatische Konfiguration von mehreren medizinischen Arbeitsplätzen in einem derartigen System bei gleich­ zeitiger galvanischer Entkopplung der jeweils auf einen Patienten bezogenen Komponenten des Systems von den übergeordneten, für alle Patienten des Systems aktiven Komponenten ermöglicht.

Die Lösung der Aufgabe erhält man mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausbildungen des Systems nach Anspruch 1 an.

Ein wesentlicher Vorteil des Systems nach Anspruch 1 besteht in der flexiblen Erweiterungsmöglichkeit bezüglich der Anzahl der am Patienten eingesetzten Sensoren. So kann bei einer abrupten Änderung des Gesundheitszustandes von Patienten eine zusätzliche Anzahl von Vitalparametern mittels ent­ sprechender Sensoren erfaßt und im System überwacht werden.

Hierbei ist der Begriff der "Überwachung" in vorliegender Anmeldung allgemeiner zu verstehen und umfaßt die Begriffe Erfassung, Anzeige, Auswertung von physiologischen Patientendaten sowie gegebenenfalls auch von Funktionsdaten von Versorgungsgeräten, Dosierkenngrößen bei der maschinellen Verabreichung von Arzneimitteln für die Behandlung und ähnliche Parameter oder Meßgrößen.

Es ist bekannt, daß Komponenten eines Systems zur elektronischen Datenver­ arbeitung in unterschiedlichen Anordnungen, je nach Anwendungszweck, ver­ bunden werden. Eine derartige Anordnung wird als Netzwerktopologie be­ zeichnet. Die Einordnung einer Komponente in die Netzwerktopologie wird über die Konfiguration der Komponente und die bestehenden Verbindungen zu anderen Komponenten definiert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Topologie des Systems als hierarchisches Netzwerk mit zwei Hierarchieebenen ausgebildet.

Den Hierarchieebenen können Komponenten des Systems eindeutig zuge­ ordnet werden.

Komponenten im System tauschen Daten aus. Diese Datenkommunikation unterliegt einem Protokoll. Das Protokoll ist durch eine definierte Sendefolge von Informationsblöcken gekennzeichnet. Die Abfolge, Größe und Bedeutung der Informationsblöcke ist allen kommunizierenden Komponenten des Systems bekannt. Das Protokoll ist hier für alle digitalen Komponenten des Systems im Netzwerk einheitlich.

Eine direkte Kommunikation zwischen jeweils auf verschiedene Patienten bezogenen Netzwerken ist nicht möglich beziehungsweise ausgeschlossen.

Die Kommunikation über Hierarchiegrenzen hinweg ist durch Netzwerk­ knoten realisiert.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mittels der Figuren erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 schematisch die Netzwerktopologie eines erfindungs­ gemäßen Systems zur Patientenüberwachung und

Fig. 2 schematisch die Ausbildung eines erfindungsgemäßen Netzwerkknotens in einem System nach Fig. 1.

Die Beschreibung des erfindungsgemäßen Systems nach Fig. 1 beginnt bei den am Patienten angebrachten Sensoren 7 zur Messung der für einen Patienten relevanten physiologischen Meßgrößen, welche im folgenden auch als Vital­ parameter bezeichnet werden. Exemplarische Beispiele für derartige Vital­ parameter sind Körpertemperatur, Puls, Blutdruck, Atemfrequenz.

Die Sensoren 7 sind der Ursprung der im System generierten Daten, wobei sie die Meßwerte im allgemeinen analog ausgeben. Die Stromversorgung der Sensoren 7 und die Umwandlung der analogen Meßsignale der Sensoren 7 in digitale Daten erfolgt mittels der Endgeräte 8. Die in den Endgeräten 8 exemplarisch für einen Patienten A oder einen Patienten B generierten digitalen Daten werden über ein hierarchisches Netzwerk jeweils an einen patientenbezogenen medizinischen Arbeitsplatz 9 weitergeleitet. Jeder medizinische Arbeitsplatz 9 ist ein Netzwerkknoten im hierarchischen Netzwerk. Die erste digitale Hierarchieebene zwischen den digitalen Ausgängen der Endgeräte 8 und den als Netzwerkknoten ausgebildeten medizinischen Arbeitsplätzen 9 (im Falle von mehreren Patienten) wird auch als "Front End Network" (FEN) bezeichnet. Die Datenübertragung erfolgt hier im allgemeinen über einen elektrischen Zweidrahtleiter. Alternativ ist auch die Datenübertragung über Glasfasern möglich. An jedem medizinischen Arbeitsplatz 9 zur Patientenüberwachung werden die Meßwerte dem überwachten Patienten zugeordnet und zur Anzeige gebracht.

