NO20093315A1 - Metode og system for a male parametre for brystkasse, spesielt ved hjertelungeredning - Google Patents

Abstract

Denne oppfinnelsen angår et system for å overvåke posisjonen av en måleenhet når den plasseres på en person, spesielt på brystet til en person, der systemet innbefatter en drivenhet som genererer et magnetfelt som oscillerer med en forhåndsbestemt frekvens tilpasset til å være posisjonert på den motsatte siden av personen, f. eks. bryst- til ryggdimensjoner, og der målingsenheten er tilpasset til å måle den magnetiske feltstyrken, der systemet inkluderer beregningshjelpemidler for å beregne avstanden mellom målingsenheten og drivenheten.

Description

FREMGANGSMÅTE OG SYSTEM FOR Å MÅLE BRYSTPARAMETERE, SPESIELT UNDER HLR

Denne fremgangsmåten angår et system og fremgangsmåte System for å overvåke posisjonen til en måleenhet når den plasseres på en person, spesielt som en del av en HLR-måling.

Kvaliteten av hjerte-lunge-redning ("cardiopulmonary resuscitation", (CPR)), definert som brystkompresjoner og -ventilasjoner, er essensielt for resultatet av hjertestans. Gallagher, Van Hoeyweghen og Wik, (Gallagher et al; JAMA 1995 Dec 27;274(24): 1922-5 . Van Hoeyweghen et al; Resuscitation 1993 Aug;26(l):47-52; Wik L, et al Resuscitation" 1994;28:195-203) viser henholdsvis at HLR med god kvalitet, utført av tilstedeværende før ankomsten til ambulansepersonellet, kan påvirke overlevelse med en faktor på 3 - 4. Men dessverre blir HLR som oftest utlevert med mindre enn optimal kvalitet, til og med av helsearbeidere i henhold til en nyere studie publisert i JAMA (Wik et al. The Quality of Cardiopulmonary Resuscitation During Out-of-Hospital Cardiac Arrest. Jarna, 19. Januar, 2005 - Vol 293, No 3). De mest vanlige feilene er: Brystkompresjoner utleveres ikke, ventilasjoner utleveres ikke, brystkompresjonsdybden er for grunn, brystkompresjonsraten er for høy eller for lav, ventilasjonsraten er for høy eller for lav, eller oppblåsingstiden er for rask.

Internasjonal konsensus på vitenskap av 2005, publisert i Resuscitation, volum 67, 2005 uttrykker i detalj hvordan HLR bør utleveres for å kunne være effektiv, og hvordan HLR og defibrillering bør brukes sammen. Retningslinjer for brystkompresjoner er ensartede for alle voksne og eldre barnepasienter: Dybde bør være i det minste 4-5 cm, rate bør være i det minste 100/min, og redningsmenn bør ettergi press fullstendig mellom kompresjoner. I realiteten er det imidlertid store individuelle forskjeller mellom de nødvendige kompresjonsdybdene og kreftene avhengig av slike ting som størrelsen av pasienten. Dermed kan retningslinjene i visse tilfeller resultere i suboptimal behandling.

IEP1057451, beskriver Myklebust en sensor for å måle brystkompresjoner. Denne sensoren er gruppert med et akselerometer og en kraftaktivert bryter. En del av systemet er også hjelpemidler til å anslå brystkompresjonsbevegelse som en funksjon av akselerasjon og signaler fra den kraftaktiverte bryteren. Én begrensning ved denne sensoren er at den ikke tilveiebringer en pålitelig måte for å påvise at hver brystkompresjon ble fullstendig ettergitt (begrenset av sensitiviteten til kraftbryteren). Én videre begrensning ved denne teknologien er at presisjonen til systemet avhenger av hva slags underlag pasienten ligger på. For eksempel, når pasienten ligger på en madrass, vil sensoren på toppen av brystet måle både bevegelsen til pasienten på madrassen og kompresjonen av brystet. Lignende drøftinger gjøres i US2004/0210172 og i WO2006/006871 der akselerometre brukes til å overvåke bevegelsene av sengen. Til nå har dette problemet vanligvis blitt løst ved å legge til en stiv plate under pasienten, men selv da er det beviselig at mye av den nedovervirkende kraften påført fører til kompresjon av madrassen så vel som brystet, noe som betyr at ett enkelt akselerometer på toppen av brystet vil overanslå brystkompresjonsdybden da det måler både kompresjonen av madrassen og brystet.

