WO2019001849A1 - Vorrichtung und verfahren zur verarbeitung und visualisierung von mittels eines elektro-impedanz-tomographie-gerätes (eit) gewonnenen daten hinsichtlich eines durchblutungszustandes von herz und lunge - Google Patents

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    • G16H50/20—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems

Definitions

  • EIT electro-impedance tomography device
  • the present invention relates to an apparatus and a method for processing and visualizing data of an electro-impedance tomography apparatus (EIT) with regard to a circulation situation of the lung, in particular a blood volume flow into the lung and a blood volume within the lung.
  • EIT electro-impedance tomography apparatus
  • EIT electro-impedance tomography
  • These devices are designed by means of an array of electrodes and provided to generate an image, a plurality of images or a continuous image sequence from an image reconstruction algorithm using signals obtained by means of electro-impedance measurements and data and data streams derived therefrom.
  • These images or sequences of images show differences in the conductivity of various body tissues, such as blood in the lungs and heart, as well as respiratory air in the lung, as well as the heart and lung surrounding skeletal structure (ribs, sternum, spine) in a horizontal plane.
  • These images are useful for assessing conditions of the lungs in terms of perfusion and ventilation, as well as the perfusion of the heart muscle.
  • US Pat. No. 6,236,886 describes an electrical impedance tomograph with an arrangement of a plurality of electrodes, current supply to at least two electrodes and a method with an image reconstruction algorithm for determining the distribution of conductivities of a body, such as bones, skin and blood vessels in a basic configuration with components for signal acquisition (electrodes), signal processing (amplifier, A / D converter), power supply (generator, voltage-current converter, current limitation) and components for control ( ⁇ ).
  • the electrical impedance tomograph provides visualization of changes in conductivity within a course of a cardiac cycle and the monitoring of blood flows in the heart and vessels. It is stated in US Pat. No.
  • 5,807,251 that in the clinical application of the EIT it is known to provide a set of electrodes which are arranged at a certain distance from one another, for example around the thorax of a patient in electrical contact with the skin, and an electric current. or alternately apply voltage input signals between different or all of the possible pairs of electrodes adjacent to each other. While the input signal is applied to one of the pairs of electrodes disposed adjacent to each other, the currents or voltages between each adjacent pair of the remaining electrodes are measured and the obtained measurement data is processed by an image reconstruction algorithm to obtain a representation of the distribution of the specific electrical resistance over a cross section of the Patient to whom the electrode ring is arranged to receive and display on a screen.
  • the EIT is able to differentiate locally, from the impedance differences between air / gas and blood, between ventilation (ventilation) and perfusion (perfusion).
  • ventilation ventilation
  • perfusion perfusion
  • the left ventricle or left ventricle (Ventriculus cordis sinister), or the left main chamber of the heart for receiving oxygen-rich blood from the pulmonary vein is in medical terminology - and in the context of the present application - usually in conjunction with the left atrium ( Atrium cordis sinistrum) as “left heart” or "area of the left heart”.
  • the right ventricle or right ventricle (Ventriculus cordis dexter), or the right main chamber of the heart with inflow of oxygen-poor blood from the systemic circulation (vena cava) is in medical terminology - and in the context of the present application - usually in conjunction with the right atrium (atrium cordis dextrum) is referred to as the "right heart” or "right heart area”.
  • the heartbeat cycles have some variability in the heartbeat rate and are asynchronous to respiration and are different from the respiratory rate.
  • 20151037WO 17.05.2018 US9384549B2 shows an apparatus and method for processing EIT data for improvement in site-specific visualization of lung perfusion.
  • a data processing with temporal synchronization of ventilation-related and perfusion-induced impedance changes results in an improved representation of ventilation and perfusion in a common representation.
  • An interaction, as well as a combination of an electro-impedance tomography (EIT) device with a ventilator is known from US7162296B2.
  • the ventilator is designed to initiate data and image capture on the EIT device. This allows, for example, a time-defined data and image acquisition at special times of ventilation, for example, in an inspiratory or expiratory break to start a data and image capture to minimize the influence of the way the ventilation or the ventilation mode as an effect in the detected To recover the EIT image.
  • the EIT device may determine various parameters or parameters related to the lungs of the patient, to be provided to the ventilator, to allow for the Respirator can make an adjustment of ventilation based on the EIT data, or the various parameters or state variables.
  • Such an adaptation of the ventilation is, for example, an adaptation of the positive end-expiratory pressure (PEEP), the respiratory rate (RR), the inspiratory to expiratory ratio (I: E ratio).
  • US20150216443A1 discloses a device for determining the regional distribution of a measure of lung perfusion.
  • an impedance-tomography unit with a plurality of arranged at the thorax electrodes and connected to the electrodes and for pairwise supply of AC or AC voltage, detection of voltage or current signals and generating an EIT image in the plane of the thorax Electrodes formed control
  • this device has a supply device for the intravenous supply of a conductivity contrast agent.
  • a conductivity contrast agent liquids can be used, the conductivity of which differs significantly from that of the blood.
  • hypertonic saline solutions with concentrations of up to 20% are commonly used.
  • values of a conductivity dilution of regions of the lungs and the heart can be recorded by means of the impedance tomography device (EIT) and displayed, for example, in the form of conductivity dilution curves, as shown in DE 10 2012 214 786 A1.
  • EIT impedance tomography device
  • changes in impedance upon infusion of the contrast agent occur first in the region of the right heart, as well as above and below the arrangement of the EIT electrodes (plane), of the thorax in the region of the right heart, whereupon the contrast agent reaches the region of the right heart leaves in the direction of the lung and there is an impedance change in the plane of the thorax in the region of the lung, after which the contrast medium then flows back into the region of the left heart and then an impedance change in the plane of the thorax in the region of the left heart results.
  • Suitable methods for estimating regional circulatory situations in the lungs are in the scientific literature, for example in an article by Borges, JB, Suarze-Sipmann, F., Bohm SH, Tusman. G., Melo, A., Maripuu, E., Sandström, M., Park, M., Costa El, Hedenstierna, G., Amato M: "Regional lung perfusion estimated by electrical impedance tomography in a piglet model of lung collapse "Journal of Applied Physiology 1 12 (1), January 2012, pages 226-228.
  • the object of the present invention is to specify a device and a method as well as a system for processing and visualizing data obtained by means of an electro-impedance tomography device, which provides a quantifiable evaluation with regard to a circulation situation of the lung.
  • a further object that is closely related to this task results therefrom, on the basis of data provided by an electro-impedance tomography device or with the aid of an improved electro-impedance tomography system, an improvement in regional evaluability with regard to the perfusion of areas to achieve the lungs and areas of the heart.
  • the object is further achieved by a device suitable for carrying out the method with the features of claim 12.
  • the method may also be provided as a computer program or a computer program product, so that the scope of protection of the present application also extends to the computer program product and the computer program.
  • a method according to the invention data obtained by means of an electro-impedance tomography device are processed in a sequence of steps, so that a quantifiable evaluation with regard to a circulation situation of the lung is made possible.
  • the method according to the invention for processing and visualizing data obtained by means of an electroimpedance tomography device (EIT) with regard to perfusion of the heart and lungs of a patient is subdivided into a sequence of steps with the following steps:
  • Providing an amount of data at pixels with impedance signals which includes a superposition of heart-specific signal portions in areas of the lung, the heart or the thorax with signal components which a spread of a predetermined amount of liquid indicator solution in areas of the lung, the heart or the thorax during a breath-holding phase represent on
  • CRIC heart - specific impedance changes
  • CRIC heart-specific impedance variation data
  • a data set of the two location-specific data sets indicates a subset in the data set at pixels with impedance signals in which a blood volume flow from the lung to the heart is directed and another data set of the two location-specific data sets a subset in the data set at pixels with impedance signals indicated, in which a blood volume flow is directed from the heart to the lungs,
  • EIT data are to be understood as the following signals or data:
  • EIT raw data i. measuring signals detected by an EIT device by means of a group of electrodes or by means of an electrode belt, such as voltages or currents associated with electrodes or groups of electrodes or positions of electrodes or groups of electrodes on the electrode belt.
  • EIT image data i. Data or signals obtained from the EIT raw data using a reconstruction algorithm that reflects local impedances, impedance differences, or impedance changes of areas of the lung or areas of the lungs and heart of a patient.
  • Classified EIT data i. EIT image data or signals pre-sorted or pre-classified according to predetermined criteria.
  • the classification may be, for example, a typified division into EIT data or signals representing cardiac and perfusion-related impedances, impedance differences, or impedance changes, and EIT data or signals representing ventilation-related impedances, impedance differences, or impedance changes (ventilation
  • EIT data i. EIT image data or signals pre-sorted or pre-classified according to specific predetermined criteria.
  • a special classification can be, for example, a division into EIT data or signals which are essentially perfusion-related (Perfusion Related)
  • the EIT data may have been generated under special conditions of the signal acquisition.
  • Specific conditions of the signal detection arise, for example, from the boundary conditions of respiration and ventilation in connection with the supply (dosage) and administration (administration) of the predetermined amount of liquid of the indicator solution in the bloodstream.
  • Predetermined fluid levels of indicator solution or indicator solution solutions are referred to in clinical usage as a bolus or as a bolus amount.
  • Suitable locations on the body of the patient for delivery and administration of the predetermined amount of liquid of the indicator solution into the bloodstream are venous blood vessels. Either the administration is central venous, for example via a central venous catheter or via the proximal lumen of a Swan-Ganz catheter, or the administration takes place peripherally, for example via the arm veins.
  • Suitable indicator solutions have a conductivity contrast to the blood.
  • Suitable indicator solutions are, for example, saline solutions. At a concentration other than 0.9%, the osmotic concentration (osmolarity) of this contrast agent is different than that of the blood, so saline solutions should be used with care. When measuring with this indicator, the amount applied, the number of repetitions for averaging and the concentration should therefore be as low as possible.
  • the EIT data may be limited to the particular observation period or may have been obtained as a subset of a data set acquired over a longer period of time from impedance values or values or data derived from impedance values.
  • the period of observation may result in contexts of respiration and / or respiration and / or in connection with the delivery and administration of the predetermined amount of liquid of the indicator solution into the bloodstream.
  • the start time t start is characterized by an absolute deviation
  • the end time t end is characterized by the approximation of the relative impedance curve Z (t) to the reference time curve B (t), characterized by a substantially constant time absolute deviation
  • the end-of-life condition after administration of the indicator solution is an equilibrium condition characterized by the completion of all dynamic processes and cardiovascular compensatory processes.
  • Variant B a time interval [t rH , start, tm, end] from the beginning to the end of an absolute deviation in the impedance time course Z rH (t) compared to the reference time course B rH (t) (baseline).
  • Variant C in a coordinated operation of EIT with infusion device, for example designed as a manual infusion, manual or automatic syringe or peristaltic pump, or as a so-called power injector results as a variant of a period of a period of observation, a predetermined time interval, definable as a predetermined time interval starting from manual or automated metering of the indicator solution (bolus) with a dosing period of a few seconds, for example two to five seconds until the expiration of a predetermined time interval, for example thirty to fifty seconds, or alternatively, until detection of an end time t end or t 1H end calculated according to formula 2 or formula 4.
  • Coordinated operation of the EIT device and ventilator makes it easier to design analysis periods without respiratory activities of the patient or operation of the respirator by the ventilator having an effective impact on data volume data with impedance signals which may exert a superposition of heart-specific signal components in regions of the lung, the heart or the thorax with signal components which represent a propagation of a predetermined amount of liquid of an indicator solution in regions of the lung, the heart or the thorax.
  • a breath hold maneuver may be configured during the inspiratory hold maneuver or expiratory hold maneuver or as a change in a pressure controlled ventilation mode to a constant pressure level (CPAP) breathing mode.
  • CPAP constant pressure level
  • a breath hold maneuver can be implemented as a coordination between an EIT device and a respirator in the following way:
  • Step 1 On the ventilator is turned on by the user
  • Step 2 A perfusion measurement is started on the EIT device
  • Step 3 The EIT device sends a request to start a
  • Step 4 The ventilator initiates the breath hold maneuver
  • the indicator solution is administered either directly following or after a fixed short waiting time or after a detection of a stable reference time course B Z i... N (t) (stable baseline) in an impedance time course (t), which is indicative of a larger number of picture elements in the EIT picture.
  • the start of the injection can also be automated.
  • an inclusion of a controllable infusion source allows such or further automation.
  • EIT data and image acquisition with a synchronization of the administration or administration of the indicator solution (bolus) with a respiratory maneuver, so that the amount of data provided at pixels with impedance signals representing a superposition of heart-specific signal components in regions of the lung, the heart or the thorax with signal components which represent a propagation of a predetermined amount of liquid of an indicator solution in regions of the lung, the heart or the thorax on the basis of the Impedance tomography device (EIT) data adjusted over a within a period of observation waveform by the way the coordination of EIT device, syringe pump and ventilator to a suitable analysis period, without that a sorting or Nachbear necessary for the analysis of the analysis period during the period under consideration.
  • the provision of the data volume which represent information regarding at least one heart function, in particular a heart rate
  • 20151037WO 17.05.2018 be provided by various devices or device constellations that are configured to detect a pulsatile reading, for example from a
  • ECG electrocardiogram
  • EIT device with integrated functionality for measuring or determining an oxygen saturation, or oxygen partial pressure measurement by means of photoplethysmography (Sp0 2 ).
  • the provision of the amount of data which represent the information regarding at least one cardiac function, in particular a heart rate, can be effected by means of a direct data connection of the providing device, for example by means of an electrical or optical serial (RS232, RS485, USB, IRDA) or parallel (IEEE488).
  • RS232, RS485, USB, IRDA or parallel
  • GSM telemetric data transmission
  • the provision of the amount of data which represent the information regarding at least one heart function, in particular a heart rate, but may alternatively by a data coordination in a data network (network, server network, intranet, Internet, cloud) on various components (servers, routers, switches , Hubs) of a data network (LAN, WLAN), for example in the form of a patient area network (PAN) with optional connection to a patient data management system (PDMS) in the hospital or in a network of several hospitals wired, wireless or optical (fiber optic network ) respectively.
  • PAN patient area network
  • PDMS patient data management system
  • Such a "Patient Area Network (PAN)" is described in US 2008/000479 A1.
  • the heart rate may be determined based on the amount of data at pixels as follows:
  • a signal representative of a mean or average of all elements or a subset of the data set is taken from the heart specific impedance change (CRIC) data set a suitable subset determined.
  • CRIC heart specific impedance change
  • a power density spectrum is calculated from the data volume at pixels with impedance signals, and the heart rate in a characteristic frequency range, preferably by means of a robust method, is determined from the power spectrum.
  • a characteristic frequency range in a physiologically meaningful range for an adult is a frequency range above a characteristic frequency of 0.67 Hz, which corresponds to a heart rate of 40 beats per minute.
  • a typical frequency range in a physiologically sensible range is a frequency range above a characteristic frequency of 2 Hz for a child of 2 years of age, which corresponds to a heartbeat rate of 120 beats per minute.
  • a robust methodology for example, is a parametric approach of autoregressive model estimation, such as in a scientific paper by Takalo R .; Hytti H .; Ihalainen H.: “Tutorial on Univariate Autoregressive Spectral Analysis", Journal of Clinical Monitoring and Computing, 2005, 19: pages 402-404, in which the nature of the signal processing, in particular the choice of the spectral analysis or transmission / Barrier areas of filters derived from the data set with information regarding the at least one cardiac function, in particular based on the heart rate or the pulse rate of the heart
  • an amplitude spectrum or an amplitude density spectrum is calculated, for example by using a fast Fourier transformation (FFT).
  • FFT fast Fourier transformation
  • a power spectrum may also be used to determine the amount of data indicative of a relative distribution of signal power or power density or a relative amplitude distribution of the heart-specific impedance signals in a predetermined frequency range, at an interval around the typical and known Heart rate, the values of the data set are summed up or averaged.
  • the time or phase information of the cardiac activity in areas of the lung, the heart or the thorax can be determined on the basis of the phase spectrum, which, for example, as previously described for the amplitude spectrum, was also calculated by using an FFT. These values of the phase spectrum are averaged analogously to the amplitude spectrum in an interval around the typical and known heart rate.
  • a similarity measure may be determined in pairs between all or a plurality of elements of the data volume with cardiac impedance changes (CRIC), for example, a similarity measure
  • 20151037WO 17.05.2018 which can be determined by means of a determination of a linear correlation coefficient on the basis of elements of the data set with heart-specific impedance changes (CRIC).
  • CRIC heart-specific impedance changes
  • the determination of two location-specific data sets classified according to an evaluation criterion on the basis of the data set which indicates the relative distribution of power or power density or the amplitude distribution of the heart-specific impedance signals and / or on the basis of the amount of data with time or phase information which indicates the heart activity in Indicated areas of the lungs, the heart or the thorax, is carried out such that an approach is selected as the basis for the evaluation criterion, wherein a set of elements in the image, ie within the pixels of the original data set, forms a contiguous area.
  • Each element of the original data set of pixels is respectively assigned an entry from the data set which indicates the relative distribution of power or power density or the amplitude distribution of the heart-specific impedance signals and / or the data set with time or phase information or the measure of similarity .
  • the amount of data which indicates the relative distribution of power or power density or the amplitude distribution of the heart-specific impedance signals and / or the amount of data with time or phase information, or the similarity measure indexed in the course of the further description also a shortened expression and Notation is used as "data quantity of the relative amplitude or power distribution” or "data quantity with time or phase information or similarity measure", “data quantity with similarity measures” or "data quantity with time or phase information”.
  • the determination of the location-specific amount of data in which a blood volume flow is directed from the right heart to the lung, can be determined as the amount of elements that form a contiguous area in the image, ie within the pixels of the original data set, and their entries in the data volume the relative amplitude or power distribution exceeds a certain proportion of a predetermined maximum value, for example exceeds a proportion of 40% or 50% of the maximum value of the relative amplitude or power distribution.
  • An area among all image-related areas is selected on the basis of further information, for example an area for which a certain probability results based on studies, examinations and evaluations of a large number of patient data.
  • the determination of the site-specific amount of data, in which a blood flow is directed from the right heart to the lung can be determined in a first alternative variant as the amount of elements that form a coherent area in the image, ie within the pixels of the original data set, and whose entries in the data quantity of the relative amplitude or power distribution exceed a certain proportion of a predetermined maximum value, for example exceed a proportion of 5% or 10% of the maximum value of the relative amplitude or power distribution and their entries in the data quantity with time or phase information , or similarity measure in a certain interval of lie, or whose entries the similarity measure for at least one other element of the contiguous area exceeds a predetermined value.
  • an area is selected from among all the areas in the image, in which the sum of the entries in the data quantity of the relative amplitude or frequency Power distribution is maximal
  • An area is selected from among all image-related areas, which contains the most pixels
  • 20151037WO 17.05.2018 An area among all image-related areas is selected on the basis of further information, for example an area for which a certain probability results based on studies, examinations and evaluations of a large number of patient data.
  • the determination of the location-specific amount of data, in which a blood volume flow is directed from the right heart to the lung, can be determined in a second alternative variant as the set of elements that form a coherent area in the image, ie within the pixels of the original data set, and whose entries in the data quantity of the relative amplitude or power distribution exceed a certain proportion of a predetermined maximum value, for example exceeds a proportion of 5% or 10% of the maximum value of the relative amplitude or power distribution and their entries in the data volume with time or phase information are related to entries of signals indicative of cardiac activity, such as time periods in ECG data with significant signal elements, such as the so-called "R-wave” or the so-called "QRS-complex".
  • the determination of the location-specific amount of data in which a blood volume flow from the lung is directed into the area of the left heart, is determined as the amount of elements that form a coherent area in the image, ie within the pixels of the original data set, and their entries in the amount of data of the relative amplitude or power distribution exceeds a certain proportion of a predetermined maximum value, for example, exceed a proportion of 5% or 10% of the maximum value of the relative amplitude or power distribution.