Jeder medizinische Arbeitsplatz 9 (Fig. 2) besteht hier aus:

• - einem Multitasking-Betriebssystem 11,
• - einem Mikroprozessor 12,
• - einem Display 13,
• - manuellen Bedienungselementen 14,
• - einem permanenten Speicher 15,
• - einem flüchtigen Arbeitsspeicher 16,
• - einem galvanisch getrennten FEN-Netzwerkadapter 17,
• - einem galvanisch getrennten BEN-Netzwerkadapter 18.

Jeder als Netzwerkknoten ausgebildete medizinische Arbeitsplatz 9 erzeugt Datenobjekte, indem er den medizinischen Meßwerten patientenspezifische und arbeitsplatzspezifische Daten zuordnet. In einer zweiten digitalen Hierarchieebene werden diese Datenobjekte von verschiedenen medizinischen Arbeitsplätzen 9 über ein Netzwerk in einem zentralen Arbeitsplatz 10 zusammengeführt. Diese zweite Ebene des hierarchischen Netzwerkes zwischen einem oder mehreren medizinischen Arbeitsplätzen 9 und dem zentralen Arbeitsplatz 10 wird auch "Back End Network" (BEN) genannt. Jeder medizinische Arbeitsplatz 9 ist somit Schnittstelle und Netzwerkknoten im heterogen Netzwerk. Die Trennung zwischen dem FEN und BEN ist sowohl als eine logische als auch eine galvanische Trennung realisiert.

Die Systemkomponenten gemäß Erfindung zur Überwachung von Patienten sind durch ein Netzwerk zur Datenübertragung verbunden. Das zugehörige Verfahren verwendet ein hierarchisches Netzwerk. FEN und BEN entsprechen ver­ schiedenen Hierarchieebenen im Gesamtsystem. Medizinische Arbeits­ plätze 9 am Patienten werden als Netzwerkknoten konzipiert. Das Verfahren verwendet für diese medizinischen Arbeitsplätze 9 ein Multitasking-Betriebs­ system 11, insbesondere Windows NT®.

Jeder medizinische Arbeitsplatz 9 ist Schnittstelle zwischen den beiden Hierarchieebenen FEN und BEN (Fig. 2). Das Verfahren ordnet die FEN- Kommunikation und die BEN-Kommunikation zwei getrennten Prozessen zu. Der Mikroprozessor 12 des Netzwerkknotens führt die Prozesse aus. Die Prozesse werden durch das Multitasking-Betriebssystem 11 getrennt. Ausführungsanweisungen für den Mikroprozessor 12 werden in getrennten Adreßbereichen des flüchtigen Arbeitsspeichers 16 abgelegt. Jeder Kommu­ nikationsprozeß kann unabhängig ausgeführt werden. Jeder medizinische Arbeitsplatz 9 ist Schnittstelle zwischen den beiden Hierarchieebenen FEN und BEN. Das Verfahren ordnet der FEN-Konfiguration und der BEN-Kon­ figuration zwei getrennte Prozesse zu. Die Prozesse werden durch das Multitasking-Betriebssystem 11 getrennt. Hierzu wird vom Multitasking- Betriebssystem 11 ein statischer Adreßbereich im flüchtigen Arbeits­ speicher 16 reserviert, solange die Prozesse auf den medizinischen Arbeitsplätzen 9 verfügbar sind. Die die Prozesse kennzeichnenden Ausführungs­ anweisungen werden von jedem permanenten Speicher 15 in den jeweils dazu­ gehörigen flüchtigen Arbeitsspeicher 16 kopiert. Die einem Prozeß zugeordneten Daten sind ausschließlich in dem selben Adreßbereich des jeweiligen Prozesses abgelegt. Jeder Konfigurationsprozeß kann unabhängig ausgeführt werden. Die Architektur und die Umsetzung dieses Verfahrens sieht keine Kommunikation zwischen diesen Prozessen vor.

Die im FEN generierten Daten durchlaufen mindestens einen weiteren Prozeß, um im BEN verfügbar zu sein. Im BEN generierte Daten durchlaufen mindestens einen weiteren Prozeß, um im FEN verfügbar zu sein. Dieser weitere Prozeß ordnet eindeutig jedem ursprünglichen Datenobjekt, das die Schnittstelle passieren soll, ein neues gleichartiges oder erweitertes Datenobjekt zu. Daten des ursprünglichen Datenobjektes werden durch eine Transaktion in das neue Datenobjekt überführt. Dieses neue Datenobjekt steht für die Datenübertragung in der jeweils anderen Hierarchieebene zur Verfügung. Dieser weitere Prozeß, nachfolgend auch Kommunikationsprozeß genannt, stellt die logische Trennung der beiden Netzwerke dar. Die Entkopplung wird durch die Koexistenz von genau einem aktiven Konfigurationsprozeß und genau einem passiven Konfigurationsprozeß sowie mindestens einem Kommunikations­ prozeß erreicht. Als aktiver Konfigurationsprozeß wird hier derjenige Prozeß bei Erweiterung der Anzahl der angeschlossenen Sensoren 7 bezeichnet, der Ursprung einer dynamischen Konfiguration in einem Netzwerk ist. Als passiver Konfigurationsprozeß wird hier derjenige Prozeß bezeichnet, der nach Aktivierung durch den aktiven Konfigurationsprozeß an der dynamischen Konfiguration eines Netzwerkes beteiligt ist.