Dermed er det et formål med denne oppfinnelsen å tilveiebringe et nøyaktig hjelpemiddel for å overvåke kompresjonen av brystet til en pasient relativt til ryggen til pasienten, spesielt under HLR, for å kunne tilveiebringe informasjon både om kompresjonsdybden og dimensjonene til brystet, dvs. bryst til rygg-dimensjon, mellom kompresjonene, noe som også gjør det mulig å påvise hvorvidt presset påført brystet blir fullstendig ettergitt mellom kompresjonene. Dette formålet oppnås ved å bruke som beskrevet ovenfor ogkarakterisertsom fremlagt i de uavhengige kravene.

Oppfinnelsen er basert på påvisning av styrken av et oscillerende magnetisk felt generert i en drivenhet fortrinnsvis posisjonert på ryggen til pasienten, der målingsenheten er posisjonert på brystet. På denne måten gjøres målingene ufølsomme for bevegelsene av drivenheten, slik at selv om madrassen blir komprimert under HLR påvirker det ikke målingene. Da påvisningen av magnetisk felt er en velkjent og relativt enkel teknologi kan målingsanordningen være enkel, f. eks. av samme størrelse som de korresponderende anordningene som skal posisjoneres på brystet til pasienten beskrevet i publikasjonene nevnt ovenfor som innbefatter kraftsensorer og/eller akselerometre.

Da den målte karakteristikken er avstanden mellom målingsenheten posisjonert på brystet og bakplaten på ryggen til pasienten tilveiebringer systemet i henhold til oppfinnelsen også et hjelpemiddel for å måle brystdimensjonene i andre situasjoner enn under kompresjoner, og systemet vil også tilveiebringe informasjon om bryst-"modellering" som betyr permanent forandring i bryst-rygg dimensjon forårsaket av brystkollaps, for eksempel på grunn av mekanisk stress fra HLR.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet i detalj nedenunder med henvisning til de medfølgende tegningene, som illustrerer oppfinnelsen som et antall eksempler.

Figur la illustrerer en drivenhet og en måleenhet i henhold til oppfinnelsen

posisjonert med en avstand fra hverandre.

Figur lb illustrerer målingen oppnådd på målingsenheten.

Figur 2a-d illustrerer alternative utførelsesformer av den magnetiske feltdannelsen.

Figur 3 illustrerer en alternativ utførelsesform av systemet.

Figur 4 illustrerer målingsenheten.

I figur la er en utførelsesform av oppfinnelsen vist der en måleenhet 1 er posisjonert med en avstand ovenfor en drivenhet 2. Drivenheten innbefatter en første spole 3 koblet til en strømforsyning (ikke vist) for å generere et magnetfelt som har en kjent feltstyrke 6 som varierer med en forhåndsbestemt frekvens eller innenfor et forhåndsbestemt frekvensområde, og med en kjent amplitude. Den resulterende magnetiske feltstyrken 6 vil være avhengig av avstanden fira drivenheten 2 og også på posisjonen relativt til aksen 7 til det magnetiske feltet. Så lenge målingsenheten 1 er nært feltaksen 7 er feltstyrken 6 avhengig av avstanden fra drivenheten på en forutsigbar måte, da karakteristikkene til et generert magnetisk felt generert av en spole 3 er velkjent.

Da systemet skal brukes på pasienter bør frekvensområdet til det varierende magnetiske feltet fortrinnsvis være i et område der vannet i kroppen til pasienten ikke påvirker målineene vesentlie. oe bør dermed være i området 50-100kHz. Andre områder kan være mulige men vil behøve kalibrering avhengig av effekten av materialet som påvirker den magnetiske feltstyrken.

Drivenheten 2 i figur la innbefatter også en andre spole 5 som påviser feltstyrken ved drivenheten. Dette tillater operatøren å kompensere for tap i feltstyrken f. eks. på grunn av metalliske strukturer nært systemet, slik som en sengeramme av metall. Operatøren kan øke feltstyrken til den sekundære drivspolen påviser den forhåndsbestemt feltstyrken, eller så kan denne prosessen utføres automatisk av et drivkontrollsystem.