  • the entries in the data set with time or phase information relate to the period of cardiac activity T He art phased from 0.45 * T H ean to 0.55 * T H eaii and thus arise in relation to elements of the amount of data, in which a blood flow is directed from the heart to the lungs, this phase position can, for example, alternatively based on a phase shift relative to the so-called "R wave” or the so-called "QRS complex" in ECG data are determined, wherein in addition to the reference to the period nor the time period (preejection time) between excitation and start of the contraction main chamber chamber is taken into account,
  • the similarity measure of these entries in relation to elements of the data set in which a blood volume flow is directed from the heart to the lungs is such that a particularly low similarity is given, for example a linear correlation coefficient. 0.7 is given
  • An area among all image-related areas is selected on the basis of further information, for example an area for which a certain probability results based on studies, examinations and evaluations of a large number of patient data.
  • the determination of the measure which indicates a perfusion state of the lung and the determination and provision of the first control signal which indicates the measure indicating the perfusion state of the lung is based on the determined two location-specific data sets and on the basis of the data set of pixels with impedance signals ,
  • the determined two location-specific data sets represent a region of interest (ROI A) in which a blood volume flow from the lungs to the heart is directed and an area of the heart (ROI B) in which a blood volume flow from the heart directed to the lungs.
  • ROI A represents the so-called pulmonary circulation
  • ROI B represents the so-called pulmonary circulation
  • the cycle in which oxygen-depleted and carbon dioxide-rich blood is conveyed from the heart to the lungs and oxygen-rich and carbon dioxide-depleted blood to the C0 2/0 2 -Gas protector in the lung to the Heart is promoted back and is promoted from there into the so-called systemic circulation for supplying organs and muscles with oxygen in the body.
  • the first control signal can be used for output to a display unit connected directly or indirectly to the EIT device, relaying in a data network system, data network (LAN, WLAN, PAN, cloud).
  • a data network system data network (LAN, WLAN, PAN, cloud).
  • CRIC heart-specific impedance changes
  • the two site-specific data sets or the two site-specific and flow and perfusion-specific data sets are processed in the following manner for a further refined determination of the measure which indicates a perfusion state of the lung, wherein a determination of a blood volume flow (PBF) as exemplary refinements of refined determinations the lungs and / or a determination of a blood volume (PBV) within the lungs are advantageous.
  • a particularly robust approach for further refined determination of the measure, which indicates a perfusion state of the lung is based for example on an estimate of the so-called residual function by means of deconvolution.
  • Deconvolution refers to the reversal of the convolution operation (convolution). Deconvolution is used in image processing for sharpening images, for example.
  • these EIT images and in particular in the context of the present invention are also based on a series of EIT images which Dilution) of the administered indicator solution through tissue in the thorax, ie through lung areas and heart areas, or represent image processing routines based on deconvolution.
  • the underlying indicator dilution theory has already been described in connection with cerebral perfusion imaging based on time series of radiological procedures with contrast administration. In particular, Paul Meier and Kenneth L.
  • Zierler "On the theory of the indicator-dilution method for measurement of blood flow and volume", Journal of Applied Physiology, 1954, 6 (12): 733-743, Yoshiharu Ohno, Hiroto Hatabu, Kenya Murase, Takanori Higashino, Hideaki Kawamitsu, Hirokazu Watanabe, Daisuke Takenaka, Masahiko Fujii, and Kazuro Sugimura:
  • the one site-specific and flow and perfusion-specific data set represents the impedance timing in an afferent vessel
  • that data set can be considered an input to a dynamic system, often referred to as a "arterial input function" (AIF)
  • AIF arterial input function
  • the course of an impedance change Z R0I (t) in a considered region (region of interest, ROI) in response to the course of the arterial input function can therefore be described as convolution of the AIF Z AIF (t) with the residual function R 0 R (t):
  • perfusion distributions have hitherto only been determined as relative perfusion distributions via the time derivative as described, for example, in Borges, JB, Suarze-Sipmann, F., Böhm SH, without the determination of an arterial input function (AIF).
  • the mean transit time (MTT) is another parameter that is commonly used for the characterization of a perfusion state:
  • Another common perfusion parameter is a time T max at which the residual function (formula 5) reaches its maximum.
  • the parameters do not characterize the perfusion state of a region in the lung, but rather the state of the entire lung.
  • the above-described calculations of the measure describing a perfusion state of the lung (PBF, PBV, and MTT) when computed over the above Residual function mentioned above can also be performed on the basis of the total signal component in the respective selected regions (ROI), that is to say not only on the basis of the flow and perfusion-specific component caused by the indicator solution.
  • a period of time which characterizes the residence time of the indicator solution in the pulmonary circulation serves as analysis period within the observation period.
  • the beginning of this period is the initial detection of a change in the flow and perfusion specific portion of the EIT data, for example, in connection with variants A, B, C of observation periods in connection with the supply and administration of the predetermined amount of liquid of the indicator solution is characterized as a significant global impedance change or as a local significant impedance change in the region of the right heart at the beginning of the inflow of the indicator solution.
  • a time is chosen at which the indicator solution has left the pulmonary circulation, again giving a steady state value of the flow and perfusion specific portion of the EIT data, ie no significant global impedance change or local significant change in impedance in the range of the left heart.
  • an impedance distribution typically sets in which substantially corresponds, apart from an offset shift, to the impedance distribution which was present before or at the beginning of the analysis period.
  • the analysis period can be defined using the heart rate. In the case of an instantaneous or averaged heart rate, which is increased in comparison with the reference state, the analysis period is shortened accordingly, and correspondingly prolonged at a lower heart rate.
  • a determination and provision of a second control signal on the basis of the two location-specific and flow and Perfusionsspezifischen data sets.
  • the second control signal can be used directly for visualization on a display unit, without the need for further inclusion of provided EIT data, ie the amount of data at pixels with impedance signals. Therefore, the use of the two site specific and flow and perfusion specific data sets is beneficial.
  • the second control signal may be used for output to a display unit directly or indirectly connected to the EIT device, transfer to a data network (LAN, WLAN, PAN, cloud).
  • LAN local area network
  • WLAN wireless local area network
  • PAN personal area network
  • a separation into site-specific, flow and perfusion-specific data sets takes place.
  • Signal separation for determining flow and perfusion-specific data quantities is carried out, for example, in the manner described and described in US Pat. No. 9,384,549 BB.
  • a determination and provision of a blood volume flow (PBF) by the Lung and / or blood volume (PBV) within the lung in a further step after the determination of the two site-specific data sets or the two site-specific, flow and perfusion-specific data sets as a measure which indicates the perfusion state of the lung, a determination and provision of a blood volume flow (PBF) by the Lung and / or blood volume (PBV) within the lung.
  • PPF blood volume flow
  • PBV blood volume
  • PPF blood volume flow
  • PBV blood volume
  • the third control signal may be used for output to a display unit directly or indirectly connected to the EIT device, relayed to a data network (LAN, WLAN, PAN, cloud).
  • a data network LAN, WLAN, PAN, cloud
  • a common data set of ventilation-specific signals with the data quantity at picture elements which includes the superposition of heart-specific signal components in regions of the lung, the heart or the thorax with signal components representing the propagation of the predetermined amount of liquid of an indicator solution in regions of the lung, the heart or the thorax represents a signal separation from the common data set for providing the data set at pixels with impedance signals.
  • a comparison is made of the ascertained data quantity which indicates a relative power distribution / amplitude distribution of the heart-specific impedance signals in a predetermined frequency range and the measure which indicates the perfusion status of the lung with the aid of at least one comparison value.
  • the at least one comparison value may be formed as a single comparison value or from a combination or from combinations of comparison values from a group of comparison values Specifically, a data amount determined in advance of the ascertained data quantity or a measure of the same patient determined temporally before the determined measure, a data quantity determined temporally before the ascertained data set or a measure of another patient determined temporally before the determined measure or a mean typical data set or a mean typical measure of a class of patients.
  • a fourth control signal is determined and provided which contains information regarding the situation of the patient as a deviation of a current patient situation from a desired or normal situation, a classification of a patient
  • the fourth control signal may be used for output to a display unit directly or indirectly connected to the EIT device, relayed to a data network (LAN, WLAN, PAN, cloud).
  • a data network LAN, WLAN, PAN, cloud
  • a visualization with information regarding a local two-dimensional or three-dimensional position of the two location-specific and / or the location-specific, flow and perfusion-specific data sets takes place Area of the heart, lungs or thorax in a frontal or transverse view of the lung or the heart.
  • the visualization preferably shows the site-specific and / or site-specific, flow and perfusion-specific data sets in the region of the heart in a pictorial representation as marked areas (ROI A, ROI B), (ROI A ', ROI B') in a transversal View of the lungs.
  • the transverse view represents a horizontal section in the plane of the electrodes arranged at the thorax.
  • the visualization preferably shows the blood volume and / or the blood volume flow as numerical values, in the form of diagrams, for example bar graphs, in relation to comparative values of blood volumes and / or blood volume flow, as temporal course of the blood volume and / or blood volume flow or temporal course of changes of the blood volume and / or blood volume flow in a graphical representation of a curve or time course.
  • a system according to the invention for processing and visualizing data of an electro-impedance tomography device (EIT) with regard to a circulation situation of the lung is provided.
  • EIT electro-impedance tomography device
  • the advantages described for the method according to the invention can be achieved in the same or a similar manner with the device for carrying out the method according to the invention or the system according to the invention, as well as the described embodiments of the device or the system.
  • the described embodiments and their features and advantages of the method are transferable to the device and the system, as well as the described embodiments of the device and the system are transferable to the method.
  • the corresponding functional features of the method are in this case formed by corresponding physical modules of a device, in particular by hardware components ( ⁇ , DSP, MP, FPGA, ASIC, GAL) which, for example in the form of a processor, have a plurality of processors ( ⁇ , ⁇ , DSP) or in the form of instructions in a memory area which are processed by the processor.
  • the device according to the invention for carrying out the processing and visualization of data obtained by means of an electro-impedance tomography device (EIT) for a quantifiable evaluation with regard to a perfusion situation of the lung
  • the inventive device is designed by means of the data input unit to receive data.
  • the data input unit preferably has interface elements, such as amplifiers, A / D converters, components for overvoltage protection (ESD protection), logic elements and other electronic components for wired or wireless reception of data and signals, as well as adaptation elements, such as code or protocol Conversion elements for adapting the signals and data for further processing in the control unit.
  • interface elements such as amplifiers, A / D converters, components for overvoltage protection (ESD protection), logic elements and other electronic components for wired or wireless reception of data and signals, as well as adaptation elements, such as code or protocol Conversion elements for adapting the signals and data for further processing in the control unit.
  • the control unit is for processing the data obtained by means of an electro-impedance tomography apparatus (EIT) for a quantifiable evaluation, preferably as a calculation and control unit, e.g. configured in the form of a microcontroller ( ⁇ ) or microprocessor ( ⁇ ) with additional functions.
  • EIT electro-impedance tomography apparatus
  • ⁇ microcontroller
  • ⁇ microprocessor
  • the control unit is equipped with functions for data processing, functions for coordinating data volumes, as well as for the coordination of data calculations and functional and computational processes, for example in the form of source code in a high-level programming language (C, Java, Algol, Fortran) or a machine language (Assembler ) in one of the control unit associated data memory (RAM, ROM, EEPROM) or storage medium (hard disk, USB stick) are configured, the present invention with processing and visualization of data of an electro-impedance tomography device (EIT) in terms of a circulatory situation of Lungs, in particular a blood volume flow into the lungs and a blood volume within the lungs into practice.
  • EIT electro-impedance tomography device
  • control unit has elements for data processing, calculation and sequence control, such as microcontroller ( ⁇ ), microprocessors ( ⁇ ), signal processors (DSP), logic devices (FPGA, PLD), memory devices (ROM, RAM, SD-RAM) and combination variants thereof, for example in Form of an "embedded system".
  • the data output unit is designed to generate and provide output signals and / or control signals.
  • the output signal is preferably configured as a video signal (eg Video Out, Component Video, S-Video, HDMI, VGA, DVI, RGB) on a display unit connected to the output unit wireless or wired (WLAN, Bluetooth, WiFi) or on the Output unit itself, a graphical,
  • an amount of data at pixels with impedance signals which comprises a superposition of heart-specific signal components in regions of the lung, the heart or the thorax with signal components which a spread of a predetermined amount of liquid of an indicator solution in areas of the
  • a provision of a data set which represents information regarding at least one cardiac function, in particular a cardiac rate, takes place by means of the data input unit,
  • a determination of a data volume with heart-specific impedance changes with information indicating a pulsatile cardiac activity, in particular a heart rate or heart rate in areas of the lung, heart or thorax on the basis of the amount of data at pixels and on the basis of Amount of data with information regarding the at least one cardiac function, in particular on the basis of the heart rate or the pulse rate of the heart,
  • CRIC heart-specific impedance changes
  • a determination of an amount of data which indicates a relative distribution of a signal power or power density or a relative amplitude distribution of the heart-specific impedance signals in a predetermined frequency range based on the data volume with heart-specific impedance changes (CRIC) with information indicating the pulsatile cardiac activity he follows,
  • control unit by means of the control unit, a determination of a dataset which a time or phase information of the heart activity in areas of the lung, the heart or
  • 20151037WO 17.05.2018 indicated on the basis of the data volume with heart-specific impedance changes (CRIC) with information which indicates the pulsatile cardiac activity, in particular a heart rate or a pulse rate of the heart in areas of the lung, the heart or the thorax,
  • CRIC heart-specific impedance changes
  • Blood flow is directed from the heart to the lungs occurs
  • a system according to the invention for processing and visualization of data obtained by means of an electro-impedance tomography apparatus (EIT) with regard to a perfusion state of the heart and lungs is provided.
  • the inventive system has a control module with the features, properties and components of the device according to the invention described above, ie data input unit, control unit and data output unit, as well as a dosing to a gift, or dosage or administration of an indicator solution, a ventilation module and an EIT module an electrode assembly.
  • the system according to the invention allows the coordination between the EIT module and the ventilation module described in practice to be coordinated and controlled by the control module with the administration of the indicator solution, the breathing maneuver and the EIT data acquisition, with start and duration over the observation period ,
  • EIT electrical impedance Tomography device
  • the ventilation module and the EIT module can be designed as a structural unit or a structural device assembly.
  • the ventilation module, the EIT module and the dosing module can be designed as a structural unit or a structural device assembly.
  • the control unit can be designed as an element of the ventilation module or the EIT module.
  • the control module can be designed as a separate structural unit which is connected in a data network (cloud), for example in a data network (LAN) with the other components ventilation module, EIT module and dosing.
  • Further components may be included in the data network and thus data and information indicating conditions of the heart or the cardiovascular system such as pulse, blood pressure, oxygen saturation, respiratory gas parameters, blood gas values and which of the control module for coordinating the interaction of the components Ventilation module, EIT- Module and dosing module are used provide.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a flowchart for a
  • Figures 2a to 2e further embodiments of the flowchart of Figure 1
  • Figure 3 is a schematic representation of an arrangement of EIT device with
  • Electrode assembly and syringe pump to a patient and
  • Figure 4 is a schematic representation of a medical device system with an EIT device.
  • FIG. 1 shows a flow chart which shows a processing and a visualization of data obtained by means of an electroimpedance tomography device (EIT) with regard to a blood flow to the heart and lungs of a patient.
  • the processing is shown by way of a step sequence 1 which starts with a start 100 and ends with a stop 999.
  • an amount of data at pixels 1 10 is provided with impedance signals, which contains a superposition of heart-specific signal components with signal components, which represents a propagation of a predetermined amount of liquid 55 ( Figure 3, Figure 4) of an indicator solution.
  • the amount of data at pixels 1 10 thus has data representing a superposition of heart-specific signal components in areas of the lung, the heart or the thorax, with signal components representing the propagation of the amount 55 ( Figure 3, Figure 4) of the indicator solution in the areas of the lungs, the heart or the thorax.
  • the spread of the quantity 55 (FIG. 3, FIG. 4) of the indicator solution results from the fact that during a collection of data 3 (FIG. 3) with an electroimpedance tomography device 30 (FIG.
  • the predetermined amount of liquid 55 of the indicator solution is injected into the bloodstream of the patient 35 (FIG. 3) on a patient 35 (FIG. 3) the predetermined amount of liquid 55 of the indicator solution is injected into the bloodstream of the patient 35 ( Figure 3).
  • the injection of the amount 55 of the indicator solution by means of an invasive infusion supply 81, for example in the form of a saline solution, can be given via a central or peripheral venous catheter.
  • the dose is via a lumen of a Swan-Ganz catheter
  • Typical access routes are blood vessels on the neck of the patient 35, such as the internal jugular vein. If the amount of data at pixels 1 10 with impedance signal during a time period without a breathing activity, be it inhalation or exhalation of the patient 35 ( Figure 3), is detected, then the amount of data 1 10 contains no effects of respiration or ventilation.
  • the data set 110 in this case thus contains no variation in the impedances or impedance differences which indicate the ventilation situation of the patient's lung 35 (FIG. 3).
  • a duration of time without respiratory or respiratory effects is effected in the course of mechanical ventilation by means of a so-called respiratory maneuver.
  • the ventilation is controlled for a predetermined duration, be it in a temporal relationship with the inspiratory or expiratory pause of ventilation, so that breathing gas neither flows into the patient's lungs nor out of the patient's lungs.
  • the data set at pixels 110 with impedance signals contains only the heart-specific signal components and the signal components which are influenced by the propagation of the amount 55 (FIG. 3, FIG. 4) of the indicator solution with the air circulation through the patient's heart and lungs 35 (FIG. 3) ,
  • the propagation of the set 55 (FIG. 3, FIG. 4) of the indicator solution thus represents, as it were, a predetermined maximum time frame of the observation period for the further processing of the data set at pixels 110 with impedance signals.
  • a data set 120 which represents information of at least one heart function, in particular a heart rate.
  • This data set 120 with information regarding the heart rate or heart rate can be obtained in various ways and is provided in this step 12.
  • the acquisition of the information regarding at least one cardiac function can be used as data information from a physiological monitor, from a monitor for monitoring the oxygen saturation (SP0 2 ), from a device for measuring an electrocardiogram (ECG) or also from an apparatus for electroimpedance tomography (EIT ) to be provided.
  • a data set with heart-specific impedance changes 200 (CRIC) on the basis of the amount of data at pixels 1 10 with impedance signals and based on the data amount 120 with information regarding the
  • 20151037WO 17.05.2018 determined at least one cardiac function.
  • the respective pulsatile cardiac activity is determined in each pixel of the data set 1 10 at pixels with impedance signals.
  • a data set 301 is determined, which indicates a relative distribution of a signal power or a relative amplitude distribution of heart-specific impedance signals in a predetermined frequency range.
  • the determination 31 of the data set 301 takes place on the basis of the data volume 200 with cardiac-specific impedance changes (CRIC) with the information which indicates the pulsatile cardiac activity.
  • CRIC cardiac-specific impedance changes
  • the predetermined frequency range results as a physiologically sensible range of frequencies that characterize heart activities. Typically, normal sinus rhythm heart rates range from about 40 beats per minute up to 240 beats per minute or more. This corresponds to a spectral frequency range of less than 1 Hz up to 4 Hz.
  • a determination 32 of a data quantity 302 is made, which contains time or phase information of the heart activity in areas the lungs, heart or thorax. This determination of the amount of data 32 with time or phase information of the heart activity is based on the data volume 200 with heart-specific impedance changes (CRIC), which contains information regarding the pulsatile heart activities.
  • the data set 302 with the time or phase information contains information about which subsets of the data set at pixels 110 with impedance signals are inflows or outflows into or out of the lungs or outflows and inflows from or to the heart.
  • a fourth step 41 two location-specific data sets 401, 402 are determined on the basis of the data sets 301, 302. Based on an evaluation criterion 440, the data quantities 301 indicating the relative distribution of power or power density or the amplitude distribution of the heart-specific impedance signals and the data amount 302 classifies with time or phase information of cardiac activities in the area of lung and heart. As a result of the classification results in the data set 401 which indicates a subset in the data set at pixels 110 with impedance signals in which a blood volume flow is directed as a flow from the lung to the left heart.
