ITAV20070001A1 - Elettrocardiorianimatore(ecr) - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La sopravvivenza di un essere umano dipende dalla corretta ossigenazione di tutte le cellule di cui esso e' composto. L'ossigenazione viene garantita mediante due meccanismi: la respirazione e la circolazione sanguigna, che vengono realizzate dall'apparato respiratorio e dall'apparato cardiocircolatorio. Affinché' tutto questo meccanismo funzioni correttamente e' necessario che avvengano dei movimenti da parte di due organi fondamentali: il cuore e i polmoni. In condizioni normali questi movimenti avvengono in maniera continua e inconscia 24 ore su 24, 7 giorni su 7 per tutta la vita. Tuttavia a seguito di vari eventi, tra cui trauma, choc elettrico, soffocamento, questi movimenti possono subire una interruzione detta arresto cardiocircolatorio (normalmente all'interruzione di una delle due attività' fra quella respiratoria o cardiocircolatoria segue subito l'arresto dell'altra, pertanto si fa riferimento sempre al termine di arresto cardiocircolatorio). L'interruzione di questi movimenti provoca danni dovuti alla mancata ossigenazione degli organi e se si protrae abbastanza a lungo provoca la morte dell'infortunato. La ripresa spontanea dei movimenti dopo la loro interruzione e' resa difficile dal fatto che gli stessi organi preposti, cuore e polmoni, non vengono adeguatamente ossigenati, cosi' come non vengono ossigenati il cervello e i centri respiratori che sono preposti alla loro regolazione. Pertanto quando queste funzioni vitali si interrompono e' molto importante per la sopravvivenza dell'infortunato che vengano effettuati dei movimenti che consentano di far circolare il sangue e di riprodurre i movimenti respiratori, in modo da garantire la sopravvivenza degli organi stessi ed agevolare la ripresa spontanea ddeellllaa respirazione e del battito cardiaco. Allo scopo II medico o il soccorritore, quando riconosce lo stato di arresto cardiocircolatorio esegue una operazione detta rianimazione cardiopolmonare, consistente nell'eseguire delle compressioni ritmiche sullo sterno del paziente in associazione alle manovre di respirazione assistita, che hanno lo scopo di forzare contemporaneamente la circolazione del sangue e il normale influsso e deflusso di aria nei polmoni.

L'esecuzione della manovra di rianimazione cardiopolmonare richiede una notevole sforzo fisico, che può<*>doversi protrarre anche per decine di minuti. Di conseguenza una persona che non sia continuamente allenata non riesce ad eseguire le manovre se non con una efficacia molto ridotta, e comunque per via del sopraggiungere della stanchezza fisica anche una persona allenata vede ridurre l'efficacia delle proprie manovre dopo non piu' una decina di minuti. Inoltre, la posizione che il soccorritore deve assumere e l'impegno che e' necessario profondere nell'operazione lo mettono in condizioni di non poter eseguire nessun'altra manovra. Per queste ragioni e' sempre esistito l'interesse nello sviluppare apparecchiature in grado di aiutare o sostituire in parte o del tutto il soccorritore in queste manovre.

Una macchina appositamente progettata potrebbe infatti eseguire la manovra di rianimazione cardiaca mantenendo intatta la propria efficacia nel tempo e consentendo al soccorritore di eseguire altre operazioni integrative. Caratteristiche all'uopo desiderabili sono le seguenti:

1) La macchina dovrebbe essere leggera, poco ingombrante e di rapida applicazione sul paziente, in modo tale da rendere piu' precoce l'inizio dell'attività' di rianimazione e aumentare la probabilità' di sopravvivenza dell'infortunato.

2) La macchina dovrebbe essere dotata di una alimentazione il più possibile autonoma o facilmente reperibile in qualunque circostanza. Se infatti la macchina usa sorgenti di energia non facilmente reperibili, il suo utilizzo e' vincolato alla loro disponibilità'. Una macchina che usi, ad esempio, aria compressa avra' bisogno di una bombola o di un compressore per poter funzionare, oggetti non facilmente reperibili fuori da un'ambulanza. Una macchina che funzioni con una batteria entrocontenuta, invece, può' essere trasportata ed utilizzata anche da un medico di base o addirittura potrebbe detenuta da un privato o da personale parasanitario o civile addestrato. L'alimentazione dovrebbe consentire alla macchina di funzionare ininterrottamente per almeno 30 minuti in modo da lasciare un margine di tempo adeguato per reperire fonti energetiche alternative e altri macchinari.

3) La macchina dovrebbe essere in grado di autoadattarsi alle caratteristiche morfologiche del paziente (bambino, adulto, di grande o di piccola corporatura) e dovrebbe essere capace di variare entro ampi limiti il diagramma temporale della forza applicata allo sterno, regolando con precisione: frequenza, forza applicata, corsa massima, forma delle fasi di compressione e di rilascio. In questo modo la macchina diventa applicabile su una grande varietà' di soggetti ed in varie situazioni fisiologiche.