Som kan ses fra figur la er dimensjonen til den første spolen 3 valgt for å kunne være stor, i det illustrerte eksempelet sammenlignbar med avstanden mellom drivenheten 2 og måleenheten 1. Den eksakte størrelsen kan variere med bruksområdet men det er fordelaktig om den er tilstrekkelig stor til å lage et hovedsakelig uniformt magnetisk felt over de mulige driftsposisjonene til målingsenheten. På denne måten vil en forskyvning av målingsenheten 1 fra aksen 7 av det magnetiske feltet ha liten effekt på den målte feltstyrken. Dette er åpenbart fra den illustrerte feltstyrken 6 som viser kurver som er hovedsakelig parallelle med drivspolen 3 og dermed bakplaten, madrassen eller sengen som støtter pasienten.

Som er velkjent vil den målte feltstyrken være avhengig av avstanden fra mellom drivspolen 2 og målingsenheten 1, og de resulterende målingene er illustrert i figur lb som viser typiske bølgeformer fira sensoren dersom ingen kraft var påført sensoren i utgangspunktet. Den initielle AP (IAP) representerer dimensjonen av brystet før kompresjon. Tilbakemelding basert på bølgeformen med hensyn på den initielle AP er indikert som 7, som indikerer dybden relativt til den initielle posisjonen av måleinstrumentet 1. Når i bruk blir en såkalt "lenedybde" 8 introdusert som er dybden som måleinstrumentet 1 er posisjonert ved mellom kompresjonene, f. eks. på grunn av at personen som utfører kompresjonene ikke har ettergitt kompresjonskraften fullstendig fra pasienten. Den relative dybden 8 er da dybden, sett bort i fira lenedybden, noe som dermed indikerer kompresjonsdybden mellom maksimums- og minimumsdybde påført pasienten.

Andre måter å oppnå et uniformt felt innenfor arbeidsområdet av målingsenheten 1 er illustrert i figur 2a og 2b. I figur 2a er et antall spoler 3a-3h distribuert over bakplatearealet, og kan være synkronisert for å oppnå et hovedsakelig uniformt felt. Som i den foregående utførelsesformen kan en andre spole 5 implementeres i bakplaten for å måle det lokale feltet i bakplaten, f. eks. for å justere feltstyrken, som enten er utgjort som én av spolene 3a-3h, f. eks. den midtre spolen 3h, eller som er tilveiebragt som en separat og forskjellig spole 5a som illustrert i figur 2b.

I figur 2b er spolene tilveiebragt på et trykt kretskort som spiraler for å kunne lages i en plan struktur. Spiralformen er valgfri og kan med fordel lages som spoler som ikke fullstendig rekker inn i sentrum av spiralen. I figur 2b er en detektorspole som korresponderer med den sekundære spolen i figur 1 tilveiebragt for å kunne justere det magnetiske feltet dersom det utsettes for metallstrukturer etc.

I eksemplene vist i figur 2a og 2b kan hver individuelle spole drives på litt forskjellige frekvenser. Dersom målingsenheten 1 er tilpasset til å skille mellom frekvensene så vel som å måle den relative styrken til signalet på hver frekvens vil det være mulig å beregne posisjonen til målingsenheten i måleområdet da den nærmeste spolen vil ha det sterkeste feltet, etc. Dette kan være fordelaktig for eksempel for å tilveiebringe tilbakemelding til brukeren om posisjonen av målingsenheten og dermed hvor HLR'en utføres i en pasient.

I figur 2c er en løsning som korresponderer til bakplaten illustrert i figur 2a vist som er basert på plane spiralspoler. I henhold til en alternativ utførelsesform kan spolene være tilpasset til å påføre magnetiske felt som oscillerer ved litt forskjellige frekvenser. Måleinstrumentet 1 kan deretter måle feltstyrken eller amplituden ved hver frekvens og ved å påvise hvilken frekvens som har den største amplituden eller feltstyrken, indikerer denne frekvensen hvilke av spolene som er nærmest målingsenheten, som igjen gir en indikasjon på posisjonen av målingsenheten relativt til bakplaten. Figur 2d illustrerer distribusjonen av amplituder og frekvenser i det tilfellet der den midtre spolen 3h emitterer den sterkeste frekvensen fl og avstanden mellom målingsenheten og de andre spolene er lik, noe som dermed indikerer at målingsenheten er i den optimale posisjonen over midten av bakplaten.