  • the data set 402 which indicates a subset in the data set at pixels 1 10 with impedance signal, in which a blood volume flow is directed as a flow from the right heart to the lungs.
  • a determination and provision of a first control signal 500 which indicates a measurement of a blood circulation state of the lung 3000, takes place.
  • the determination of the first control signal 500 takes place on the basis of the two location-specific data sets 401, 402 and based on the amount of data at pixels 1 10 with impedance signals.
  • the control signal 500 is suitable and intended to index the subsets 401, 402 in the data set at pixels 110 with impedance signals as part of the data set at pixels 110 with impedance signals.
  • the first control signal 500 is designed and provided for enabling visualization on an element 99 of the display device 95 on a display device 95, which is schematically indicated in this figure as an optional component with dashed lines. In this figure 1 further optional components are shown.
  • the first control signal 500 is optionally supplied to further components and / or provided These optional components 901, 902, 902 ', 902 "are connected in a dotted-line drawing to the first control signal 500 by means of an interface 901.
  • network components (LAN) 902 ', network or data servers 902 "as well as means for wireless data transmission 902 can be supplied with the first control signal, thus making it possible to provide the data sets 401, 402 in a data or network network
  • EIT electroimpedance tomography device
  • Figures 2a to 2e show embodiments of the process 1 according to Figure 1.
  • FIG. 2a it is described that in a further step 42, before or after the determination 41 of the location-specific data sets 401, 402, a signal separation on the basis of the data quantity at pixels 110 with impedance signals and / or on the basis of the two location-specific data sets 401, 402 takes place , As a result, two location-specific and flow and perfusion-specific data sets 403, 404 are determined and provided. Subsequent to this signal separation 42, in a further step 61, a determination and provision of a second control signal 600 on the basis of the two location-specific and flow and perfusion-specific data sets 403, 404 takes place.
  • FIG. 2b shows an extension of the sequence 1 according to FIG. 1 or likewise the partial sequence in FIG. 2a.
  • the same elements in Figures 1, 2a and 2b are shown with the same reference numerals in Figures 1, 2a and 2b.
  • the measure 3000 for the perfusion state of the lung determined in the sequence 1 of FIG. 1 is determined specifically in FIG. 2b after the determination 41 of the site-specific data quantities 401, 402 in a step 43. Taking into account the amount of data at pixels 1 10 with impedance signals, a blood volume flow PVF 3001 is determined by the lung in step 43.
  • a blood volume (PBV) 3002 within the lung is determined in the further step 43 on the basis of the location-specific data sets 401, 402 and the data volume at pixels 110 with impedance signals.
  • the measure 3000 which initiates the perfusion state of the lung, can thus be configured in the form of the blood volume flow PVF 3000, as well as the blood volume (PBV) 3002 and in a further step 71 as a third control signal 700 based on the measure 3000, PVF 3001 and (PBV) 3002 be determined and provided.
  • FIG. 2c shows an alternative embodiment of FIG. 2b.
  • Identical elements in FIGS. 1, 2a, 2b, 2c are designated by the same reference numerals in FIGS. 1, 2a, 2b, 2c.
  • the two site-specific and flow and perfusion-specific data sets 403, 404 for determining the blood volume flow PVF 3001 through the lungs or the blood volume (PBV) 3002 are shown as measure 3000, which indicates the perfusion state of the lung used.
  • PBV blood volume
  • an alternative third control signal 700' based on the measure 3000, which indicates the perfusion state of the lung, is determined and provided.
  • the integration of the steps according to FIG. 2c takes place in a comparable manner, as described for FIG. 2b, with a possibility of connection to a visualization 900, 900 '(FIG. 1, FIG. 3, FIG. 4).
  • FIG. 2d shows an alternative embodiment of the data provision 11 (FIG. 1) of the sequence 1 according to FIG.
  • Like elements in FIG. 1 and in FIG. 2d are denoted by the same reference numerals in FIGS. 1 and 2d.
  • a data set of pixels 110 with impedance signals representing a superposition of heart-specific signal components in the lung with signal components which represent a spread of the amount 55 (FIG. 3, FIG.
  • a common data set becomes at pixels 1 10 'provided with impedance signals, which in addition to the heart-specific signal components and due to the propagation of the amount 55 ( Figure 3, Figure 4) of the indicator solution signal components, ventilation-specific signal components 130, which effects of inhalation / exhalation in the Lungs are based on respiration or ventilation.
  • this data quantity at picture elements 110 ' is subjected to signal separation in a further additional step in a further signal processing 11'.
  • This signal separation 1 1 ' is used to remove the ventilation-specific signals 130 from the data set 1 10'.
  • step 1 1 takes place according to this Figure 2d in the sequence 1 of Figure 1 as an additional step 1 1' or as part of in the Figure 1 in the sequence 1 and
  • FIG. 2e shows an additional, further processing of the signals and results of the sequence 1 of FIG. 1, as well as additional and embodiments according to FIGS. 2b and 2c.
  • Identical elements in FIGS. 1, 2 b, 2 c, 2 e are designated by the same reference numerals in FIGS. 1, 2 b, 2 c, 2 e.
  • the index 'de notes a data set 301' as a measure 3000 ', 3001', 3002 'of the same patient.
  • a fourth control signal 800 is generated, which is provided for an output, for example a visualization 900, 900 '(FIG. 1, FIG. 3, FIG. 4), and can therefore be used in conjunction with the sequence 1 of FIG ,
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an arrangement of an EIT system 8000 with an EIT device 30 and electrode assembly 33 with a plurality of electrodes Ei, ... E n 33 'in combination with a syringe pump 4 in a common configuration as a medical system 6000.
  • the medical-technical system 6000 according to this FIG. 3 enables a common functionality for carrying out the processing, a visualization of data obtained by means of an electro-impedance tomography device (EIT) with regard to a perfusion of the heart and lung of a patient according to the sequence 1 according to FIG.
  • EIT electro-impedance tomography device
  • a measured value detection and supply unit 40 is formed in a measuring cycle in each case to a pair of electrodes 33 ', a signal, preferably an alternating current (power supply) or an alternating voltage (voltage supply) to feed.
  • the resulting from the AC power supply (power supply) voltage signals are as signals to the other
  • 20151037WO 17.05.2018 Detected electrodes 33 'from the measured value detection and supply unit 40 and provided as EIT data 3 of the data input unit 50.
  • the syringe pump 4 is likewise arranged on the patient 35 via an infusion line 5 and a location of an invasive infusion supply 81, for example designed as an access in the neck region of the patient 35.
  • the provided EIT data 3 are supplied in the EIT device 30 via a data input unit 50 to a control unit 70.
  • a data memory 77 is provided which is configured to store a program code.
  • the sequence of the program code is coordinated by a microcontroller arranged in the control unit as an essential element or other configuration of computing elements (FPGA, ASIC, ⁇ , ⁇ , GAL).
  • the billing and control unit 70 is thus prepared and intended to coordinate the sequence of steps shown in FIGS. 1, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e and the illustrated steps with comparison operations, arithmetic operations, storage and data organization of the data sets, for example the data sets 200, 301, 302 (FIG. 1) 401, 402 (FIGS. 2a), 403, 404 (FIG. 2b).
  • a data output unit 90 the values determined by the control unit 70 are used as control signals 500 (FIG. 1), 600 (FIG. 2a), 700 (FIG.
  • FIG. 2b An alternative of a visualization 900 '(FIG. 4) on an external display device 95' (FIG. 4) is shown in the embodiment of the medical-technical system 6000 shown in FIG.
  • further elements 99 ' are present on the display device 95, for example operating elements 98, elements 99 "for displaying numerical values or elements 99' for representing time profiles or curves.
  • a predetermined amount 55 (bolus) of an indicator solution is injected from the syringe pump 4 via the infusion line 5 and the site of the invasive infusion line 81 into the bloodstream of the patient 35.
  • This quantity 55 of the indicator solution flows through the blood circulation of the patient 35 with the blood flow and then enters the right atrium of the patient's heart 35 with the oxygen-poor and carbon dioxide-rich blood. From there, this quantity 55 of the indicator solution reaches the lungs of the patient 35 with the blood flow and from the lungs back with the oxygen-rich and carbon dioxide-depleted blood via the left atrium of the heart back into the bloodstream to supply organs and muscles with oxygen of the patient 35.
  • the flow through the lungs by the amount 55 of the indicator solution causes a change in conductivity as a measuring effect, which by means of the EIT device 30 and the
  • 20151037WO 17.05.2018 associated electrode assembly 33 can be detected as a locally and temporally significant change in the impedances both in a region 402 in the plane of the electrode assembly 33, in which the amount 55 of the indicator solution flows through the plane of the electrode assembly 33 with the blood flow from the heart into the lungs, such as can also be detected in a region 401 in the plane of the electrode assembly 33, in which the amount 55 of the indicator solution flows back through the plane of the electrode assembly 33 with the blood flow from the lungs into the heart.
  • the procedure described in the figures 1 with the procedure 1, when it is performed by the control unit 70, allows a determination of these two regions (ROI Regions of interest) 401, 402 in the image representation or visualization 900 of the EIT data.
  • ROI A the amount 55 of the indicator solution flows from the lungs into the heart
  • ROI B the area which are designated in FIG. 1 in sequence 1 as location-specific data sets 402, 401.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a medical-technical system 6000 with an EIT device. Identical elements in FIGS. 1, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 3, 4 are designated by the same reference numerals in FIGS. 1, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 3, 4.
  • the medical-technical system 6000 has, in addition to the components according to FIG.
  • EIT system 8000 with EIT device 30 and infusion pump 4 as further components, a respirator 7100, an ECG measuring device 7200, an SPO 2 measuring device 7300, a visualization device 7400 Patient Management System 7500, a device for extracorporeal lung support 4000 in a data-technical interaction with each other and each other in a data network system 9000 (cloud) on.
  • the 9000 data networking system includes wireless telemetry components (WLAN, Bluetooth) 9001, data storage (file server, hard disk storage, hard disk), central and distributed processing units (servers) 9002, switching and coordination units (routers, switches) 9003, units 9004 (HUB) for level adjustment, and Level gain on.
  • the devices 7100, 7200, 7300, 4000, 7400, 8000, 7500 and the components 9001, 9002, 9003, 9004 are connected in the medical technical system 6000 to a network 9005 in the data combination system 9000 via data links 9008.
  • These data connections 9008 in the data combination system 9000 are shown in FIG. 4 in a continuous line.
  • the EIT system 8000 is constructed as described in FIG.
  • the EIT system 8000 thus consists of EIT device 30 with control unit 70, data input unit 50,
  • At or in the data input unit 50 is measured value acquisition unit 40 (FIG. 3) for signal input and signal acquisition as well as for preprocessing (FIG. Amplification, filtering) of the signals of the electrodes 33 '.
  • a data output unit 90 ( Figure 3) is arranged. Via the data input unit 50, the detected signals arrive as EIT data 3 from the electrode arrangement 33 with the multiplicity of electrodes 33 'to the control unit 70 in the EIT device 30.
  • the EIT system 8000 with the components 30, 40, 50, 70 , 90, 95 is shown in this figure 4 with an outer border in the form of a dash-dot line.
  • FIG. 4 further data connections 9006, 9007 are shown in the medical technology system.
  • 20151037WO 17.05.2018 mechanical ventilation is carried out in a so-called respiratory holding phase and at the same time by means of the EIT device 30, the detection of EIT data 3 over the period of the respiratory holding phase away as the observation period is effected.
  • the electrodes 33 'of the electrode assembly 33 are arranged on the thorax 34 of a patient 35.
  • the syringe pump 4 causes via an infusion line 5, the administration of the amount 55 of the indicator solution at a location of an invasive infusion 81, in this figure 4 in accordance with the illustration of Figure 3 in the neck or shoulder region of the patient 35.
  • the device for extracorporeal Lung support 4000 is connected to the patient 35 by means of a blood circulation connection 4001, which is only indicated in FIG.
  • the blood circulation connection 4001 of the extracorporeal lung assist device (ECLS, ECMO) 4000 serves to connect the blood circulation of the patient 35 to the device for extracorporeal lung support 4000, for example through an invasive access (arterial / venous) in the region of the patient's groin 35 or at others suitable body parts.
  • One possibility of a cooperation of the ventilator 7100 with the device for extracorporeal lung support 4000 can be configured such that the respirator 7100, on the one hand, coordinates the time of administration of the amount 55 of the indicator solution, adapted to the design of the ventilation and respiratory maneuvers (respiratory retention phase), as well as during the Duration of the breath holding phase to take care of the patient's oxygen supply from the ventilator 7100.
  • the network 9005 is configured to physically (wired line connections, optical data connections, telemetric data connections) such as data (transmission protocols, error handling), the data or instructions between the individual components 4000, 7100, 7200, 7300, 7400, 7500, 8000 and to organize the corresponding infrastructure with components 9001, 9002, 9003, 9004 and data connection 9008.
  • the data links 9008 can be made both wired and wireless telemetry or wireless optical.
  • the visualization device 7400 is present as an additional or alternative display device 95 'for the display device 95 present in the EIT device 30 and / or EIT system 8000 in the system 6000. This alternative or additional display device 95 'can be arranged, for example, in a monitoring room, in which the clinical staff receives a large number of information and / or data of individual or several patients, and thus with regard to
  • the central control unit 7000 is shown in this FIG. 4 as an embodiment of the control unit 70 of the EIT system 8000 with the EIT device 30 of the display device 95 and the data input unit 50.
  • the central control unit 7000 may also, for example and preferably, be designed as part of the respirator 7100 or as part of the data interconnection system 9000, for example on a data server 9002 specially arranged and suitable for this data interconnection system 9000.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein medizintechnisches System (6000) mit einem EIT- Modul (30, 33, 8000), einem Beatmungsmodul (7100), einem Dosiermodul (4), einem Dateneingangsmodul (50) und ein Kontrollmodul (70). Das Kontrollmodul (70) koordiniert ein Atemhaltemanöver, welches am Beatmungsmodul (7100) ausgeführt wird. Das Kontrollmodul (70) koordiniert eine Perfusionsmessung und eine Datenerfassung (50) von EIT-Daten (3) welche am EIT-Modul (30, 33, 8000) ausgeführt wird. Das Kontrollmodul (70) ermittelt ein Maß, welches einen Durchblutungszustand der Lunge indiziert, und stellt dieses bereit.

Description

BESCHREIBUNG Drägerwerk AG & Co. KGaA, 23542 Lübeck, DE
Vorrichtung und Verfahren zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographie-Gerätes (EIT) gewonnenen Daten
hinsichtlich eines Durchblutungszustandes von Herz und Lunge
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verarbeitung und Visualisierung von Daten eines Elektro-Impedanz-Tomographie-Gerätes (EIT) hinsichtlich einer Durchblutungssituation der Lunge, insbesondere eines Blutvolumenstroms in die Lunge und eines Blutvolumens innerhalb der Lunge.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Elektro-Impedanz-Tomographie (EIT) bekannt. Diese Vorrichtungen sind mittels einer Anordnung von Elektroden dazu ausgestaltet und vorgesehen, aus mit Hilfe von Elektro-Impedanz-Messungen gewonnenen Signalen und daraus gewonnenen Daten und Datenströmen ein Bild, mehrere Bilder oder eine kontinuierliche Bildfolge mittels eines Bildrekonstruktionsalgorithmus zu erzeugen. Diese Bilder oder Bildfolgen zeigen Unterschiede in der Leitfähigkeit verschiedener Körpergewebe, beispielsweise von Blut in Lunge und Herz, sowie Atemluft in der Lunge, als auch der Herz und Lunge umgebenden Skelettstruktur (Rippenbögen, Brustbein, Wirbelsäule) in einer horizontalen Ebene auf. Diese Bilder sind zur Beurteilung von Zuständen der Lunge hinsichtlich Durchblutung (Perfusion) und Belüftung (Ventilation), wie auch der Durchblutung des Herzmuskels dienlich.
So beschreibt die US 6,236,886 einen elektrischen Impedanz-Tomographen mit einer Anordnung mehrerer Elektroden, Stromeinspeisung an mindestens zwei Elektroden und ein Verfahren mit einem Algorithmus zur Bildrekonstruktion zur Ermittlung der Verteilung von Leitfähigkeiten eines Körpers, wie Knochen, Haut und Blutgefäße in einer prinzipiellen Ausgestaltung mit Komponenten zur Signalerfassung (Elektroden), Signalverarbeitung (Verstärker, A/D-Wandler), Stromeinspeisung (Generator, Spannungs-Strom-Wandler, Strombegrenzung) und Komponenten zu Steuerung (μθ). Der elektrische Impedanz- Tomograph ermöglicht eine Visualisierung von Leitfähigkeitsänderungen innerhalb eines Verlaufs eines Herzzyklus und die Überwachung von Blutströmen im Herz und in den Gefäßen. In der US 5,807,251 wird ausgeführt, dass es bei der klinischen Anwendung der EIT bekannt ist, einen Satz von Elektroden bereitzustellen, welche unter einem bestimmten Abstand voneinander, beispielsweise um den Brustkorb eines Patienten in elektrischem Kontakt mit der Haut angeordnet werden und ein elektrisches Strom- oder Spannungs- Eingangssignal jeweils abwechselnd zwischen verschiedenen oder allen der möglichen Paare von Elektroden zueinander benachbart angeordneter Elektroden anzulegen. Während das Eingangssignal an eines der Paare zueinander benachbart angeordneter Elektroden angelegt wird, werden die Ströme oder Spannungen zwischen jedem zueinander benachbarten Paar der übrigen Elektroden gemessen und die erhaltenen Messdaten mittels eines Bildrekonstruktionsalgorithmus verarbeitet, um eine Darstellung der Verteilung des spezifischen elektrischen Widerstands über einen Querschnitt des Patienten, um den der Elektrodenring angeordnet ist, zu erhalten und auf einem Bildschirm anzuzeigen.
Die EIT ist in der Lage, örtlich aufgelöst, aus den Impedanzunterschieden zwischen Luft/Gas und Blut zwischen Ventilation (Belüftung) und Perfusion (Durchblutung) zu differenzieren. In einem Atemzug eines Patienten sind mehrere Herzschlagzyklen zur gleichen Zeit vorhanden. Mit jedem Herzschlag strömt Blut in die Lunge hinein und auch wieder hinaus.
Die linke Herzkammer oder linke Ventrikel (Ventriculus cordis sinister), bzw. die linke Hauptkammer des Herzens zur Aufnahme von sauerstoffreichem Blut aus der Lungenvene wird in der medizinischen Fachterminologie - und so auch im Rahmen der vorliegenden Anmeldung - zumeist in Verbindung mit dem linken Vorhof (Atrium cordis sinistrum) als „linkes Herz" oder„Bereich des linken Herzens" bezeichnet.
Die rechte Herzkammer oder rechte Ventrikel (Ventriculus cordis dexter), bzw. die rechte Hauptkammer des Herzens mit Zufluss von sauerstoffarmen Blut aus dem Körperkreislauf (vena cava) wird in der medizinischen Fachterminologie - und so auch im Rahmen der vorliegenden Anmeldung - zumeist in Verbindung mit dem rechten Vorhof (Atrium cordis dextrum) als„rechtes Herz" oder„Bereich des rechten Herzens" bezeichnet.
Die Herzschlagzyklen weisen in der Herzschlag-Frequenz eine gewisse Variabilität auf und sind asynchron zur Atmung und sind verschieden von der Atem-Frequenz.
20151037WO 17.05.2018 Die US9384549B2 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verarbeitung von EIT- Daten zu einer Verbesserung bei der ortsspezifischen Visualisierung der Durchblutung der Lunge. Durch eine Datenverarbeitung mit zeitlicher Synchronisierung von ventilationsbedingten und perfusionsbedingten Impedanzänderungen ergibt sich eine verbesserte Darstellung von Ventilation und Perfusion in einer gemeinsamen Darstellung.