FEN-Netzwerkadapter 17 und BEN-Netzwerkadapter 18 sind galvanisch voneinander getrennt, wobei eine bidirektionale induktive, elektromagnetische Kopplung besteht. Die Baugruppe zur galvanischen Trennung ist zumindest Teil des zweiten, BEN-Netzwerkadapters 18 und optional ist eine zweite Baugruppe Teil des ersten FEN-Netzwerkadapters 17, und jede Baugruppe befindet sich zwischen der Netzwerksteckverbindung und dem Netzwerktreiberbaustein. Jede Baugruppe besteht mindestens aus zwei Spulen je Übertragungsrichtung, die einen gemeinsamen Spulenkern aus ferromagnetischem Material besitzen. Jede Baugruppe ist in der Regel als integrierter Baustein ausgeführt.

Der passive Konfigurationsprozeß des Netzwerkknotens wird der elektronischen Baugruppe FEN-Netzwerkadapter 17 zugeordnet. Die Zuordnung erfolgt durch das Konfigurieren der Programmierschnittstelle des Netzwerkadapters 17 beziehungsweise 18. Das FEN und BEN sind galvanisch und logisch vollständig getrennt.

Mit dem Löschen des Kommunikationsprozesses wird der Datenaustausch über die logische Schnittstelle hinweg im medizinischen Arbeitsplatz 9 vollständig unterbunden. Ein Löschen des Kommunikationsprozesses hat jedoch keine Auswirkung auf die Verfügbarkeit jeweils des FEN und des BEN. Ein Datenaustausch zwischen den beiden Hierarchieebenen am medizinischen Arbeitsplatz 9 ist nur durch eine Trans­ aktion des Kommunikationsprozesses möglich.

Claims (5)

1. System zur Patientenüberwachung mit folgenden Merkmalen:

• a) Jeweils einem bestimmten Patienten zugeordnete Sensoren (7) sind über mindestens ein zugehöriges medizinisches Endgerät (8) mit genau einem hierarchisch übergeordneten, als Netzwerk­ knoten ausgebildeten medizinischen Arbeitsplatz (9) verbunden,
• b) die medizinischen Arbeitsplätze (9) des Systems sind mit einem hierarchisch übergeordneten, zentralen Arbeitsplatz (10) verbunden und
• c) jeder medizinische Arbeitsplatz (9) weist zwei zugeordnete Netzwerkadapter (17, 18) auf, wobei der eine Netzwerkadapter (17) mit dem mindestens einen zugeordneten medizinischen Endgerät (8) und der zweite Netzwerkadapter (18) mit dem hierarchisch übergeordneten zentralen Arbeitsplatz (10) verbunden ist und wobei mindestens der zweite Netzwerkadapter (18) galvanisch getrennt und induktiv elektromagnetisch gekoppelt ist.

2. System zur Patientenüberwachung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. jeder medizinische Arbeitsplatz (9) genau einen passiven Konfigurations­ prozeß aufweist, welcher der elektronischen Baugruppe FEN-Netzwerk­ adapter (17) zugeordnet ist und mit jedem zugeordneten Endgerät (8) kommuniziert,
• 2. jeder medizinische Arbeitsplatz (9) genau einen aktiven Konfi­ gurationsprozeß aufweist, welcher der elektronischen Baugruppe BEN- Netzwerkadapter (18) zugeordnet ist und mit dem zentralen Arbeits­ platz (10) kommuniziert und
• 3. jeder medizinische Arbeitsplatz (9) mindestens einen Prozeß aufweist, der jedem ursprünglichen Datenobjekt ein neues Datenobjekt zuordnet und die Informationen aus dem ursprünglichen Datenobjekt in das neue Datenobjekt überführt, wobei bei Löschung dieses Prozesses die Datenkommunikation über Hierarchieebenen vollständig unter­ brochen ist.

3. System zur Patientenüberwachung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder medizinische Arbeitsplatz (9) ein Multitasking- Betriebssystem (11), einen Mikroprozessor (12), ein Display (13), manuelle Bedienungselemente (14), einen permanenten Speicher (15) und einen flüchtigen Arbeitsspeicher (16) aufweist.

4. System zur Patientenüberwachung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (7) Meßsensoren für Vitalparameter der Patienten sind.

5. System zur Patientenüberwachung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes medizinische Endgerät (8) einen Analog-Digital-Wandler aufweist.