I tegningene drøftet ovenfor har det genererte magnetiske feltet en retning 7

hovedsakelig vinkelrett på bakplaten 2 og i retningen fra bakplaten mot arbeidsområdet av målingsenheten. I figur 3 er en alternativ utførelsesform illustrert der en ferrittstav 3b som blir magnetisert av spoler 3 a er tilveiebragt som genererer et magnetisk felt i planet av bakplaten og parallelt med sengen og pasienten 10. Et tilsvarende sett er tilveiebragt i målingsenheten 1 som innbefatter en ferrittstav 4b og to spoler 4a som føler det

magnetiske feltet. I figur 3 er illustrert visende feltvektoren 21.1 dette tilfellet må også målingsenheten være tilpasset til å måle feltet i retningen parallelt med ferrittstaven. Feltstyrken vil ha en hovedsakelig tilsvarende form som illustrert i figur 1 i den illustrerte retningen som har et sirkulært tverrsnitt i lengden av pasienten dersom det ikke forstyrres av sengen eller andre ledende materialer i nærheten.

Måleenheten er illustrert i figur 4 som innbefatter en signalfangende spole 4 som er sensitiv for det magnetiske feltet som varierer innenfor det valgte frekvensområdet. Spolen er koblet til en forsterkerenhet 11, i den illustrerte utførelsesformen som innbefatter en forsterker 12, båndpassfilter 13 og helbølgelikeretter 14, der funksjonene av disse er velkjent for en person øvet i faget, og et sensorbrett 15, som i det illustrerte eksempelet inneholder en AD-konverter 17 og en mikrokontroller 19, som overfører det målte signalet til overvåkingsenheten 21 som kontrollerer systemet via en leder. En digital signalprosesseringsenhet kan vurderes som et alternativ. Lederne kan være en seriell tilkobling og kan også brukes til å motta signaler og/eller strøm fra de eksterne instrumentene 21. Utførelsesformen av målingsenheten i figur 4 inkluderer også akselerometre 16 som kan måle orienteringen av enheten. Dette er fordelaktig da den målte amplituden av det magnetiske feltet vil være avhengig av orienteringen av den signalfangende spolen relativt til det magnetiske feltet, da det måler fluksen gjennom spolen. På denne måten kan det målte signalet kalibreres i henhold til orienteringen av spolen eller et tilbakekoblingssignal kan bli tilveiebragt slik at brukeren kan korrigere posisjonen og orienteringen av målingsenheten.

Andre hjelpemidler for å måle det magnetiske feltet kan også vurderes, slik som Hall-effektsensorer, og som alternativer til lederen som overfører de målte signalene kan andre kommunikasjonshjelpemidler også brukes slik som optiske eller radiosignaler. I tilfellet av et trådløst kommunikasjonssystem kan målingsenheten bli tilveiebragt med et oppladbart batteri koblet til en batterilader eller ved å bruke en laderenhet som trekker energi fra det magnetiske feltet. Det er også mulig å overføre signaler til målingsenheten via det genererte magnetiske feltet, for eksempel ved å modulere frekvensen og filtrere det mottatte signalet ved målingsenheten.

For å oppsummere angår oppfinnelsen et system som bruker et vekselstrøms magnetisk felt til å måle avstanden fra rygg(brett) til bryst(sensor). Systemet er både i stand til å måle både statisk avstand (AP) og modulasjon (dybde) ved å bruke en frekvens der det ikke er noen absorpsjon i vann.

I henhold til den foretrukne utførelsesformen av oppfinnelsen bruker systemet en sens-spole/andre spole i bakplaten for å minimere effekten av metall og for å stabilisere feltstyrken ved å måle feltet i den samme posisjonen som drivspolen og justere det genererte feltet slik at feltstyrken i denne posisjonen er på et egnet og trygt nivå, på en definert verdi på < 1.63 A/m, som anses som et trygt nivå på frekvenser i området 100kHz.

En metallplate kan være tilveiebragt under bakplatedirvspolen for å kunne minimere effekten av metall.

Ett eller flere akselerometre kan brukes i målingsenheten (og /eller bakplaten) for å kunne kompensere for "helning" i én eller flere retninger.

Systemet kan bruke det magnetiske AC-feltet for kommunikasjon mellom plate og sensor ved modulasjon av feltet, eller en radiokommunikasjon mellom plate og sensor for kommunikasjon av forskjellig informasjon slik som platehelning, tilstedeværelse av metall, platens operasjonelle status, etc.

For å minimere energiforbruket til systemet er drives spolene på driverspolens resonansfrekvens. Forskjellige spoleløsninger og fremgangsmåter kan velges og i tillegg til bruken av vekselstrøms magnetisk felt kan akselerasjonsensorer også brukes til å måle bevegelsene av målingsenheten, dvs. kompresjonsdybden. I dette tilfellet kan akselerasjonsenheter også tilveiebringes i bakplaten til å overvåke bevegelsene derav.