Weiterhin ist in der US9384549B2 beschrieben, eine Datenaufteilung der EIT-Daten in ventilationsbedingte Signale (Ventilation Related Signals), herz- und perfusionsbedingte Signale (Cardiac and Perfusion Related Signals), sowie der Herzaktivität zuzuordnende perfusionsbedingte Signale (Cardiac Related Signals), der Lunge zuzuordnende perfusionsbedingte (Perfusion Related Signals) vorzunehmen.
Eine Zusammenwirkung, wie auch eine Kombination eines Elektro-Impedanz- Tomographie-Gerätes (EIT) mit einem Beatmungsgerät ist aus der US7162296B2 bekannt. Dabei ist das Beatmungsgerät ausgebildet, eine Daten- und Bilderfassung am EIT-Gerät zu initiieren. Dies ermöglicht beispielsweise eine zeitlich definierte Daten- und Bilderfassung zu besonderen Zeitpunkten der Beatmung, beispielsweise in einer inspiratorischen oder exspiratorischen Pause eine Daten- und Bilderfassung zu starten, um einen möglichst geringen Einfluss der Art und Weise der Beatmung oder der Beatmungsform als Effekt in dem erfassten EIT-Bild wiederzufinden.
Auf Basis der auf diese Art gewonnenen EIT-Daten und/ oder EIT-Bildern und aus diesen EIT-Daten abgeleiteten Informationen können im EIT-Gerät verschiedene Parameter oder Zustandsgrößen in Bezug auf die Lunge des Patienten ermittelt werden, dem Beatmungsgerät bereitgestellt werden, damit das Beatmungsgerät eine Anpassung der Beatmung auf Basis der EIT-Daten, bzw. der verschiedenen Parameter oder Zustandsgrößen vornehmen kann. Eine solche Anpassung der Beatmung ist beispielsweise eine Anpassung des positiven endexspiratorischen Drucks (PEEP), der Beatmungsfrequenz (RR), des Inspirations- zu Exspirationsverhältnisses (l:E-Ratio).
Aus der US20150216443A1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der regionalen Verteilung eines Maßes für die Lungenperfusion bekannt. Neben einer Impedanz-Tomographie- Einheit mit einer Vielzahl von am Thorax angeordneten Elektroden und mit einer mit den Elektroden verbundenen und zur paarweisen Zuführung von Wechselstrom oder Wechselspannung, Erfassung von Spannungs- oder Stromsignalen und Erzeugung eines EIT-Bildes in der Ebene der am Thorax angeordneten Elektroden ausgebildeten Steuer-
20151037WO 17.05.2018 und Auswerteeinheit weist diese Vorrichtung eine Zufuhreinrichtung zur intravenösen Zufuhr eines Leitfähigkeitskontrastmittels auf.
Eine solche Vorrichtung ist weiterhin aus dem Artikel Henning Lüpschen et al.: „Bestimmung der Lungenperfusion mittels elektrischer Impedanztomographie", Biomedizinische Technik, 2010, 55, Seite 2-3 bekannt. Eine solche EIT-Einheit hat eine Mehrzahl von Elektroden, die um den Umfang im Wesentlichen in einer Ebene verteilt am Thorax anbringbar sind. Ferner ist eine Steuer- und Auswerteeinheit vorhanden, die mit den Elektroden verbunden ist und die dazu eingerichtet ist, sukzessive jedem Paar aus der Mehrzahl von Elektroden Wechselstrom oder Wechselspannung zuzuführen und die resultierenden Spannungs- oder Stromsignale der übrigen Elektroden als Messsignale aufzunehmen und aus den Messsignalen die Impedanzverteilung in der Ebene zu rekonstruieren. Genauer gesagt wird dabei nicht die Impedanz absolut bestimmt, sondern ihre Veränderung gegenüber einer Referenzverteilung. Eine derartige EIT-Einheit ist zum Beispiel in EP 2 228 009 A1 beschrieben. Ferner ist bei der bekannten Vorrichtung eine manuell betätigte Zufuhreinrichtung (z.B. eine Spritze) zur intravenösen Zufuhr eines Leitfähigkeitskontrastmittels vorhanden.
Als Leitfähigkeitskontrastmittel können Flüssigkeiten verwendet werden, deren Leitfähigkeit sich deutlich von derjenigen des Blutes unterscheidet. Gebräuchlich sind beispielsweise hypertonische Kochsalzlösungen mit Konzentrationen von bis zu 20%.
Nach Gabe eines Leitfähigkeitskontrastmittels lassen sich mittels des Impedanz- Tomographie Gerätes (EIT) Werte einer Leitfähigkeitsdilution von Bereichen von Lunge und Herz aufnehmen und beispielsweise in Form von Leitfähigkeitsdilutionskurven, wie in der DE 10 2012 214 786 A1 gezeigt, darstellen.
Nach Gabe eines Leitfähigkeitskontrastmittels ergeben sich Impedanzänderungen beim Einfließen des Kontrastmittels zuerst im Bereich des rechten Herzens in, sowie oberhalb und unterhalb der Anordnung der EIT-Elektroden (Ebene), des Thorax im Bereich des rechten Herzens, worauf anschließend das Kontrastmittel den Bereich des rechten Herzens in Richtung Lunge verlässt und sich eine Impedanzänderung in der Ebene des Thorax im Bereich der Lunge ergibt, wonach das Kontrastmittel dann zurück in den Bereich des linken Herzens fließt und sich sodann eine Impedanzänderung in der Ebene des Thorax im Bereich des linken Herzens ergibt.
20151037WO 17.05.2018 Mit Hilfe einer oder mehrerer Leitfähigkeitsdilutionskurven ist eine qualitative Beurteilung der Durchblutungssituation der Lunge möglich, da auf Basis der erfassten Impedanzänderungen mittels des Impedanz-Tomographie Gerätes (EIT) festgestellt werden kann, wie die Funktion des Blutkreislaufs von Herz in die Lunge und zurück zum Herzen gegeben ist. Weitergehende qualitative Bestimmungen der Durchblutungssituation der Lunge, insbesondere einer Verteilung des Blutvolumenstroms (Pulmonary Blood Flow, PBF) in die Lunge und des Blutvolumens (Pulmonary Blood Volumen, PBV) innerhalb der Lunge sind auf Basis der regionalen Verteilung der Leitfähigkeiten nicht unmittelbar, sondern nur durch eine nachgelagerte Analyse einer Vielzahl von Leitfähigkeitsdilutionskurven möglich. Geeignete Verfahren, um regionale Durchblutungssituationen in der Lunge abzuschätzen, sind in der wissenschaftlichen Literatur, beispielsweise in einem Artikel von Borges, J.B., Suarze-Sipmann, F., Böhm S.H., Tusman. G., Melo, A., Maripuu, E., Sandström, M., Park, M., Costa E. L., Hedenstierna, G., Amato M.: "Regional lung perfusion estimated by electrical impedance tomography in a piglet model of lung collapse" Journal of Applied Physiology 1 12 (1 ), Januar 2012, Seite 226-228 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung und ein Verfahren wie auch ein System zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro- Impedanz-Tomographie-Gerätes gewonnenen Daten anzugeben, das eine quantifizierbare Auswertung hinsichtlich einer Durchblutungssituation der Lunge bereitstellt.
Eine mit dieser Aufgabe in einem engen Zusammenhang stehende weitere Aufgabe ergibt sich daraus, auf Basis von bereitgestellten Daten eines Elektro-Impedanz-Tomographie- Gerätes oder mit Hilfe eines verbesserten Elektro-Impedanz-Tomographie-Systems eine Verbesserung einer regionalen Auswertbarkeit hinsichtlich der Durchblutung von Bereichen der Lunge und Bereichen des Herzens zu erzielen.
Diese und weitere Aufgaben werden durch die beiliegenden, unabhängigen Patentansprüche gelöst, insbesondere durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 .
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.
20151037WO 17.05.2018 Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verarbeitung und Visualisierung von Daten eines Elektro- Impedanz- Tomographie-Gerätes (EIT) hinsichtlich einer Durchblutungssituation der Lunge beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang und im Hinblick auf die für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung, bzw. das System und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Aspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird, bzw. werden kann.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Des Weiteren kann das Verfahren auch als ein Computerprogramm oder ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt werden, so dass sich der Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung ebenfalls auf das Computerprogrammprodukt und das Computerprogramm erstrecken.
Gemäß eines ersten Aspektes der Erfindung werden in einem erfindungsgemäßen Verfahren mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographie-Gerätes gewonnenen Daten in einer Abfolge von Schritten verarbeitet, so dass eine quantifizierbare Auswertung hinsichtlich einer Durchblutungssituation der Lunge ermöglicht ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro- Impedanz- Tomographie Gerätes (EIT) gewonnene Daten hinsichtlich einer Durchblutung von Herz und Lunge eines Patienten gliedert sich in eine Schrittabfolge mit den folgenden Schritten:
Bereitstellung einer Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen, welche eine Überlagerung von herzspezifischen Signalanteilen in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax mit Signalanteilen, welche eine Ausbreitung einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge einer Indikatorlösung in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax während einer Atemhaltephase repräsentieren auf
Basis der mittels des Elektro-Impedanz-Tomographie Gerätes (EIT) gewonnenen Daten über einen innerhalb eines Betrachtungszeitraumes liegenden Signalverlauf, Bereitstellung einer Datenmenge, welche Informationen hinsichtlich mindestens einer Herzfunktion, insbesondere einer Herzrate, repräsentieren,
- Ermittlung einer Datenmenge mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC) mit Informationen, welche eine pulsatile Herzaktivität, insbesondere eine Herzschlagrate oder einen Pulsschlag des Herzens in Bereichen der Lunge, des
20151037WO 17.05.2018 Herzens oder des Thorax indiziert auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten und auf Basis der Datenmenge mit Informationen hinsichtlich der mindestens einen Herzfunktion, insbesondere auf Basis der Herzschlagrate oder des Pulsschlags des Herzens,
Ermittlung einer Datenmenge, welche eine relative Verteilung einer Signalleistung oder Leistungsdichte oder eine relative Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz-Signale in einem vorbestimmten Frequenzbereich indiziert, auf Basis der Datenmenge mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC) mit Informationen, welche die pulsatile Herzaktivität indizieren,
Ermittlung eine Datenmenge, welche eine Zeit- oder eine Phaseninformation der Herzaktivität in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indiziert, auf Basis der Datenmenge mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC) mit Informationen, welche die pulsatile Herzaktivität, insbesondere eine Herzschlagrate oder einen Pulsschlag des Herzens in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indizieren,
Ermittlung von zwei mit nach einem Bewertungskriterium klassifizierten ortsspezifischen Datenmengen auf Basis der Datenmenge, welche die relative Verteilung von Leistung oder Leistungsdichte oder die Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz-Signale indiziert und/ oder auf Basis der Datenmenge mit Zeit- oder Phaseninformationen, welche die Herzaktivität in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indiziert,
wobei eine Datenmenge der zwei ortsspezifischen Datenmengen eine Teilmenge in der Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen indiziert, in welchem ein Blutvolumenstrom aus der Lunge zum Herzen gerichtet ist und eine weitere Datenmenge der zwei ortsspezifischen Datenmengen eine Teilmenge in der Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen indiziert, in welchem ein Blutvolumenstrom vom Herzen zur Lunge gerichtet ist,
Ermittlung und Bereitstellung eines Maßes, welches einen Durchblutungszustand der Lunge indiziert auf Basis der zwei ortsspezifischen Datenmengen und auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen,
Ermittlung und Bereitstellung eines ersten Steuersignals, welches das, den Durchblutungszustand der Lunge indizierende Maß, indiziert.
37WO 17.05.2018 Die Bereitstellung der Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen kann als Bereitstellung einer Datenmenge von EIT-Daten in verschiedener Form ausgestaltet sein. Unter EIT-Daten sind dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung folgende Signale oder Daten zu verstehen:
EIT-Rohdaten, d.h. mit einem EIT-Gerät mittels einer Gruppe von Elektroden oder mittels eines Elektrodengürtels erfasste Messsignale, wie Spannungen oder Ströme, zugeordnet zu Elektroden oder Gruppen von Elektroden oder zu Positionen von Elektroden oder Gruppen von Elektroden am Elektrodengürtel. - EIT-Bilddaten, d.h. Daten oder Signale, die mit einem Rekonstruktionsalgorithmus aus den EIT-Rohdaten ermittelt wurden und lokale Impedanzen, Impedanzunterschiede oder Impedanzveränderungen von Bereichen der Lunge oder Bereichen der Lunge und des Herzes eines Patienten wiedergeben.
Klassifizierte EIT-Daten, d.h. EIT-Bilddaten oder Signale, die nach vorgegebenen Kriterien vorsortiert oder vorklassifiziert sind.
Die Klassifikation kann dabei beispielsweise eine typisierte Aufteilung in EIT-Daten oder Signale, welche herz- und perfusionsbedingte (Cardiac and Perfusion Related Signals) Impedanzen, Impedanzunterschiede oder Impedanzveränderungen wiedergeben und in EIT-Daten oder Signale, welche ventilationsbedingte Impedanzen, Impedanzunterschiede oder Impedanzveränderungen (Ventilation
Related Signals) wiedergeben, umgesetzt sein.
- Speziell klassifizierte EIT-Daten, d.h. EIT-Bilddaten oder Signale, die nach speziellen vorgegebenen Kriterien vorsortiert oder vorklassifiziert sind. Eine solche spezielle Klassifikation kann dabei beispielsweise eine Aufteilung in EIT-Daten oder Signale, welche im Wesentlichen perfusionsbedingte (Perfusion Related
Signals) Impedanzen, Impedanzunterschiede oder Impedanzveränderungen der Lunge umfassen und in EIT-Daten oder Signale, welche perfusionsbedingte (Cardiac Related Signals) Impedanzen, Impedanzunterschiede oder Impedanzveränderungen des Herzens umfassen, welche durch Blutvolumenänderungen in Bereichen des Herzens und seinen großen
Blutgefäßen verursacht oder hervorgerufen werden, umgesetzt sein.
Die EIT-Daten können dabei unter speziellen Bedingungen der Signalerfassung erzeugt worden sein. Spezielle Bedingungen der Signalerfassung ergeben sich beispielsweise aus den Randbedingungen von Atmung und Beatmung in Zusammenhang mit der Zuführung (Dosierung) und Gabe (Verabreichung) der vorbestimmten Flüssigkeitsmenge der Indikatorlösung in den Blutkreislauf.
20151037WO 17.05.2018 Vorbestimmte Flüssigkeitsmengen einer Indikatorlösung oder Gaben einer Indikatorlösung werden im klinischen Sprachgebrauch als ein Bolus oder als eine Bolusmenge bezeichnet. Geeignete Orte am Körper des Patienten zur Zuführung und Gabe der vorbestimmten Flüssigkeitsmenge der Indikatorlösung in den Blutkreislauf sind venöse Blutgefäße. Entweder die Gabe erfolgt zentralvenös, beispielsweise über einen zentralen Venenkatheter oder über das proximale Lumen eines Swan-Ganz-Katheters oder die Gabe erfolgt peripher beispielsweise über die Armvenen.
Geeignete Indikatorlösungen haben einen Leitfähigkeitskontrast gegenüber dem Blut. Geeignete Indikatorlösungen sind beispielsweise Kochsalzlösungen. Bei einer von 0,9% abweichenden Konzentration ist die osmotische Konzentration (Osmolarität) dieses Kontrastmittels anders als die des Blutes, Kochsalzlösungen sind daher sorgsam anzuwenden. Bei einer Messung mit diesem Indikator sind deshalb die applizierte Menge, die Anzahl der Wiederholungen für eine Mittelung und die Konzentration so gering als möglich zu wählen.
Die EIT-Daten können dabei auf den bestimmten Betrachtungszeitraum begrenzt sein oder als eine Teilmenge einer über einen längeren Zeitraum erfassten Datenmenge von Impedanzwerten oder von Impedanzwerten abgeleiteten Werten oder Daten gewonnen worden sein. Der Betrachtungszeitraum kann sich dabei in Zusammenhängen von Atmung und/ oder Beatmung und/ oder in Zusammenhang mit der Zuführung und Gabe der vorbestimmten Flüssigkeitsmenge der Indikatorlösung in den Blutkreislauf ergeben.
Als Betrachtungszeiträume im Zusammenhang mit den Randbedingungen von Atmung und Beatmung ergeben sich besondere Beatmungsmodi, Atemhaltemanöver zur Erzeugung einer oder mehrerer Atemhaltephasen, insbesondere bei einem koordinierten Betrieb von EIT-Gerät und Beatmungsgerät.
Als Betrachtungszeiträume im Zusammenhang mit der Zuführung und Gabe der vorbestimmten Flüssigkeitsmenge der Indikatorlösung ergeben sich, basierend auf einem Zeitverlauf von relativen Impedanzänderungen Z(t) als Bezugszeitverlauf B(t), wobei der Bezugszeitverlauf B(t), oftmals auch als sogenannte „Baseline" bezeichnet, sich - beginnend mit dem Atemhaltemanöver und der Gabe der Indikatorlösung (Bolus) - als ein im Wesentlichen exponentieller Abfall B(t) im Zeitverlauf der relativen Impedanzänderung Z(t) darstellt, folgende Varianten:
20151037WO 17.05.2018 Variante A, ein Zeitintervall vom Beginn bis zum Abschluss einer dynamischen Änderung einer mittleren oder aufsummierten Impedanz über eine Vielzahl von Bildelementen in den EIT-Bildern. Dabei wird das Zeitintervall [tstartJ tend] der durch die Gabe der Indikatorlösung (Bolus) verursachten dynamischen Änderung in einer Zeitreihe von relativen Impedanzwerten, welche den relativen Impedanzzeitverlauf kennzeichnen, gemittelt oder summiert und durch den Startzeitpunkt tstart und den Endzeitpunkt tend definiert, wobei der Startzeitpunkt tstart gemäß Formel 1 , bzw. Formel 2 bestimmbar sind. tstart = min { 1 1 |AZ(t) | > csl Λ £A TjAZ(t)| dt > cs2 Λ |AZ(t)| > cs3j, Formel 1 tend = min { 1 1 1 > tstart Λ |AZ(t)| < cel Λ A TJAZ(t)| dt < ce2}, Formel 2
Der Startzeitpunkt tstart ist gekennzeichnet durch eine absolute Abweichung |AZ(t) |= |Z(t)-B(t) | im relativen Impedanzzeitverlauf Z(t) gegenüber dem Bezugszeitverlauf B(t) (Baseline), die einen bestimmten konstanten Wert csl überschreitet in Kombination mit einer Integration über das zeitliche Intervall der Länge ΔΤ5 sowie einer zeitlichen Änderung dieser absoluten Abweichung, die bestimmte konstante Werte cs2 bzw. cs3 überschreiten. Der Endzeitpunkt tend ist gekennzeichnet durch die Annäherung des relativen Impedanzverlaufs Z(t) an den Bezugszeitverlauf B(t), charakterisiert durch eine im Wesentlichen zeitlich konstante absolute Abweichung |AZ(t) | unterhalb eines konstanten Werts cel in Kombination mit einem Wert für das Integral über das zeitliche Intervall der Länge ΔΤΘ unterhalb eines konstanten Wertes ce2.
Der Zustand im Endzeitpunkt nach der Gabe der Indikatorlösung (Bolus) ist ein Gleichgewichtszustand, der durch den Abschluss aller dynamischen Vorgänge und Ausgleichvorgänge im Herz-/Kreislaufsystem gekennzeichnet ist. Variante B. ein Zeitintervall [trH,start, tm,end] vom Beginn bis zum Ende einer absoluten Abweichung im Impedanzzeitverlauf ZrH(t) gegenüber dem Bezugszeitverlauf BrH(t) (Baseline).