4) La macchina dovrebbe essere in grado di riconoscere i sintomi di ripresa di una attività cardiaca autonoma del paziente, e sospendere automaticamente oppure modificare la manovra di rianimazione in modo tale da coadiuvare ed accompagnare le attività spontanea fino a che questa non ha raggiunto una regolarità ed una intensità tali da garantire la sopravvivenza del paziente. In ogni caso la macchina non dovrebbe agire mai in maniera scoordinata o antitetica rispetto ad una attività' spontanea. In caso contrario la macchina, oltre a sprecare inutilmente l'energia di cui dispone, corre il rischio di ostacolare essa stessa la ripresa delle funzioni vitali da parte del soggetto. Nel tempo varie apparecchiature sono state brevettate e costruite allo scopo di realizzare la rianimazione cardiopolmonare, ma nessuna e' in grado di centrare tutti gli obbiettivi sopra enunciati per via del loro sistema intrinseco di funzionamento. L'apparato descritto nel seguito consegue gli obiettivi enunciati mediante una nuova ed originale combinazione tra algoritmo di gestione, sensoristica, micromeccanica, e conoscenze mediche nel settore rianimazione cardio-circolatoria assistita.

L'apparecchiatura di cui si richiede il brevetto e' in grado, per la prima volta, di effettuare la rianimazione cardiaca regolando il proprio funzionamento sulla base dello stato del paziente. Essa, infatti, non solo dispone di un display che mostra in tempo reale tutte le informazioni sullo stato del paziente (attività elettro-cardiologica, ossigenazione del sangue, frequenza di pulsazione cardiaca ove presente), ma e' essa stessa in grado di usare tutte queste informazioni per regolare il proprio funzionamento interrompendo le compressioni dove il paziente si stia riprendendo. Inoltre grazie alla possibilità' di rilevare tutte queste informazioni l'apparecchiatura può' anche piu' facilmente adattarsi alle caratteristiche morfologiche del paziente adattando la forza e la durata dei cicli di compressione alla corporatura del paziente. Il funzionamento mediante batterìa ricaricabile entrocontenuta consente all'apparecchiatura di funzionare per 30 minuti indipendentemente dalla disponibilità di fonti di energia o di altri macchinari.

La figura 1 mostra una vista in prospettiva dell'apparato, mentre le figure 2 e 3 mostrano lo stesso apparato rispettivamente visto frontalmente e sul lato destro. La figura 4 mostra come l'apparato viene aperto per applicarlo all' infortunato, mentre la figura 5 mostra come viene posizionato l'infortunato all'interno dell'apparato nella fase di rianimazione.

L'apparato e1 costituito da una base 10 che viene posizionata sotto la schiena dell'infortunato, da due bracci laterali 11, da una scatola 14 contenente motore ed elettronica, sostenuta da una piastra orizzontale sorretta dai due bracci laterali 11; dalla scatola 14 fuoriesce il pistone 17 che esegue compressioni sullo sterno dell'infortunato. L'altezza del sostegno orizzontale rispetto alla base e' regolabile, in modo da adattare la macchina alla corporatura del soggetto.

La base 10 e1 collegata al braccio destro mediante una cerniera 21, per cui tutto il blocco superiore può' ruotare, cosi' come si vede nella figura 4. Sul lato sinistro invece, e' presente un meccanismo di aggancio, che e' in grado di mantenere fermo il blocco superiore una volta che l'infortunato sia stato correttamente posizionato sulla base. La base 10 ha una forma leggermente ricurva, e reca superiormente due elettrodi/sensori 16, che servono per la rilevazione della frequenza cardiaca. La scatola 14 contiene il motore, il pistone, la logica di controllo e la batteria. Sulla parte superiore sono presenti il display e la pulsantiera 12, mentre lateralmente sono presenti alcune prese 18,19 e 20 che permettono di collegare: pulsiossimetro, tripode di elettrodi per la registrazione della derivazione DII, cavo di collegamento seriale ad un PC, alimentazione elettrica esterna (12Vcc).

L'apparecchiatura, attraverso il pistone 17 simula le manovre di compressione sul torace eseguite da un operatore umano durante le manovre di rianimazione.

La forza di compressione/rilascio sullo sterno e fornita da un attuatore lineare costituito da un motore elettrico brushless accoppiato internamente ad un<'>asta filettata: la rotazione del rotore del motore viene convertita in movimento traslatorio dell<'>asta (corsa). Il verso di rotazione del motore determina il senso di traslazione dell<'>asta, che, accoppiata allo sterno mediante un tampone opportunamente sagomato, consente di ottenere la sequenza di compressione/rilascio desiderata. L<'>elettronica di pilotaggio del motore consente di regolare tutti i parametri meccanici coinvolti: forza applicata allo sterno, velocita<'>di discesa, velocita<'>di salita, estremi superiore ed inferiore della corsa, numero di cicli al minuto.

La posizione dell<'>asta e la forza applicata vengono acquisite mediante opportuni trasduttori (rispettivamente: cella di carico e potenziometro lineare); in tal modo il microcontroller di gestione può<'>regolare automaticamente, in base alla morfologia del paziente, gli estremi della corsa dell<'>asta e la forza applicata, così da consentire l’espressione dell’attività di pompa cardiaca; questo garantisce una azione di pompaggio energica, ma commisurata alle caratteristiche fisiche del paziente.