Systemet inkluderer overvåkning av instrumenter og programvare for å få informasjon om den målte personen eller objektet, og å analysere informasjonen. Som drøftet ovenfor, når det brukes på en person kan brystdimensjonene finnes og også kompresjonsdybden under HLR. Denne analysen kan også tilpasses til å påvise forandringer i brystdimensj onene før og etter kompresjonene, for å kunne påvise hvorvidt personen som utfører kompresjoner har ettergitt presset fullstendig eller hvorvidt kompresjonene har gjort mer permanente forandringer i brystet, f. eks. kollaps av brystet.

Systemet kan også bli tilpasset til å tilveiebringe visuell eller akustisk tilbakemelding til brukeren basert på den ovenfornevnte analysen, f. eks. med indikatorer på målingsenheten, lydeffekter eller forhåndsinnspilte stemmebeskjeder. Måleenheten kan være trådløs kommunikasjon ved magnetisk felt eller radio og bli ladet via det magnetiske feltet eller en ladende mottaker der den er posisjonert når den ikke er i bruk.

Claims (15)

1. System for å overvåke posisjonen av en måleenhet når den plasseres på en person, spesielt på brystet til en person, der systemet innbefatter en drivenhet som genererer et magnetfelt som oscillerer med en forhåndsbestemt frekvens tilpasset til å være posisjonert på motsatt side av personen, f. eks. bryst-til-ryggdimensjoner, og der målingsenheten er tilpasset til å måle den magnetiske feltstyrken, der systemet inkluderer beregningshjelpemidler for å beregne avstanden mellom målingsenheten og drivenheten.

2. System i henhold til krav 1, hvori drivenheten er en bakplate for posisjonering under en pasient under HLR og der systemet er tilpasset til å overvåke HLR-kompresjonsdybden basert på en sekvens av nevnte posisjonsmålinger.

3. System i henhold til krav 2 hvori nevnte beregningshjelpemidler er tilpasset til å sammenligne de overvåkede kompresjonsdybdene med kjente anbefalte kompresjonsdybder og generere en respons som indikerer kvaliteten av kompresjonene.

4. System i henhold til krav 2, som også er tilpasset til å måle den statiske avstanden mellom kompresjoner.

5. System i henhold til krav 1, hvori drivenheten innbefatter en spole koblet til en vekselstrømkilde.

6. System i henhold til krav 1, hvori den magnetiske feltvariasjonen er i frekvensområdet 50-100kHz noe som dermed unngår absorpsjon i vann mellom målingsenheten og drivenheten.

7. System i henhold til krav 6, hvori drivfrekvensen er resonansfrekvensen til drivenheten.

8. System i henhold til krav 1, hvori drivenheten inkluderer en sekundær magnetisk feltsensor, f. eks. en sekundær spole, som måler den genererte feltstyrken, der systemet også inkluderer justeringshjelpemidler som justerer tilførselen til drivenheten til det genererte feltet oppnår den forhåndsbestemte styrken ved den sekundære feltsensoren, som dermed reduserer påvirkningen av metallobjekter i omgivelsene.

9. System i henhold til krav 1, hvori målingsenheten innbefatter en orienteringsmålende anordning som måler helningen relativt til det magnetiske feltet.

10. System i henhold til krav 9, hvori den orienteringsmålende anordningen er et akselerometer.

11. System i henhold til krav 1, som også innbefatter en kommunikasjons enhet for varierende amplitude av det varierende magnetiske feltet overført av drivenheten, der målingsenheten er tilpasset til å motta et kommunisert signal ved å påvise den varierende amplituden.

12. System i henhold til krav 1 hvori målingsenheten innbefatter et hjelpemiddel for å lagre energi for å ekstrahere energi fra nevnte varierende magnetiske felt og lagre det i nevnte enhet.

13. System i henhold til krav 1 hvori målingsenheten innbefatter et hjelpemiddel for å lagre energi og et koblingshjelpemiddel for kobling til en lader tilpasset til å lade opp hjelpemiddelet for energilagring når det er koblet til en korresponderende lader.

14. System i henhold til krav 1, hvori beregningshjelpemiddelet innbefatter analysehjelpemidler for å sammenligne informasjon om nevnte distanse før og etter brystkompresjoner, for å kunne påvise brystkollaps eller modellering.

15. Bruk av systemet i henhold til krav 1 for å måle dybden av brystet av en ved å måle avstanden mellom målingsenheten og drivenheten.