Dabei wird das Zeitintervall [trH<start> tiH,end] zwischen einem Startzeitpunkt trH<start gemäß Formel 3 einer durch die Gabe der Indikatorlösung (Bolus) verursachten absoluten Abweichung |AZrH(t) | = |ZrH(t)-BrH(t) | im relativen Impedanzzeitverlauf ZrH(t) gegenüber
20151037WO 17.05.2018 dem Bezugszeitverlauf BrH(t) (Baseline) in einem Bildbereich, welcher Bereiche des rechten Herzens repräsentiert, und einem im Zeitverlauf nachfolgenden Endzeitpunkt t1H end gemäß Formel 4 und in Analogie zu Formel 3 einer durch die Gabe der Indikatorlösung (Bolus) verursachte absolute Abweichung |AZ1H(t) | = |Z1H(t)-B1H(t) | im relativen Impedanzzeitverlauf Z1H(t) gegenüber dem Bezugszeitverlauf B1H(t) (Baseline) in einem Bildbereich, welcher Bereiche des linken Herzens repräsentiert, detektiert. art = min { 1 1 |AZrH(t)| > crH,sl Λ A 1, JAZrH(t)| dt > crH,s2 Λ |AZrH(t)| > crH,s3}, Formel 3 tutend = min { 1 1 1 > trH,start Λ |AZ1H(t)| < c1H,el Λ JAZ1H(t) | dt < c1H,e2}, Formel 4
Variante C, bei einem koordinierten Betrieb von EIT-mit Gerät zur Infusionsgabe, beispielsweise ausgestaltet als manuelle Infusion, manuelle oder automatische Spritzenoder Peristaltikpumpe, oder als ein sogenannter Power Injector ergibt sich als Variante einer Zeitdauer eines Betrachtungszeitraumes ein vorbestimmtes Zeitintervall, definierbar als ein vorbestimmtes Zeitintervall, beginnend von einer manuellen oder einer automatisierten Dosierung der Indikatorlösung (Bolus) mit einer Dosierzeitdauer von einigen Sekunden, beispielsweise zwei bis fünf Sekunden bis zum Ablauf eines festgelegten Zeitintervalls, beispielsweise dreißig bis fünfzig Sekunden, oder alternativ, bis zu einer Detektion eines Endzeitpunktes tend bzw. t1H end berechnet entsprechend Formel 2 bzw. Formel 4.
Ein koordinierter Betrieb von EIT-Gerät und Beatmungsgerät, wie in der DE 103 01 202 B3 beschrieben, ermöglicht beispielsweise leichter die Gestaltung von Analysezeiträumen ohne, dass Atmungsaktivitäten des Patienten oder der Betrieb der Beatmung durch das Beatmungsgerät einen wirksamen Einfluss auf Daten der Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen, welche eine Überlagerung von herzspezifischen Signalanteilen in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax mit Signalanteilen, welche eine Ausbreitung einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge einer Indikatorlösung in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax repräsentieren, ausüben können. Ein Atemhaltemanöver kann während der Einatemphase (inspiratory hold maneuver) oder der Ausatemphasen (expiratory hold maneuver) oder auch als ein Wechsel in einem druckkontrollierten Beatmungsmodus auf einen Beatmungsmodus mit einem konstantem Druckniveau (CPAP) ausgestaltet werden. Mögliche Ausgestaltungen und Anwendungen von Atemhaltemanövern in der Elektroimpedanztomographie sind beispielsweise in der WO 2009 035 965 A1 beschrieben.
20151037WO 17.05.2018 Ein Atemhaltemanöver lässt sich beispielsweise auf folgende Weise als eine Koordination zwischen einem EIT-Gerät und einem Beatmungsgerät realisieren:
Schritt 1 : Am Beatmungsgerät wird durch den Anwender ein
Atemhaltemanöver vorbereitet,
Schritt 2: Am EIT-Gerät wird eine Perfusionsmessung gestartet,
Schritt 3: Das EIT-Gerät sendet eine Anfrage zum Start eines
Atemhaltemanövers an das Beatmungsgerät,
Schritt 4: Das Beatmungsgerät initiiert das Atemhaltemanöver
und sendet eine Bestätigung über den Erfolg des Manöverstarts an das EIT-Gerät.
Anschließend erfolgt die Gabe der Indikatorlösung (Injektion) entweder direkt darauf nachfolgend oder nach einer festgelegten kurzen Wartezeit oder nach einer Detektion eines stabilen Bezugszeitverlaufs BZi...n (t) (stabile Baseline) in einem Impedanzzeitverlauf
Figure imgf000014_0001
(t), der für eine größere Anzahl von Bildelementen im EIT-Bild kennzeichnend ist. Alternativ kann der Start der Injektion auch automatisiert erfolgen.
Insbesondere eine Einbeziehung einer ansteuerbaren Infusionsquelle ermöglicht eine solche oder weitere Automatisierung. Beispielsweise mittels einer Einbeziehung einer Spritzenpumpe in den koordinierten Betrieb von EIT-Gerät und Beatmungsgerät ist eine EIT-Daten- und Bilderfassung mit einer Synchronisation der Gabe, bzw. Verabreichung der Indikatorlösung (Bolus) mit einem Atemhaltemanöver, ermöglicht so dass die bereitgestellte Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen, welche eine Überlagerung von herzspezifischen Signalanteilen in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax mit Signalanteilen, welche eine Ausbreitung einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge einer Indikatorlösung in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax repräsentieren auf Basis der mittels des Elektro-Impedanz-Tomographie Gerätes (EIT) gewonnenen Daten über einen innerhalb eines Betrachtungszeitraumes liegenden Signalverlaufs durch die Art und Weise der Koordination von EIT-Gerät, Spritzenpumpe und Beatmungsgerät auf einen geeigneten Analysezeitraum angepasst ist, ohne, dass eine Sortierung oder Nachbearbeitung der Daten hinsichtlich der Lage des Analysezeitraums im Betrachtungszeitraum erforderlich ist. Die Bereitstellung der Datenmenge, welche Informationen hinsichtlich mindestens einer Herzfunktion, insbesondere einer Herzrate, repräsentieren, kann dabei aus verschiedenen Quellen von Informationen erfolgen. Informationen zu Herzrate, bzw. Pulsschlag können
20151037WO 17.05.2018 von verschiedenen Geräten oder Gerätekonstellationen bereitgestellt werden, die ausgestaltet sind, einen pulsatilen Messwert zu erfassen, beispielsweise von einem
Gerät mit Funktionen eines Elektro-Kardiogramms (EKG), z.B. in Ausgestaltung eines physiologischen Monitors,
- Gerät mit Funktionen zur Messung oder Bestimmung einer Sauerstoffsättigung, bzw. einer Sauerstoffpartialdruckmessung mittels Photoplethysmographie (SP02), z.B. in Ausgestaltung eines physiologischen Monitors oder eines Gerätes zur Sauerstoffpartialdruckmessung,
- EIT-Gerät mit integrierten EKG-Funktionalitäten,
EIT-Gerät mit integrierten Funktionalitäten zur Messung oder Bestimmung einer Sauerstoffsättigung, bzw. Sauerstoffpartialdruckmessung mittels Photoplethysmographie (Sp02). Die Bereitstellung der Datenmenge, welche die Informationen hinsichtlich mindestens einer Herzfunktion, insbesondere einer Herzrate, repräsentieren, kann dabei mittels einer direkten Datenverbindung des bereitstellenden Gerätes, beispielsweise mittels einer elektrischen oder optischen seriellen (RS232, RS485, USB, IRDA) oder parallelen (IEEE488) Datenschnittstelle oder auch mittels telemetrischer Datenübertragung (GSM, UMTS, Bluetooth) an das EIT-Gerät erfolgen.
Die Bereitstellung der Datenmenge, welche die Informationen hinsichtlich mindestens einer Herzfunktion, insbesondere einer Herzrate, repräsentieren, kann aber alternativ durch eine Datenkoordination in einem Datenverbund (Netzwerk, Server-Verbund, Intranet, Internet, Cloud) über verschiedenen Komponenten (Server, Router, Switches, Hubs) eines Daten netzwerkes (LAN, WLAN), beispielsweise in Form eines Patient Area Network (PAN) mit optionaler Anbindung an ein Patientendaten Management System (PDMS) im Krankenhaus oder in einem Verbund mehrerer Krankenhäuser drahtgebunden, drahtlos oder optisch (Glasfaser-Netzwerk) erfolgen. Ein solches„Patient Area Network (PAN)" ist in der US 2008/000479 A1 beschrieben.
Unter einer Cloud, bzw. unter Cloud Computing ist im technischen Sprachgebrauch der Informations- und Netzwerktechnologie eine Ausführung von Programmen, etwa Rechenroutinen, Verarbeitung von Daten oder Messsignalen mit Hilfe von Steuerungs- und Regelungsalgorithmen, Datenverarbeitung, Datenkoordination (Datenbank/ Datensatz- Management) oder zu verstehen, wobei diese Programme oder Teilroutinen der Programme nicht auf lokalen Recheneinheiten oder Geräten installiert sind, sondern aus
20151037WO 17.05.2018 der Ferne auf einem anderen Rechner oder verteilt auf mehreren anderen Rechnern, beispielsweise in einem Krankenhaus-Netzwerk (Intranet) oder einem weltweiten Netzwerkverbund (WWW, Internet) aufgerufen werden. Die Ermittlung der Datenmenge mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC) mit Informationen, welche eine pulsatile Herzaktivität, insbesondere eine Herzschlagrate oder einen Pulsschlag des Herzens in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indizieren auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten und auf Basis der Datenmenge mit Informationen hinsichtlich der mindestens einen Herzfunktion, insbesondere auf Basis der Herzschlagrate oder des Pulsschlags des Herzens kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Die Herzrate kann auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten wie folgt bestimmt werden: In einer ersten Variante wird ein Signal, welches für einen mittleren Wert oder einen Mittelwert aller Elemente oder einer Teilmenge der Datenmenge repräsentativ ist, aus der Datenmenge mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC) oder einer geeigneten Teilmenge bestimmt.
In einer zweiten Variante wird aus der Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen ein Leistungsdichtespektrum berechnet und aus dem Leistungsspektrum die Herzrate in einem charakteristischen Frequenzbereich, vorzugsweise mittels einer robusten Methodik bestimmt.
Ein charakteristischer Frequenzbereich in einem physiologisch sinnvollen Bereich ist für einen Erwachsenen beispielsweise ein Frequenzbereich oberhalb einer charakteristischen Frequenz von 0,67 Hz, was einer Herzschlagrate von 40 Schlägen je Minute entspricht.
Ein charakteristischer Frequenzbereich in einem physiologisch sinnvollen Bereich ist für ein Kind in einem Alter von 2 Jahren beispielsweise ein Frequenzbereich oberhalb einer charakteristischen Frequenz von 2 Hz, was einer Herzschlagrate von 120 Schlägen je Minute entspricht. Eine robuste Methodik ist beispielsweise ein parametrischer Ansatz einer Schätzung mittels eines autoregressiven Modells, wie es beispielsweise in einem wissenschaftlichen Aufsatz von Takalo R.; Hytti H.; Ihalainen H.:„Tutorial on Univariate Autoregressive Spectral Analysis", Journal of Clinical Monitoring and Computing, 2005, 19: Seite 402-404 beschrieben ist. Dabei kann die Art und Weise der Signalverarbeitung, insbesondere die Wahl der spektralen Analyse- oder Durchlass-/ Sperrbereiche von Filtern aus der Datenmenge mit Informationen hinsichtlich der mindestens einen Herzfunktion, insbesondere auf Basis der Herzschlagrate oder des Pulsschlags des Herzens abgeleitet
20151037WO 17.05.2018 werden, da sich typische Herzfrequenzen von typischen Atemfrequenzen ungefähr um einen Faktor von vier bis fünf unterscheiden.
Die Ermittlung einer Datenmenge, welche eine relative Verteilung einer Signalleistung oder Leistungsdichte oder eine relative Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz- Signale in einem vorbestimmten Frequenzbereich indiziert, auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten und auf Basis der Datenmenge mit Informationen hinsichtlich der mindestens einen Herzfunktion, insbesondere auf Basis der Herzschlagrate oder des Pulsschlags des Herzens, erfolgt dabei wie nachfolgend beschrieben.
Für ein jedes Element der Datenmenge an Bildpunkten wird ein Amplitudenspektrum oder ein Amplitudendichtespektrum, beispielsweise durch Anwendung einer schnellen Fouriertransformation (Fast Fourier Transformation, FFT) berechnet. Amplitudenwerte in einem Intervall um die typische und bekannte Herzfrequenz werden in jedem der Amplitudenspektren aufsummiert oder aufsummiert und anschließend gemittelt.
Alternativ kann auch ein Leistungsspektrum bzw. ein Leistungsdichtespektrum zur Ermittlung der Datenmenge, welche eine relative Verteilung einer Signalleistung oder Leistungsdichte oder eine relative Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz- Signale in einem vorbestimmten Frequenzbereich indiziert, zugrunde gelegt werden, wobei in einem Intervall um die typische und bekannte Herzfrequenz die Werte der Datenmenge aufsummiert bzw. gemittelt werden.
Die Ermittlung einer Datenmenge, welche eine Zeit- oder eine Phaseninformation der Herzaktivität in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indiziert, auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten und auf Basis der Datenmenge mit Informationen hinsichtlich der mindestens einen Herzfunktion, insbesondere auf Basis der Herzschlagrate oder des Pulsschlags des Herzens, erfolgt dabei auf Basis eines Phasenspektrums. Die Zeit- oder Phaseninformation der Herzaktivität in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax kann auf Basis des Phasenspektrums bestimmt werden, welches beispielsweise - wie zuvor bereits zum Amplitudenspektrum beschrieben - ebenfalls durch Anwendung einer FFT berechnet wurde. Diese Werte des Phasenspektrums werden analog zum Amplitudenspektrum in einem Intervall um die typische und bekannte Herzfrequenz gemittelt. Alternativ kann ein Ähnlichkeitsmaß paarweise zwischen allen oder einer Mehrzahl von Elementen der Datenmenge mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC) bestimmt werden, beispielsweise ein Ähnlichkeitsmaß
20151037WO 17.05.2018 welches mit Hilfe einer Ermittlung eines linearen Korrelationskoeffizienten auf Basis von Elementen der Datenmenge mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC) ermittelbar ist. Die Ermittlung von zwei mit nach einem Bewertungskriterium klassifizierten ortsspezifischen Datenmengen auf Basis der Datenmenge, welche die relative Verteilung von Leistung oder Leistungsdichte oder die Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz-Signale indiziert und/ oder auf Basis der Datenmenge mit Zeit- oder Phaseninformationen, welche die Herzaktivität in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indiziert, erfolgt derart, dass als Basis für das Bewertungskriterium ein Ansatz gewählt wird, wobei eine Menge von Elementen im Bild, also innerhalb der Bildpunkte der ursprünglichen Datenmenge, einen zusammenhängenden Bereich bildet. Diese Basis wird mit weiteren Kriterien kombiniert, so dass sich verschiedene Ausgestaltungsvarianten des Bewertungskriteriums ergeben, wie nachfolgend beschrieben. Einem jedem Element der ursprünglichen Datenmenge an Bildpunkten ist jeweils ein Eintrag aus der Datenmenge, welche die relative Verteilung von Leistung oder Leistungsdichte oder die Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz-Signale indiziert und/ oder der Datenmenge mit Zeit- oder Phaseninformationen, bzw. das Ähnlichkeitsmaß indiziert zugeordnet. Für die Datenmenge, welche die relative Verteilung von Leistung oder Leistungsdichte oder die Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz-Signale indiziert und/ oder der Datenmenge mit Zeit- oder Phaseninformationen, bzw. das Ähnlichkeitsmaß indiziert, wird im Verlauf der weiteren Beschreibung auch eine verkürzte Ausdrucks- und Schreibweise als „Datenmenge der relativen Amplituden- bzw. Leistungsverteilung", bzw. „Datenmenge mit Zeit- oder Phaseninformationen, bzw. Ähnlichkeitsmaß",„Datenmenge mit Ähnlichkeitsmaßen" oder„Datenmenge mit Zeit- oder Phaseninformationen" verwendet.
Die Bestimmung der ortsspezifischen Datenmenge, in welchem ein Blutvolumenstrom vom rechten Herz hin zur Lunge gerichtet ist, kann als die Menge der Elemente bestimmt werden, die im Bild, also innerhalb der Bildpunkte der ursprünglichen Datenmenge, einen zusammenhängenden Bereich bilden und deren Einträge in der Datenmenge der relativen Amplituden- bzw. Leistungsverteilung einen bestimmten Anteil eines vorbestimmten Maximalwerts überschreitet, beispielsweise einen Anteil von 40% oder 50% des Maximalwerts der relativen Amplituden- bzw. Leistungsverteilung überschreitet.
20151037WO 17.05.2018 Dazu ist als ein weiteres Kriterium zur Bestimmung der ortsspezifischen Datenmenge, in welchem ein Blutvolumenstrom vom rechten Herzen hin zur Lunge gerichtet ist, eines der nachfolgenden weiteren Kriterien erforderlich: » es wird ein Bereich unter allen im Bild zusammenhängenden Bereichen gewählt, in welchem die Summe der Einträge in der Datenmenge der relativen Amplitudenbzw. Leistungsverteilung sich als maximal ergibt,
• es wird ein Bereich unter allen im Bild zusammenhängenden Bereichen gewählt, welcher die meisten Bildelemente enthält,
· es wird ein Bereich unter allen im Bild zusammenhängenden Bereichen auf Basis von weiteren Informationen gewählt, also beispielsweise ein Bereich, für welchen sich basierend auf Studien, Untersuchungen und Auswertungen einer großen Anzahl von Patientendaten eine bestimmte Wahrscheinlichkeit ergibt. Die Bestimmung der ortsspezifische Datenmenge, in welchem ein Blutvolumenstrom vom rechten Herzen hin zur Lunge gerichtet ist, kann in einer ersten alternativen Variante als die Menge der Elemente bestimmt werden, die im Bild, also innerhalb der Bildpunkte der ursprünglichen Datenmenge, einen zusammenhängenden Bereich bilden und deren Einträge in der Datenmenge der relativen Amplituden- bzw. Leistungsverteilung einen bestimmten Anteil eines vorbestimmten Maximalwerts überschreitet, beispielsweise einen Anteil von 5% oder 10% des Maximalwerts der relativen Amplituden- bzw. Leistungsverteilung überschreiten und deren Einträge in der Datenmenge mit Zeit- oder Phaseninformationen, bzw. Ähnlichkeitsmaß in einem bestimmten Intervall von liegen, bzw. bei deren Einträgen das Ähnlichkeitsmaß für mindestens ein anderes Element des zusammenhängenden Bereichs einen vorbestimmten Wert überschreitet. Eine Überschreitung im Hinblick auf ein solches Ähnlichkeitsmaß ist beispielsweise bei einem linearen Korrelationskoeffizienten, wie etwa >0,80 oder >0,85 gegeben. Dazu ist als ein weiteres Kriterium zur Bestimmung der ortsspezifische Datenmenge, in welchem ein Blutvolumenstrom vom rechten Herzen hin zur Lunge gerichtet ist, eines der nach folgend weiteren Kriterien erforderlich:
• es wird ein Bereich unter allen im Bild zusammenhängenden Bereichen gewählt, in welchem die Summe der Einträge in der Datenmenge der relativen Amplitudenbzw. Leistungsverteilung sich als maximal ergibt,
· es wird ein Bereich unter allen im Bild zusammenhängenden Bereichen gewählt, welcher die meisten Bildelemente enthält,
20151037WO 17.05.2018 • es wird ein Bereich unter allen im Bild zusammenhängenden Bereichen auf Basis von weiteren Informationen gewählt, also beispielsweise ein Bereich, für welchen sich basierend auf Studien, Untersuchungen und Auswertungen einer großen Anzahl von Patientendaten eine bestimmte Wahrscheinlichkeit ergibt.