L'apparato è inoltre corredato di un sensore per la registrazione della derivazione periferica DII dell'attività elettro-cardiologica , di un sensore per la registrazione della frequenza cardiaca, e, opzionalmente, di un pulsiossimetro da applicare al dito indice del paziente e destinato ad acquisire, quando possibile, informazioni circa il flusso sanguigno e la saturazione di ossigeno nel sangue periferico.

L<'>apparato e<'>dotato di un pannello comandi/visualizzazione, mediante il quale il rianimatore può<'>selezionare diverse modalità<'>operative, regolare manualmente in tempo reale frequenza ed escursione delle compressioni e visualizzare le grandezze misurate.

Il cuore della macchina e<1>costituito da un sistema a microprocessore che riceve in ingresso tutti i parametri rilevati dai sensori e in base a questi decide in che modo pilotare il pistone, tenendo conto delle impostazioni che sono state assegnate da programma o manualmente.

Il microprocessore elabora i dati e decide come pilotare il pistone sulla base di un programma che può<1>essere continuamente modificato e aggiornato in modo da tenere conto delle nuove scoperte nel campo della rianimazione. L'apparecchiatura contiene una memoria interna nella quale viene registrata l'evoluzione temporale dello stato del paziente assieme alle stimolazioni su di esso effettuate, in modo da consentire una successiva analisi su PC dei dati a scopo di diagnosi o di ricerca, contribuendo con ciò<1>essa stessa allo sviluppo di nuove e piu<1>efficaci tecniche di rianimazione.

Nella modalità' automatica piu' semplice di cui e' dotato l'apparato, l'algoritmo adottato e' il seguente: dopo ogni minuto di attivazione, a cui corrispondono 120 compressioni toraciche, segue una pausa di dieci secondi durante i quali avviene il monitoraggio delle funzioni organiche sopraindicate mediante gli appositi sensori. Nel caso venisse registrata una attività cardiocircolatoria spontanea, negli ultimi cinque secondi di valutazione, la macchina interrompe automaticamente la rianimazione, predisponendosi a riprenderla nuovamente nel caso che questa dovesse nuovamente interrompersi o dovesse risultare insufficiente.

Sono previste 3 modalità<'>automatiche, pretarate su 3 diverse taglie di paziente (piccola/media/grande): a ciascuna taglia corrisponde una diversa corsa del tampone ed una diversa forza applicata. Invece, in modalità manuale l<'>apparato esegue senza interruzione la sequenza compressione/rilascio, ma con frequenza e corsa regolabili dal rianimatore mediante appositi tasti. Sono previsti inoltre: un tasto di PAUSA che sospende per 10 secondi la rianimazione, effettua le misure ed aggiorna il display; un tasto di ZERO, che ricerca automaticamente la posizione di riposo del tampone, corrispondente al contatto del tampone con lo sterno del paziente, e con una forza applicata di 100 grammi.

Tutti i parametri operativi (compresi quelli relativi alle 3 modalità<'>automatiche) possono essere modificati mediante il pannello comandi, o da PC esterno, attraverso una porta seriale RS232; in tal modo si rende possibile una evoluzione continua delle caratteristiche operative dell<'>apparato, in base alla esperienza progressivamente acquisita. Anche il software di gestione può<'>essere aggiornato, senza aprire l<'>apparato, mediante la porta seriale RS232, in modo da mantenere l<'>apparato sempre allineato allo stato dell<'>arte nel settore della rianimazione.

L'apparato e' alimentato da una batteria ricaricabile entrocontenuta da 12V, che garantisce una autonomia operativa di almeno 30 minuti in campo. In ambulanza, l'apparato può<'>essere alimentato dalla batteria di bordo; inoltre, con un apposito alimentatore, esso può<1>essere alimentato anche da una comune presa di corrente a 230Vac.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI Il trovato descritto migliora nei seguenti aspetti la tecnica finora utilizzata per la rianimazione cardiopolmonare assistita da mezzi meccanici: 1- Grazie alla sensoristica di bordo ed al comando elettronico del pistone l<'>apparato adegua automaticamente la compressione (sia come forza applicata che come profondità<'>) alla morfologia del paziente, riducendo il rischio di fratture o di stimolazione insufficiente; 2- I sensori consentono di riconoscere la ripresa della attività<'>cardiaca autonoma, arrestando la rianimazione. 3- Grazie alla batteria ricaricabile interna l<'>apparato e<'>completamente indipendente da sorgenti esterne di energia o da gas compressi, cosi<'>da poter essere utilizzato anche fuori ambulanza. 4- La memoria di bordo consente la analisi post-intervento dei parametri clinici del paziente e delle stimolazioni su di esso effettuate, in modo da documentare le attività<'>svolte e contribuire aH<'>affinamento delle tecniche di rianimazione. 5- La riprogrammabilita<'>consente di modificare il comportamento della macchina, in modo da mantenerla sempre aggiornata ai progressi della scienza medica nel settore della rianimazione.