Die Bestimmung der ortsspezifische Datenmenge, in welchem ein Blutvolumenstrom vom rechten Herzen hin zur Lunge gerichtet ist, kann in einer zweiten alternativen Variante als die Menge der Elemente bestimmt werden, die im Bild, also innerhalb der Bildpunkte der ursprünglichen Datenmenge, einen zusammenhängenden Bereich bilden und deren Einträge in der Datenmenge der relativen Amplituden- bzw. Leistungsverteilung einen bestimmten Anteil eines vorbestimmten Maximalwerts überschreitet, beispielsweise einen Anteil von 5% oder 10% des Maximalwerts der relativen Amplituden- bzw. Leistungsverteilung überschreitet und deren Einträge in der Datenmenge mit Zeit- oder Phaseninformationen in Bezug zu Einträgen von Signalen liegen, welche eine Herzaktivität indizieren, wie beispielsweise Zeitabschnitte in EKG-Daten mit signifikanten Signalelementen, etwa die sogenannte„R-Zacke" oder der sogenannte„QRS-Komplex".
Die Bestimmung der ortsspezifische Datenmenge, in welchem ein Blutvolumenstrom aus der Lunge in den Bereich des linken Herzens gerichtet ist, wird als die Menge der Elemente bestimmt, die im Bild, also innerhalb der Bildpunkte der ursprünglichen Datenmenge, einen zusammenhängenden Bereich bilden und deren Einträge in der Datenmenge der relativen Amplituden- bzw. Leistungsverteilung einen bestimmten Anteil eines vorbestimmten Maximalwerts überschreitet, beispielsweise einen Anteil von 5% oder 10% des Maximalwerts der relativen Amplituden- bzw. Leistungsverteilung überschreiten. Dazu ist als ein weiteres Kriterium zur Bestimmung der ortsspezifische Datenmenge, in welchem ein Blutvolumenstrom von der Lunge zum Herzen gerichtet ist, eines der nach folgend weiteren Kriterien erforderlich: die Einträge in der Datenmenge mit Zeit- oder Phaseninformationen weisen in Bezug zur Periodendauer der Herzaktivität THeart Phasenlagen von 0,45 * THean bis 0,55 * THeaii auf und ergeben sich damit in Bezug zu Elementen der Datenmenge, in welchen ein Blutvolumenstrom vom Herzen hin zur Lunge gerichtet ist, diese Phasenlage kann beispielsweise alternativ auf Basis einer Phasenverschiebung gegenüber der sogenannte„R-Zacke" oder dem sogenannten„QRS-Komplex" in EKG-Daten ermittelt werden, wobei zusätzlich zum Bezug zur Periodendauer noch die Zeitdauer (preejection time) zwischen Erregung und Start der Kontraktion Hauptkammerkammer berücksichtigt wird,
20151037WO 17.05.2018 • für mindestens ein Element der Datenmenge mit Ähnlichkeitsmaßen ist das Ähnlichkeitsmaß dieser Einträge in Bezug zu Elementen der Datenmenge, in welchen ein Blutvolumenstrom vom Herzen hin zur Lunge gerichtet ist, derart gegeben, dass eine besonders geringe Ähnlichkeit gegeben ist, beispielsweise also ein linearer Korrelationskoeffizient < 0,7 gegeben ist,
• es wird ein Bereich unter allen im Bild zusammenhängenden Bereichen auf Basis von weiteren Informationen gewählt, also beispielsweise ein Bereich, für welchen sich basierend auf Studien, Untersuchungen und Auswertungen einer großen Anzahl von Patientendaten eine bestimmte Wahrscheinlichkeit ergibt.
Die Ermittlung des Maßes, welches einen Durchblutungszustand der Lunge indiziert und die Ermittlung und Bereitstellung des ersten Steuersignals, welches das, den Durchblutungszustand der Lunge indizierende Maß indiziert, erfolgt auf Basis der ermittelten zwei ortsspezifischen Datenmengen und auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen. Die ermittelten zwei ortsspezifischen Datenmengen repräsentieren einen Bereich des Herzens (Region of Interest, ROI A), in dem ein Blutvolumenstrom aus der Lunge zum Herzen gerichtet ist und einen Bereich des Herzens (Region of Interest, ROI B), in welchem ein Blutvolumenstrom vom Herzen zur Lunge gerichtet ist. Diese beide Bereiche (ROI A, ROI B) repräsentieren damit den sogenannten Lungenkreislauf, also den Kreislauf, in welchem sauerstoffarmes und kohlendioxidreiches Blut vom Herzen zur Lunge gefördert wird und sauerstoffreiches und kohlendioxidarmes Blut nach dem C02/ 02-Gasaustausch in der Lunge zum Herzen zurück gefördert wird und von dort in den sogenannten Körperkreislauf zur Versorgung von Organen und Muskeln mit Sauerstoff in den Körper gefördert wird.
Das erste Steuersignal kann zu einer Ausgabe an eine mit dem EIT-Gerät direkt oder indirekt verbundene Anzeigeeinheit, Weitergabe in einem Datenverbundsystem, Datennetzwerk (LAN, WLAN, PAN, Cloud) verwendet werden. Die zuvor in den Schritten beschriebenen Funktionalitäten mit der Bereitstellung einer Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen, welche eine Überlagerung der herzspezifischen Signalanteile mit Signalanteilen, welche eine Ausbreitung der vorbestimmten Flüssigkeitsmenge der Indikatorlösung repräsentieren, die Ermittlung der Datenmenge mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC), die Ermittlung der Datenmenge, welche eine relative Verteilung einer Signalleistung oder eine relative Amplitudenverteilung von herzspezifischen Impedanzsignalen in einem vorbestimmten Frequenzbereich indiziert, die Ermittlung der Datenmenge, welche Zeit- oder eine
20151037WO 17.05.2018 Phaseninformation der Herzaktivität indiziert, können dabei auf einer Recheneinheit ausgeführt werden. Ebenso, ist es möglich, wie zu der Bereitstellung der Datenmenge, welche die Informationen hinsichtlich mindestens einer Herzfunktion, insbesondere einer Herzrate, repräsentieren, zuvor ausgeführt, dass die Ausführungen dieser Funktionalitäten oder Teile dieser Funktionalitäten, wie auch die in den weiteren Ausführungsformen des Verfahrens beschrieben Schritte und Funktionalitäten in einem Datenverbund (Netzwerk, Server-Verbund, Intranet, Internet, Cloud, Cloud Computing) über verschiedenen Komponenten (Server, Router, Switches, Hubs) eines Daten netzwerkes (LAN, WLAN), beispielsweise in Form eines Patient Area Network (PAN) mit optionaler Anbindung an ein Patientendaten Management System (PDMS) im Krankenhaus oder in einem Verbund mehrerer Krankenhäuser drahtgebunden, drahtlos oder optisch (Glasfaser-Netzwerk) in einer Form des zuvor näher beschriebenen Cloud Computing erfolgen.
Die zwei ortsspezifischen Datenmengen oder die zwei ortsspezifischen und strömungs- und perfusionsspezifischen Datenmengen werden auf folgende Weise zu einer weiter verfeinerten Bestimmung des Maßes, welches einen Durchblutungszustand der Lunge indiziert, verarbeitet, wobei als beispielhafte Ausgestaltungen von verfeinerten Bestimmungen eine Bestimmung eines Blutvolumenstromes (PBF) durch die Lunge und/oder eine Bestimmung eines Blutvolumens (PBV) innerhalb der Lunge vorteilhaft sind. Ein besonders robuster Ansatz zur weiter verfeinerten Bestimmung des Maßes, welches einen Durchblutungszustand der Lunge indiziert, basiert beispielsweise auf einer Schätzung der sogenannten Residuenfunktion mittels Dekonvolution. Dekonvolution bezeichnet die Umkehrung der Faltungsoperation (Konvolution). Dekonvolution wird in der Bildverarbeitung beispielsweise zur Schärfung von Bildern angewendet. Da es sich bei der Elektroimpedanztomographie nach Anwendung der Bildrekonstruktion ebenfalls um aus Impedanzwerten ermittelte Bilder einer Belüftungssituation oder Durchblutungssituation der Lunge handelt, sind auf diese EIT-Bilder und insbesondere im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch auf eine Serie von EIT-Bildern, welche einen Durchgang (Dilution) der verabreichten Indikatorlösung durch Gewebe im Thorax, also durch Lungenbereiche und Herzbereiche darstellen oder repräsentieren, Bildverarbeitungsroutinen auf Basis von Dekonvolution anwendbar. Die zugrundeliegende Indikatordilutionstheorie wurde bereits im Zusammenhang mit zerebraler Perfusionsbildgebung basierend auf Zeitreihen radiologischer Verfahren unter Kontrastmittelgabe beschrieben. Hierzu sind insbesondere Paul Meier and Kenneth L. Zierler: "On the theory of the indicator-dilution method for measurement of blood flow and volume", Journal of Applied Physiology,1954, 6(12): Seite 733-743, Yoshiharu Ohno, Hiroto Hatabu, Kenya Murase, Takanori Higashino, Hideaki Kawamitsu, Hirokazu Watanabe, Daisuke Takenaka, Masahiko Fujii, and Kazuro Sugimura:
20151037WO 17.05.2018 "Quantitative assessment of regional pulmonary perfusion in the entire lung using three- dimensional ultrafast dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging: Preliminary experience in 40 subjects", Journal of Magnetic Resonance Imaging, 2004, 20(3): Seite 356-357 und Leif Ostergaard, Robert M. Weisskopf, David A. Chesler, Carsten Gyldensted, Bruce R. Rosen: "High resolution measurements of cerebral blood flow using intravascular trace bolus passages. Part I: Mathematical approach and Statistical analysis", Magnetic Resonance in Medicine, 1996, 36(5): Seite 715-718 als Veröffentlichungen zu nennen.
Stellt beispielsweise die eine ortsspezifische und strömungs- und perfusionsspezifische Datenmenge den Impedanzzeitverlauf in einem zuführenden Gefäß dar, so kann diese Datenmenge als Eingangssignal eines dynamischen Systems aufgefasst werden, oftmals auch als sogenannte „arterielle Inputfunktion" (AIF) bezeichnet. Das dynamische Systemverhalten wird durch die Residuenfunktion beschrieben, die gleichzeitig den Anteil der noch im Gewebe verbleibenden Indikatorlösung kennzeichnet. Der Verlauf einer Impedanzänderung ZR0I(t) in einer betrachteten Region (region of interest, ROI) als Reaktion auf den Verlauf der arteriellen Inputfunktion kann demzufolge als Faltung der AIF ZAIF(t) mit der Residuenfunktion R0R(t) aufgefasst werden:
ZROI (t) = ZAIF{t) ® [R0R(t)] Formel 5
Nach Schätzung der Residuenfunktion mittels Dekonvolution ergeben sich der pulmonale Blutvolumenstrom (PBF) und das pulmonale Blutvolumen (PBV) in der jeweiligen Region wie folgt:
PBFROI - R0 Formel 6
PBVROI = Z Z R A0IF,W ' Formel 7
Methoden der Schätzung von Blutflüssen sind beispielsweise in der wissenschaftlichen Abhandlung von Leif Ostergaard, Robert M. Weisskopf, David A. Chesler, Carsten Gyldensted, Bruce R. Rosen: "High resolution measurements of cerebral blood flow using intravascular trace bolus passages. Part I: Mathematical approach and Statistical analysis", Magnetic Resonance in Medicine, 1996, 36(5): Seite 715-718 beschrieben,
Ein weniger robuster, aber dafür weniger rechenintensiver Ansatz zur Bestimmung von relativen Perfusionsverteilungen ist die sogenannte „Maximal Slope Method", welcher beispielsweise in Miles KA.: „Measurement of tissue perfusion by dynamic computed
20151037WO 17.05.2018 tomography", British Journal of Radiology,1991 , 64: Seite 409-410 und Konstas AA, Goldmakher GV, Lee TY, Lev MH.: "Theoretic basis and technical implementations of CT perfusion in acute ischemic stroke, part 1 : theoretic basis" American Journal of Neuro Radiology, 2009, 30: Seite 663-667 beschrieben ist. max( ££2ii£.)
, Formel 8 max( ZAIF(t))
Auf Basis von EIT-Daten wurden mit diesem Ansatz Perfusionsverteilungen bislang allerdings nur ohne die Bestimmung einer arteriellen Inputfunktion (AIF) lediglich über die zeitliche Ableitung als relative Perfusionsverteilungen bestimmt, wie beispielsweise in Borges, J.B., Suarze-Sipmann, F., Böhm S.H., Tusman. G., Melo, A., Maripuu, E., Sandström, M., Park, M., Costa E. L., Hedenstierna, G., Amato M.: "Regional lung perfusion estimated by electrical impedance tomography in a piglet model of lung collapse" Journal of Applied Physiology 1 12 (1 ), Januar 2012, Seite 226-228 dargelegt.
Die mittlere Transitzeit (mean transit time, MTT) ist ein weiterer Parameter, der gebräuchlich für die Charakterisierung eines Perfusionszustands ist:
MTTR01 = ^ Formol 9
Ebenfalls ein gebräuchlicher Perfusionsparameter ist ein Zeitpunkt Tmax, an dem die Residuenfunktion (Formel 5) ihr Maximum erreicht.
Kennzeichnet der ausgewählte Bereich (ROI) eine Region im linken Herzen, so charakterisieren die Parameter nicht den Perfusionszustand einer Region in der Lunge, sondern den Zustand der gesamten Lunge.
In einer alternativen Ausführungsform kann auf Basis eines Vergleiches der Amplituden der herzspezifischen Impedanzänderungen mit den relativen Impedanzänderungen, welche durch die Indikatorgabe bedingt sind die oben aufgeführte Berechnungen des Maßes, welches einen Durchblutungszustand der Lunge beschreibt (PBF, PBV und MTT) bei Berechnung über die zuvor erwähnte Residuenfunktion auch auf Basis des gesamten Signalanteils in den jeweiligen ausgewählten Bereichen (ROI), also nicht nur auf Basis des durch die Indikatorlösung hervorgerufenen strömungs- und perfusionsspezifischen Anteils durchgeführt werden.
20151037WO 17.05.2018 Als Analysezeitraum innerhalb des Betrachtungszeitraums dient dabei beispielsweise und vorzugsweise ein Zeitraum, der die Verweildauer der Indikatorlösung im Lungenkreislauf kennzeichnet. Der Beginn dieses Zeitraums ist durch die - im Zusammenhang mit den Varianten A, B, C von Betrachtungszeiträumen im Zusammenhang mit der Zuführung und Gabe der vorbestimmten Flüssigkeitsmenge der Indikatorlösung erläuterten - initialen Detektion einer Änderung im strömungs- und perfusionsspezifischen Anteil der EIT-Daten, beispielsweise als eine signifikante globale Impedanzänderung oder als eine lokale signifikante Impedanzänderung im Bereich des rechten Herzens zu Beginn der Einströmung der Indikatorlösung gekennzeichnet.
Als Ende des Analysezeitraums wird ein Zeitpunkt gewählt, zu welchem die Indikatorlösung den Lungenkreislauf wieder verlassen hat, wobei wieder ein stationärer Wert des strömungs- und perfusionsspezifischen Anteils der EIT-Daten gegeben ist, also beispielsweise keine signifikante globale Impedanzveränderung oder keine lokale signifikante Impedanzveränderung im Bereich des linken Herzens gegeben ist. Dabei stellt sich typischerweise eine Impedanzverteilung ein, welche im Wesentlichen - bis auf eine Offset-Verschiebung - der Impedanzverteilung entspricht, welche vor oder am Beginn des Analysezeitraums gegeben war. Der Analysezeitraum kann unter Einbeziehung der Herzrate definiert werden. Bei einer gegenüber dem Referenzzustand erhöhten instantanen oder gemittelten Herzrate wird der Analysezeitraum entsprechend verkürzt, bei einer niedrigeren Herzrate entsprechend verlängert. Vorzugsweise erfolgt in einem weiteren Schritt eine Ermittlung und Bereitstellung eines zweiten Steuersignals auf Basis der zwei ortsspezifischen und strömungs- und perfusionsspezifischen Datenmengen. Das zweite Steuersignal kann direkt zu einer Visualisierung auf einer Anzeigeeinheit verwendet werden, ohne, dass eine weitere Einbeziehung von bereitgestellten EIT-Daten, also der Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanzsignalen erforderlich ist. Daher ist die Verwendung der zwei ortsspezifischen und strömungs- und perfusionsspezifischen Datenmengen von Vorteil.
Das zweite Steuersignal kann zu einer Ausgabe an eine mit dem EIT-Gerät direkt oder indirekt verbundene Anzeigeeinheit, Weitergabe in ein Datennetzwerk (LAN, WLAN, PAN, Cloud) verwendet werden. Der Aufwand an Datenmengen-Verwaltung (Adressierung) und an Datenverarbeitung, welcher zur Visualisierung mit dem zweiten Steuersignal bereitgestellt werden muss, ist gegenüber der Bereitstellung der Datenmenge an
20151037WO 17.05.2018 Bildpunkten mit Impedanzsignalen in Kombination mit dem ersten Steuersignal deutlich (ca. 30% - 50%) reduziert.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt in einem weiteren Schritt vor oder nach der Ermittlung der ortsspezifischen Datenmengen, eine Trennung in ortsspezifisch-, strömungs- und perfusionsspezifische Datenmengen. Eine Signaltrennung zur Ermittlung von strömungs- und perfusionsspezifischen Datenmengen wird beispielsweise derart vorgenommen, wie es in der US 9,384,549 BB ausgeführt und beschrieben ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt in einem weiteren Schritt nach der Ermittlung der zwei ortsspezifischen Datenmengen oder der zwei ortsspezifisch-, strömungs- und perfusionsspezifischen Datenmengen als Maß, welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, eine Bestimmung und Bereitstellung eines Blutvolumenstromes (PBF) durch die Lunge und/ oder eines Blutvolumens (PBV) innerhalb der Lunge.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt in einem weiteren Schritt eine Ermittlung und Bereitstellung eines dritten Steuersignals auf Basis des Maßes, welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, insbesondere auf Basis des Blutvolumenstroms (PBF) durch die Lunge oder auf Basis des Blutvolumens (PBV) und auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten.
Das dritte Steuersignal kann zu einer Ausgabe an eine mit dem EIT-Gerät direkt oder indirekt verbundene Anzeigeeinheit, Weitergabe in ein Datennetzwerk (LAN, WLAN, PAN, Cloud) verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt vor der Ermittlung der Datenmenge (CRIC) mit herzspezifischen Impedanzänderungen eine Bereitstellung einer gemeinsamen Datenmenge von ventilationsspezifischen Signalen mit der Datenmenge an Bildpunkten, welche die Überlagerung von herzspezifischen Signalanteilen in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax mit Signalanteilen, welche die Ausbreitung der vorbestimmten Flüssigkeitsmenge einer Indikatorlösung in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax repräsentiert eine Signaltrennung aus der gemeinsamen Datenmenge zur Bereitstellung der Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen.
20151037WO 17.05.2018 Die Signaltrennung von ventilationsspezifischen und herzspezifischen Signalen zur Ermittlung der Datenmenge (CRIC) mit herzspezifischen Impedanzänderungen erfolgt beispielsweise durch zeitliche Mittelung über eine größere Anzahl von Herzzyklen, die Hoch- oder Bandpassfilterung im Frequenzbereich oder mit Hilfe von Verfahren, die auf der Verwendung von Hauptkomponenten (principal component analysis, PCA) beruhen.
Eine Anwendung mit Hochpass-/ Bandpassfilterungen ist in der wissenschaftlichen Publikation bei Frerichs I, Pulletz S, Elke G, Reifferscheid F, Schadler D, Scholz J, Weiler N: „Assessment of changes in distribution of lung perfusion by electrical impedance tomography", Respiration, 2009: Seite 3-4, wie auch bei Vonk Noordegraaf A, Kunst PW, Janse A, Marcus JT, Postmus PE, Faes TJ, de Vries PM:„Pulmonary perfusion measured by means of electrical impedance tomography", Physiology Measurements, 1998: Seite 265-267 ausgeführt. Eine Anwendung der Hauptkomponentenanalyse im Zusammenhang mit EIT-Daten ist in der wissenschaftlichen Publikation bei Deibele JM, Luepschen H, Leonhardt S:„Dynamic Separation of pulmonary and cardiac changes in electrical impedance tomography". Physiology Measurement, 2008: Seite 2 bis 6 beschrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt in einem weiteren Schritt ein Vergleich der ermittelten Datenmenge, welche eine relative Leistungsverteilung/ Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz-Signale in einem vorbestimmten Frequenzbereich indiziert und dem Maß, welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, mit Hilfe mindestens eines Vergleichswertes. Der mindestens eine Vergleichswert kann dabei als ein einzelner Vergleichswert oder aus einer Kombination oder aus Kombinationen von Vergleichswerten aus einer Gruppe von Vergleichswerten gebildet werden. Die Gruppe von Vergleichswerten weist einen oder mehrere der verschiedenen Vergleichswerte auf, insbesondere eine zeitlich vor der ermittelten Datenmenge ermittelte Datenmenge oder ein zeitlich vor dem ermittelten Maß ermitteltes Maß des gleichen Patienten, eine zeitlich vor der ermittelten Datenmenge ermittelte Datenmenge oder ein zeitlich vor dem ermittelten Maß ermitteltes Maß eines anderen Patienten oder eine mittlere typische Datenmenge oder ein mittleres typisches Maß einer Klasse von Patienten.
Auf Basis des Vergleichs wird ein viertes Steuersignal ermittelt und bereitgestellt, welches eine Information hinsichtlich der Situation des Patienten als eine Abweichung einer aktuellen Patientensituation von einer Soll- oder Normalsituation, eine Klassifizierung einer
20151037WO 17.05.2018 Beatmungssituation, einen Trend im Krankheitsverlauf, insbesondere einen Genesungsfortschritt indiziert.
Das vierte Steuersignal kann zu einer Ausgabe an eine mit dem EIT-Gerät direkt oder indirekt verbundene Anzeigeeinheit, Weitergabe in ein Datennetzwerk (LAN, WLAN, PAN, Cloud) verwendet werden.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt in einem weiteren Schritt auf Basis des ersten, des zweiten oder des vierten Steuersignals eine Visualisierung mit Informationen bezüglich einer örtlichen zweidimensionalen oder dreidimensionalen Lage der zwei ortsspezifischen und/ oder der ortsspezifisch-, strömungs- und perfusionsspezifischen Datenmengen im Bereich des Herzens, der Lunge oder des Thorax in einer frontalen oder transversalen Ansicht der Lunge oder des Herzens.
Die Visualisierung zeigt dabei vorzugsweise die ortsspezifischen und/ oder der ortsspezifisch-, strömungs- und perfusionsspezifischen Datenmengen im Bereich des Herzens in einer bildlichen Darstellung als markierte Bereiche (ROI A, ROI B), (ROI A', ROI B') in einer transversalen Ansicht der Lunge. Die transversale Ansicht stellt einen horizontalen Schnitt in der Ebene der am Thorax angeordneten Elektroden dar.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt auf Basis des dritten Steuersignals eine Ausgabe des Maßes, welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert und/ oder des Blutvolumenstroms (PBF) und/ oder des Blutvolumens (PBV) oder in Form eines Zahlenwertes oder in Form einer Kurve eines Zeitverlaufs.
Die Visualisierung zeigt dabei vorzugsweise das Blutvolumen und/oder den Blutvolumenstrom als Zahlenwerte, in Form von Diagrammen, beispielsweise Balkendiagrammen, in Relation zu Vergleichswerten von Blutvolumina und/oder Blutvolumenstrom, als zeitlichen Verlauf des Blutvolumens und/oder Blutvolumenstroms oder zeitlichen Verlauf von Veränderungen des Blutvolumens und/oder Blutvolumenstroms in einer grafischen Darstellung eines Kurvenverlaufs oder Zeitverlaufs.
Die beschriebenen Ausführungsformen stellen jeweils für sich als auch in Kombination miteinander besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
20151037WO 17.05.2018 Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographie Gerätes (EIT) gewonnenen Daten hinsichtlich eines Durchblutungszustandes von Herz und Lunge dar. Dabei sind durch Kombination oder Kombinationen mehrerer Ausführungsformen ergebende Vorteile und weitere Ausführungsformen gleichwohl vom Erfindungsgedanken mit erfasst, wenn auch nicht sämtliche Kombinationsmöglichkeiten von Ausführungsformen dazu im Detail jeweils ausgeführt sind. Die vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Verfahrens können auch in Form eines computerimplementierten Verfahrens als Computerprogrammprodukt mit einem Computer ausgebildet sein, wobei der Computer zur Durchführung des oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens veranlasst wird, wenn das Computerprogramm auf dem Computer bzw. auf einem Prozessor des Computers oder einem sogenannten„Embedded System" als Teil eines Medizingerätes, insbesondere des EIT-Gerätes ausgeführt wird. Dabei kann das Computerprogramm auch auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert sein. In einer alternativen Ausgestaltung kann ein Speichermedium vorgesehen sein, welches zur Speicherung des vorstehend beschriebenen, computer-implementierten Verfahrens bestimmt ist und von einem Computer lesbar ist. Es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass nicht alle Schritte des Verfahrens zwangsläufig auf ein und derselben Computerinstanz ausgeführt werden müssen, sondern sie können auch auf unterschiedlichen Computerinstanzen, beispielsweise in einer Form des zuvor näher beschriebenen Cloud Computing ausgeführt werden. Auch kann die Abfolge der Verfahrensschritte gegebenenfalls variiert werden. Weiterhin ist möglich, dass einzelne Abschnitte des vorstehend beschriebenen Verfahrens in einer separaten, beispielsweise für sich selbst verkaufsfähigen Einheit (wie z.B. auf einem vorzugsweise in der Nähe des Patienten angeordneten Daten-Auswertungssystem) andere Teile auf einer anderen verkaufsfähigen Einheit (wie z.B. auf einer Anzeige- und Visualisierungseinheit, welche beispielsweise als ein Teil eines Krankenhaus-Informations-Systems vorzugsweise in einem zur Überwachung mehrerer Patientenräume eingerichteten Raum angeordnet ist, sozusagen als verteiltes System, ausgeführt werden können. Vorstehend wurde die Erfindung nach einem ersten Aspekt der Erfindung für das erfindungsgemäße Verfahren zur Verarbeitung und Visualisierung von Daten eines Elektro- Impedanz-Tomographie-Gerätes (EIT) hinsichtlich einer Durchblutungssituation der Lunge beschrieben. Gemäß eines ersten weiteren Aspektes der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verarbeitung und Visualisierung von Daten eines Elektro-Impedanz-Tomographie-Gerätes (EIT) hinsichtlich einer Durchblutungssituation der Lunge bereitgestellt.
20151037WO 17.05.2018 Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung wird ein erfindungsgemäßes System zur Verarbeitung und Visualisierung von Daten eines Elektro-Impedanz-Tomographie-Gerätes (EIT) hinsichtlich einer Durchblutungssituation der Lunge bereitgestellt. Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile lassen sich in gleicher oder in ähnlicher Weise mit der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder dem erfindungsgemäßen System, sowie den beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung oder des Systems erzielen. Weiterhin sind die beschriebenen Ausführungsformen und deren Merkmale und Vorteile des Verfahrens auf die Vorrichtung und das System übertragbar, wie auch die beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung und des Systems auf das Verfahren übertragbar sind. Sämtliche der zu der beschriebenen Vorrichtung oder dem beschriebenen System erzielbaren Vorteile sind in gleicher oder ähnlicher Weise mit dem, als ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Verfahren zur Verarbeitung und Visualisierung von Daten eines Elektro-Impedanz-Tomographie-Gerätes (EIT) hinsichtlich einer Durchblutungssituation der Lunge, insbesondere eines Blutvolumenstroms in die Lunge und eines Blutvolumens innerhalb der Lunge, zu erzielen. Selbstredend lassen sich auch sämtliche Vorteile des Verfahrens zur Verarbeitung und Visualisierung von Daten eines Elektro- Impedanz- Tomographie-Gerätes (EIT) hinsichtlich einer Durchblutungssituation der Lunge, insbesondere eines Blutvolumenstroms in die Lunge und eines Blutvolumens innerhalb der Lunge, auch mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung und/oder dem beschriebenen System erzielen.
Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module einer Vorrichtung, insbesondere durch Hardware- Bausteine (μθ, DSP, MP, FPGA, ASIC, GAL), ausgebildet, die beispielsweise in Form eines Prozessors, mehrere Prozessoren (μθ, μΡ, DSP) oder in Form von Instruktionen in einem Speicherbereich implementiert sein können, die durch den Prozessor verarbeitet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zu einer Durchführung der Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographiegerätes (EIT) gewonnenen Daten zu einer quantifizierbare Auswertung hinsichtlich einer Durchblutungssituation der Lunge weist
20151037WO 17.05.2018 eine Dateneingangseinheit
eine Kontrolleinheit und
eine Datenausgabeeinheit
auf.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mittels der Dateneingangseinheit zu einem Empfang von Daten ausgestaltet. Die Dateneingangseinheit weist dabei vorzugsweise Schnittstellenelemente, wie beispielsweise Verstärker, A/D-Wandler, Bauteile zum Überspannungsschutz (ESD-Protection), Logikelemente und weitere Elektronik- Komponenten zum drahtgebundenen oder drahtlosen Empfang der Daten und Signale, sowie Anpassungselemente, wie Code- oder Protokoll-Konvertierungselemente zur Anpassung der Signale und Daten für die weitere Verarbeitung in der Kontrolleinheit auf.
Die Kontrolleinheit ist zu einer Verarbeitung der mittels eines Elektro-Impedanz- Tomographiegerätes (EIT) gewonnenen Daten zu einer quantifizierbare Auswertung vorzugsweise als eine Berechnungs- und Steuerungseinheit, z.B. in Form eines MikroControllers (μθ) oder Mikroprozessors (μΡ) mit weiteren Funktionen ausgestaltet. Die Kontrolleinheit ist mit Funktionen zur Datenverarbeitung, Funktionen zur Koordination von Datenmengen, wie auch zur Koordination von Datenberechnungen und Funktions- und Berechnungsabläufen, welche beispielsweise in Form von Quellcode in einer höheren Programmiersprache (C, Java, Algol, Fortran) oder einer Maschinensprache (Assembler) in einem der Kontrolleinheit zugeordneten Datenspeicher (RAM, ROM, EEPROM) oder Speichermedium (Festplatte, USB-Stick) vorliegen ausgestaltet, die vorliegende Erfindung mit Verarbeitung und Visualisierung von Daten eines Elektro-Impedanz-Tomographie- Gerätes (EIT) hinsichtlich einer Durchblutungssituation der Lunge, insbesondere eines Blutvolumenstroms in die Lunge und eines Blutvolumens innerhalb der Lunge in die Praxis umzusetzen. Die Kontrolleinheit weist dazu Elemente zur Datenverarbeitung, Berechnung und Ablaufsteuerung, wie MikroController (μθ), Mikroprozessoren (μΡ), Signalprozessoren (DSP), Logikbausteine (FPGA, PLD), Speicherbausteine (ROM, RAM, SD-RAM) und Kombinationsvarianten davon beispielsweise in Form eines„Embedded System" auf.
Die Datenausgabeeinheit ist zur Erzeugung und Bereitstellung von Ausgabesignalen und/ oder Steuersignalen ausgebildet. Das Ausgabesignal ist vorzugsweise als ein Videosignal (z.B. Video Out, Component Video, S-Video, HDMI, VGA, DVI, RGB) dazu ausgestaltet, auf einer mit der Ausgabeeinheit drahtlos oder drahtgebunden (WLAN, Bluetooth, WiFi) verbundenen Anzeigeeinheit oder auf der Ausgabeeinheit selbst, eine grafische,
20151037WO 17.05.2018 numerische oder bildliche Darstellung der Durchblutungssituation der Lunge zu ermöglichen.
Die Durchführung des Verfahrens zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographie Gerätes (EIT) gewonnenen Daten hinsichtlich eines Durchblutungszustandes von Herz und Lunge wird erfindungsgemäß von der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographie Gerätes (EIT) gewonnenen Daten hinsichtlich eines Durchblutungszustandes von Herz und Lunge derart umgesetzt, dass
- mittels der Dateneingangseinheit
eine Bereitstellung einer Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen, welche eine Überlagerung von herzspezifischen Signalanteilen in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax mit Signalanteilen, welche eine Ausbreitung einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge einer Indikatorlösung in Bereichen der
Lunge, des Herzens oder des Thorax während einer Atemhaltephase repräsentieren auf Basis der mittels des Elektro-Impedanz-Tomographie Gerätes (EIT) gewonnenen Daten über einen innerhalb eines Betrachtungszeitraumes liegenden Signalverlaufs erfolgt,
- mittels der Dateneingangseinheit eine Bereitstellung einer Datenmenge, welche Informationen hinsichtlich mindestens einer Herzfunktion, insbesondere einer Herzrate, repräsentieren, erfolgt,
mittels der Kontrolleinheit eine Ermittlung einer Datenmenge mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC) mit Informationen, welche eine pulsatile Herzaktivität, insbesondere eine Herzschlagrate oder einen Pulsschlag des Herzens in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indizieren auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten und auf Basis der Datenmenge mit Informationen hinsichtlich der mindestens einen Herzfunktion, insbesondere auf Basis der Herzschlagrate oder des Pulsschlags des Herzens erfolgt,
- mittels der Kontrolleinheit eine Ermittlung einer Datenmenge, welche eine relative Verteilung einer Signalleistung oder Leistungsdichte oder eine relative Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz-Signale in einem vorbestimmten Frequenzbereich indiziert, auf Basis der Datenmenge mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC) mit Informationen, welche die pulsatile Herzaktivität indizieren, erfolgt,
mittels der Kontrolleinheit eine Ermittlung eine Datenmenge, welche eine Zeit- oder eine Phaseninformation der Herzaktivität in Bereichen der Lunge, des Herzens oder
20151037WO 17.05.2018 des Thorax indiziert, auf Basis der Datenmenge mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC) mit Informationen, welche die pulsatile Herzaktivität, insbesondere eine Herzschlagrate oder einen Pulsschlag des Herzens in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indizieren, erfolgt,
- mittels der Kontrolleinheit eine Ermittlung von zwei mit nach einem Bewertungskriterium klassifizierten ortsspezifischen Datenmengen auf Basis der Datenmenge, welche die relative Verteilung von Leistung oder Leistungsdichte oder die Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz-Signale indiziert und/ oder auf Basis der Datenmenge mit Zeit- oder Phaseninformationen, welche die Herzaktivität in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indiziert, wobei eine Datenmenge der zwei ortsspezifischen Datenmengen eine Teilmenge in der Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen indiziert, in welchem ein Blutvolumenstrom aus der Lunge zum Herzen gerichtet ist und eine weitere Datenmenge der zwei ortsspezifischen Datenmengen eine Teilmenge in der Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen indiziert, in welchem ein
Blutvolumenstrom vom Herzen zur Lunge gerichtet ist, erfolgt,
mittels der Kontrolleinheit eine Ermittlung eines ersten Steuersignals, welches ein, einen Durchblutungszustand der Lunge indizierendes Maß indiziert, auf Basis der zwei ortsspezifischen Datenmengen und auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten mit Impedanz-Signalen erfolgt,
- mittels der Datenausgabeeinheit eine Bereitstellung des ersten Steuersignals erfolgt.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung wird ein erfindungsgemäßes System zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographie Gerätes (EIT) gewonnenen Daten hinsichtlich eines Durchblutungszustandes von Herz und Lunge bereitgestellt. Das erfindungsgemäße System weist ein Kontrollmodul mit den Merkmalen, Eigenschaften und Komponenten der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung, also Dateneingangseinheit, Kontrolleinheit und Datenausgabeeinheit auf, sowie ein Dosiermodul zu einer Gabe, bzw. Dosierung oder Verabreichung einer Indikatorlösung, ein Beatmungsmodul und ein EIT-Modul mit einer Elektrodenanordnung auf. Durch das erfindungsgemäße System wird die zu dem Verfahren beschriebene Koordination zwischen EIT-Modul und Beatmungsmodul in der Praxis ermöglicht, wobei durch das Kontrollmodul die Gabe der Indikatorlösung, das Atemhaltemanöver und die EIT-Datenerfassung, mit Start und Dauer über den Betrachtungszeitraum koordiniert und kontrolliert wird.
20151037WO 17.05.2018 In dem erfindungsgemäßen System mit EIT-Modul, Beatmungsmodul, Dosiermodul, Dateneingangsmodul und Kontrollmodul wird mittels des Kontrollmoduls
• eine Initiierung eines Atemhaltemanövers am Beatmungsmodul,
· eine Initiierung einer Impedanzmessung am EIT-Modul,
• eine Datenerfassung von EIT-Daten am EIT-Modul,
• eine Ermittlung eines Maßes, welches einen Durchblutungszustand der Lunge indiziert,
• eine Ermittlung und Bereitstellung eines ersten Steuersignals, welches das Maß, welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, indiziert. koordiniert.
In dem erfindungsgemäßen System erfolgt die Bereitstellung von EIT-Daten, die Ermittlung des Maßes, welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, wie auch die Ermittlung und Bereitstellung des ersten Steuersignals erfindungsgemäß, wie zu dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographie Gerätes (EIT) gewonnenen Daten hinsichtlich eines Durchblutungszustandes von Herz und Lunge beschrieben.
Das System kann in vielfältiger Weise ausgestaltet sein. So können beispielsweise das Beatmungsmodul und das EIT-Modul als eine Baueinheit oder eine bauliche Gerätezusammenfügung ausgestaltet sein. So können beispielsweise das Beatmungsmodul, das EIT-Modul und das Dosiermodul als eine Baueinheit oder eine bauliche Gerätezusammenfügung ausgestaltet sein. So kann beispielsweise die Kontrolleinheit als Element des Beatmungsmoduls oder des EIT-Moduls ausgestaltet sein. So kann beispielsweise das Kontrollmodul als separate bauliche Einheit ausgestaltet sein, welche in einem Datenverbund (Cloud), beispielsweise in einem Datennetzwerk (LAN) mit den übrigen Komponenten Beatmungsmodul, EIT-Modul und Dosiermodul verbunden ist. Auch können weitere Komponenten mit in den Datenverbund einbezogen sein und somit Daten und Informationen, welche Zustände des Herzens oder des Herzkreislaufsystems wie Puls, Blutdruck, Sauerstoffsättigung, Atemgasparameter, Blutgaswerte, indizieren und welche von dem Kontrollmodul zur Koordination der Interaktion der Komponenten Beatmungsmodul, EIT-Modul und Dosiermodul verwendbar sind, bereitstellen.
20151037WO 17.05.2018 Die vorliegende Erfindung wird nun mit Hilfe der folgenden Figuren und den zugehörigen Figurenbeschreibungen ohne Beschränkungen des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert. Es zeigen: die Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ablaufplans zu einer
Verarbeitung von Daten eines EIT-Gerätes zu einer Bestimmung eines Durchblutungszustandes von Herz und Lunge, die Figuren 2a bis 2e weitere Ausgestaltungen des Ablaufplans nach der Figur 1 , die Figur 3 eine schematische Darstellung eine Anordnung von EIT-Gerät mit
Elektrodenanordnung und Spritzenpumpe an einem Patienten und die Figur 4 eine schematische Darstellung eines medizintechnischen Systems mit einem EIT-Gerät.
In der Figur 1 ist ein Ablaufplan gezeigt, welcher eine Verarbeitung und eine Visualisierung von mittels eines Elektroimpedanz-Tomographiegerätes (EIT) gewonnenen Daten hinsichtlich einer Durchblutung von Herz und Lunge eines Patienten zeigt. Die Verarbeitung wird anhand einer Schrittabfolge 1 gezeigt, welche mit einem Start 100 beginnt und mit einem Stopp 999 endet.
In einem ersten Schritt 1 1 erfolgt eine Bereitstellung einer Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen, welche eine Überlagerung von herzspezifischen Signalanteilen mit Signalanteilen enthält, welche eine Ausbreitung einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge 55 (Figur 3, Figur 4) einer Indikatorlösung repräsentiert. Die Datenmenge an Bildpunkten 1 10 weist damit Daten auf, welche eine Überlagerung von herzspezifischen Signalanteilen in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax repräsentieren, mit Signalanteilen, welche die Ausbreitung der Menge 55 (Figur 3, Figur 4) der Indikatorlösung in den Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax repräsentieren. Die Ausbreitung der Menge 55 (Figur 3, Figur 4) der Indikatorlösung ergibt sich dadurch, dass während einer Erfassung von Daten 3 (Figur 3) mit einem Elektroimpedanz-Tomographiegerät 30 (Figur 3) an einem Patienten 35 (Figur 3) die vorbestimmte Flüssigkeitsmenge 55 der Indikatorlösung in den Blutstrom des Patienten 35 (Figur 3) injiziert wird. Die Injektion der Menge 55 der Indikatorlösung mittels einer invasiven Infusionszuführung 81 , beispielsweise in Form einer Salzlösung kann über einen zentralen oder peripheren Venenkatheter gegeben werden. Alternativ ist auch die Gabe über ein Lumen eines Swan-Ganz-Katheters
20151037WO 17.05.2018 möglich. Typische Zugangswege sind Blutgefäße am Hals des Patienten 35, beispielsweise die Vena jugularis interna. Wenn die Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignal während eines Zeitbereiches ohne eine Atemaktivität, sei es Einatmung oder Ausatmung des Patienten 35 (Figur 3), erfasst ist, so sind in der Datenmenge 1 10 keine Effekte von Atmung oder Beatmung enthalten. Die Datenmenge 1 10 enthält in diesem Fall somit keine Variation in den Impedanzen oder Impedanzunterschieden, welche die Belüftungssituation der Lunge des Patienten 35 (Figur 3) indizieren. Typischerweise wird eine zeitliche Dauer ohne Einfluss von Atmung oder Beatmung im Verlauf einer maschinellen Beatmung mittels eines sogenannten Atemhaltemanövers bewirkt. Dabei wird für eine vorbestimmte Dauer, sei es in einem zeitlichen Zusammenhang mit der inspiratorischen oder exspiratorischen Pause der Beatmung, die Beatmung derart kontrolliert, dass Atemgas weder in die Lunge des Patienten hinein- noch aus der Lunge des Patienten hinausströmt. Somit enthält die Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen lediglich die herzspezifischen Signalanteile sowie die Signalanteile, welche durch die Ausbreitung der Menge 55 (Figur 3, Figur 4) der Indikatorlösung mit dem Luftkreislauf durch Herz und Lunge des Patienten 35 (Figur 3) beeinflusst sind. Die Ausbreitung der Menge 55 (Figur 3, Figur 4) der Indikatorlösung stellt damit gleichsam einen vorgegebenen maximalen Zeitrahmen des Betrachtungszeitraums für die weitere Verarbeitung der Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen dar.
In einem an den ersten Schritt 1 1 folgenden Schritt 12 erfolgt eine Bereitstellung einer Datenmenge 120, welche Informationen mindestens einer Herzfunktion, insbesondere einer Herzrate, repräsentiert. Diese Datenmenge 120 mit Informationen hinsichtlich der Herzfunktion bzw. Herzrate kann auf verschiedene Weise gewonnen worden sein und wird in diesem Schritt 12 bereitgestellt. Die Gewinnung der Information hinsichtlich mindestens einer Herzfunktion kann dabei als Dateninformation von einem physiologischen Monitor, von einem Monitor zur Überwachung der Sauerstoffsättigung (SP02), von einem Gerät zur Messung eines Elektrokardiogramms (EKG) oder auch von einem Gerät zur Elektroimpedanz-Tomographie (EIT) bereitgestellt werden. Auch können Informationen hinsichtlich dieser mindestens einen Herzfunktion von Kombinationen von Geräten, beispielsweise einer Kombination eines Beatmungsgerätes mit einem Gerät zur Elektroimpedanz-Tomographie oder einem Gerät zur Elektroimpedanz-Tomographie mit Funktionen zur EKG und/oder SP02-Messung bereitgestellt werden. In einem zweiten Schritt 21 wird eine Datenmenge mit herzspezifischen Impedanzänderungen 200 (CRIC) auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen und auf Basis der Datenmenge 120 mit Informationen hinsichtlich der
20151037WO 17.05.2018 mindestens einen Herzfunktion ermittelt. Dazu wird in jedem Bildpunkt der Datenmenge 1 10 an Bildpunkten mit Impedanzsignalen die jeweilige pulsatile Herzaktivität ermittelt.
In einem dritten Schritt 31 wird eine Datenmenge 301 bestimmt, welche eine relative Verteilung einer Signalleistung oder eine relative Amplitudenverteilung von herzspezifischen Impedanzsignalen in einem vorbestimmten Frequenzbereich indiziert. Die Ermittlung 31 der Datenmenge 301 erfolgt dabei auf Basis der Datenmenge 200 mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC) mit den Informationen, welche die pulsatile Herzaktivität indizieren. Der vorbestimmte Frequenzbereich ergibt sich dabei als ein physiologisch sinnvoller Bereich von Frequenzen, die Herzaktivitäten kennzeichnen. Typischerweise liegen Herzfrequenzen bei normalem Sinus-Rhythmus in einem Bereich von ungefähr 40 Schlägen je Minute bis zu 240 Schlägen je Minute und mehr. Dies entspricht einem spektralen Frequenzbereich von unter 1 Hz bis zu 4 Hz. Nach der Ermittlung 31 der Datenmenge 301 mit der relativen Verteilung einer Signalleistung oder einer relativen Amplitudenverteilung erfolgt eine Ermittlung 32 einer Datenmenge 302, welche eine Zeit- oder eine Phaseninformation der Herzaktivität in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indiziert. Diese Ermittlung 32 der Datenmenge mit Zeit- oder Phaseninformationen der Herzaktivität erfolgt auf Basis der Datenmenge 200 mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC), welche Informationen hinsichtlich der pulsatilen Herzaktivitäten enthält. Die Datenmenge 302 mit den Zeit- oder Phaseninformationen enthält dabei Informationen darüber, in welche Teilmengen der Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen Zuströmungen oder Abströmungen in oder aus der Lunge bzw. Abströmungen und Zuströmungen vom bzw. zum Herzen gegeben sind.
In einem vierten Schritt 41 erfolgt eine Ermittlung von zwei ortsspezifischen Datenmengen 401 , 402 auf Basis der Datenmengen 301 , 302. Anhand eines Bewertungskriteriums 440 werden die Datenmengen 301 , welche die relative Verteilung von Leistung oder Leistungsdichte oder die Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanzsignale indiziert und die Datenmenge 302 mit Zeit- oder Phaseninformationen von Herzaktivitäten in Bereich von Lunge und Herz klassifiziert. Als Ergebnis der Klassifizierung ergibt sich die Datenmenge 401 , welche eine Teilmenge in der Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen indiziert, in welchen ein Blutvolumenstrom als eine Strömung aus der Lunge zum linken Herzen gerichtet ist. Als weiteres Ergebnis der Klassifizierung ergibt sich die Datenmenge 402, welche eine Teilmenge in der Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignal indiziert, in welchen ein Blutvolumenstrom als eine Strömung vom rechten Herzen zur Lunge gerichtet ist. Diese beiden ortsspezifischen Datenmengen 401 , 402
20151037WO 17.05.2018 beschreiben damit Bereiche von Lunge und/oder Herz, in welchen ein Blutaustausch zwischen Lunge und Herz stattfindet. Die beiden Datenmengen 401 , 402 sind damit repräsentativ für lokal abgrenzbare Bereiche, sogenannten „regions of interest" (ROI), welche Strömungen und Strömungsrichtungen im Blutaustausch zwischen Herz und Lunge darstellen, also dem sogenannten Lungenkreislauf im Herzkreislaufsystem der Lunge zuzuordnen sind.
In einem fünften Schritt 51 erfolgt eine Ermittlung und Bereitstellung eines ersten Steuersignals 500, welches ein, einen Durchblutungszustand der Lunge indizierendes Maß 3000 indiziert. Die Ermittlung des ersten Steuersignals 500 erfolgt dabei auf Basis der zwei ortsspezifischen Datenmengen 401 , 402 und auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen. Das Steuersignal 500 ist dazu geeignet und dazu vorgesehen, die Teilmengen 401 , 402 in der Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen als Teil der Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen zu indizieren. Das erste Steuersignal 500 ist dazu ausgebildet und dazu vorgesehen, auf einer Anzeigeeinrichtung 95, welche in dieser Figur als eine optionale Komponente mit gestrichelter Linienführung schematisch angedeutet ist, eine Visualisierung auf einem Element 99 der Anzeigeeinrichtung 95 zu ermöglichen. In dieser Figur 1 sind weitere optionale Komponenten eingezeichnet. So sind als weitere Elemente 99' bzw. 99" ein Element zur Darstellung eines Kurvenverlaufs 99' sowie ein Element zur Darstellung eines Zahlenwertes 99' mit dargestellt. In dieser Figur 1 wird das erste Steuersignal 500 in optionaler Weise weiteren Komponenten zugeführt und/oder bereitgestellt. Diese optionalen Komponenten 901 , 902, 902', 902" sind mit gestrichelter Linie zeichnerisch an das erste Steuersignal 500 mittels einer Schnittstelle 901 angebunden. Mittels der Schnittstelle 901 können Netzwerkkomponenten (LAN) 902', Netzwerk- oder Datenserver 902" wie auch Mittel zur drahtlosen Datenweiterleitung 902 mit dem ersten Steuersignal versorgt werden. Auf diese Weise ist eine Bereitstellung der Datenmengen 401 , 402 in einen Daten- oder Netzwerkverbund ermöglicht, um die mittels dieser Datenverarbeitung gewonnenen Informationen hinsichtlich des Durchblutungszustandes und der Strömungsverhältnisse von Lunge und Herz nicht nur unmittelbar am Elektroimpedanz-Tomographiegerät (EIT) 30 (Figur 3), also am Ort der Datengewinnung, darstellen zu können, sondern auch eine Datenweitergabe an weitere Einheiten im Datenverbund, beispielsweise in einem Krankenhausnetzwerk, zu ermöglichen. Die Figuren 2a bis 2e zeigen Ausgestaltungen des Ablaufs 1 nach der Figur 1 . Diese Ausgestaltungen weisen zusätzliche Schritte auf, welche in den Ablauf 1 zusätzlich bzw.
20151037WO 17.05.2018 alternativ oder in Teilen zusätzlich eingebunden sein können. Gleiche Elemente in den Figuren 1 und 2a sind in den Figuren 1 und 2a mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
In der Figur 2a wird beschrieben, dass in einem weiteren Schritt 42 vor oder nach der Ermittlung 41 der ortsspezifischen Datenmengen 401 , 402 eine Signaltrennung auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen und/oder auf Basis der zwei ortsspezifischen Datenmengen 401 , 402 erfolgt. Als Ergebnis werden zwei ortsspezifische und strömungs- und perfusionsspezifische Datenmengen 403, 404 ermittelt und bereitgestellt. Im Anschluss an diese Signaltrennung 42 erfolgt in einem weiteren Schritt 61 eine Ermittlung und Bereitstellung eines zweiten Steuersignals 600 auf Basis der zwei ortsspezifischen und strömungs- und perfusionsspezifischen Datenmengen 403, 404.
Diese in der Figur 2a beschriebenen zusätzlichen Schritte 42, 61 sind in den Ablauf 1 nach der Figur 1 , wie in der Figur 2a zeichnerisch angedeutet, nach dem vierten Schritt 41 mit der Ermittlung der ortsspezifischen Datenmengen 401 , 402 eingebunden. Gegenüber der Figur 1 weist diese Ermittlung der zwei ortsspezifischen und strömungs- und perfusionsspezifischen Datenmengen 403, 404 den Vorteil auf, dass das zweite Steuersignal 600 direkt zu einer Visualisierung 900, 900' (Figur 1 , Figur 3, Figur 4) verwendet werden kann, ohne dass eine Einbeziehung der Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen für die Ausgabe erforderlich ist.
In der Figur 2b ist eine Erweiterung des Ablaufs 1 nach der Figur 1 bzw. ebenfalls des Teilablaufs in der Figur 2a gezeigt. Gleiche Elemente in den Figuren 1 , 2a sowie 2b sind mit den gleichen Bezugszeichen in den Figuren 1 , 2a sowie 2b gezeigt. Das im Ablauf 1 der Figur 1 ermittelte Maß 3000 für den Durchblutungszustand der Lunge wird in der Figur 2b nach der Ermittlung 41 der ortsspezifischen Datenmengen 401 , 402 in einem Schritt 43 spezifisch ermittelt. Unter Einbeziehung der Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen wird in dem Schritt 43 ein Blutvolumenstrom PVF 3001 durch die Lunge ermittelt. Zusätzlich wird, basierend auf dem Blutvolumenstrom PVF 3001 ein Blutvolumen (PBV) 3002 innerhalb der Lunge in dem weiteren Schritt 43 auf Basis der ortsspezifischen Datenmengen 401 , 402 und der Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen ermittelt. Das Maß 3000, welches den Durchblutungszustand der Lunge initiiert, kann somit in Form des Blutvolumenstroms PVF 3000, sowie auch des Blutvolumens (PBV) 3002 ausgestaltet sein und in einem weiteren Schritt 71 als ein drittes Steuersignal 700 auf Basis des Maßes 3000, PVF 3001 sowie (PBV) 3002 ermittelt und bereit gestellt werden. Diese zusätzlichen Schritte in der Figur 2b sind in den Ablauf 1 nach der Figur 1 eingebunden,
20151037WO 17.05.2018 wobei die Bereitstellung 71 des Steuersignals 700 zu einer Visualisierung 900, 900' (Figur 1 , Figur 3, Figur 4) geeignet ist.
Die Figur 2c zeigt eine alternative Ausgestaltung der Figur 2b. Gleiche Elemente in den Figuren 1 , 2a, 2b, 2c sind in den Figuren 1 , 2a, 2b, 2c mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Im Unterschied zur Figur 2b werden in der Figur 2c in der Ermittlung 43' anstatt der ortsspezifischen Datenmengen 401 , 402 die zwei ortsspezifischen und strömungs- und perfusionsspezifischen Datenmengen 403, 404 zur Bestimmung des Blutvolumenstromes PVF 3001 durch die Lunge oder des Blutvolumens (PBV) 3002 als Maß 3000, welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, verwendet. In einem weiteren Schritt 71 ' wird ein alternatives drittes Steuersignal 700' auf Basis des Maßes 3000, welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, ermittelt und bereitgestellt. Die Einbindung der Schritte nach der Figur 2c erfolgt in vergleichbarer Weise, wie zu der Figur 2b beschrieben, mit einer Möglichkeit einer Anbindung an eine Visualisierung 900, 900' (Figur 1 , Figur 3, Figur 4).
In der Figur 2d ist eine alternative Ausgestaltung der Datenbereitstellung 1 1 (Figur 1 ) des Ablaufs 1 nach der Figur 1 gezeigt. Gleiche Elemente in der Figur 1 und in der Figur 2d sind in den Figuren 1 und 2d mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Anstatt einer Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen, welche eine Überlagerung von herzspezifischen Signalanteilen in der Lunge mit Signalanteilen, welche eine Ausbreitung der Menge 55 (Figur 3, Figur 4) der Indikatorlösung in Bereichen der Lunge und des Thorax repräsentieren, wird eine gemeinsame Datenmenge an Bildpunkten 1 10' mit Impedanzsignalen bereit gestellt, welche zusätzlich zu den herzspezifischen Signalanteilen und den durch die Ausbreitung der Menge 55 (Figur 3, Figur 4) der Indikatorlösung bedingten Signalanteilen, ventilationsspezifische Signalanteile 130 enthält, welche auf Effekten von Einatmung/ Ausatmung in der Lunge von Atmung oder Beatmung basieren. Diese Datenmenge an Bildpunkten 1 10' wird dazu in einer weiteren Signalverarbeitung 1 1 ' in einem weiteren zusätzlichen Schritt einer Signaltrennung unterzogen. Diese Signaltrennung 1 1 ' dient der Entfernung der ventilationsspezifischen Signale 130 aus der Datenmenge 1 10'. Als Ergebnis der Signaltrennung 1 1 ' ergibt sich wiederum eine Bereitstellung einer Datenmenge an Bildpunkten 1 10, welche die Überlagerung von herzspezifischen Signalanteilen in Bereichen der Lunge und des Herzens oder des Thorax mit Signalanteilen, welche die Ausbreitung der vorbestimmten Flüssigkeitsmenge 55 (Figur 3, Figur 4) der Indikatorlösung in Bereichen von Lunge, Herz oder Thorax repräsentiert. Die Einbindung des Schrittes 1 1 ' erfolgt gemäß dieser Figur 2d in dem Ablauf 1 der Figur 1 als zusätzlicher Schritt 1 1 ' bzw. als Teil des in der Figur 1 im Ablauf 1 gezeigten und
20151037WO 17.05.2018 beschriebenen ersten Schrittes mit Bereitstellung 1 1 der Datenmenge an Bildpunkten 1 10 mit Impedanzsignalen.
In der Figur 2e sind eine zusätzliche, weitere Verarbeitung der Signale und Ergebnisse des Ablaufs 1 der Figur 1 , wie auch zusätzliche und Ausgestaltungen nach den Figuren 2b sowie 2c gezeigt. Gleiche Elemente in den Figuren 1 , 2b, 2c, 2e sind in den Figuren 1 , 2b, 2c, 2e mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die in den Figuren 1 , 2b, 2c ermittelten Datenmengen 301 , welche eine relative Leistungsverteilung/Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanzsignale in einem vorbestimmten Frequenzbereich indiziert, wie auch das Maß 3000, welche den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, werden in einem weiteren Schritt 81 mit Vergleichswerten 301 ', 301 ", 301 "' der relativen Leistungs- /Amplitudenverteilung und/oder auch des Maßes 3000', 3000", 3000"', 3001 ', 3001 ", 3001 "', 3002', 3002", 3002"' vergleichen. Die Indizes ', ", "' geben dabei verschiedene Situationen an, in welchen die Vergleichswerte ermittelt worden sind. Der Index ' bezeichnet eine Datenmenge 301 ' als ein Maß 3000', 3001 ', 3002' des gleichen Patienten. Der Index " bezeichnete eine Datenmenge 301 " als ein Maß 3000", 3001 ", 3002" eines anderen Patienten. Der Index "' bezeichnet eine typische Datenmenge 301 "' als ein Maß 3000"', 3001 "', 3002"' einer Klasse von Patienten. Als Ergebnis dieses Vergleichs 81 wird ein viertes Steuersignal 800 erzeugt, welches zu einer Ausgabe, beispielsweise einer Visualisierung 900, 900' (Figur 1 , Figur 3, Figur 4) bereitgestellt wird und somit im Zusammenhang mit dem Ablauf 1 der Figur 1 Verwendung finden kann.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung eines EIT-Systems 8000 mit einem EIT-Gerät 30 und Elektrodenanordnung 33 mit einer Vielzahl von Elektroden Ei , ... En 33' in Kombination mit einer Spritzenpumpe 4 in einer gemeinsamen Ausgestaltung als medizintechnisches System 6000. Das medizintechnische System 6000 nach dieser Figur 3 ermöglicht eine gemeinsame Funktionalität zur Durchführung der Verarbeitung eine Visualisierung von mittels eines Elektroimpedanz-Tomographiegerätes (EIT) gewonnenen Daten hinsichtlich einer Durchblutung von Herz und Lunge eines Patienten gemäß dem Ablauf 1 nach der Figur 1 . Gleiche Elemente in den Figuren 1 , 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 3 sind in den Figuren 1 , 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 3 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Am Oberkörper (Thorax) eines Patienten 35 ist die Elektrodenanordnung 33 mit den Elektroden Ei , ... En 33' angeordnet. Eine Messwerterfassungs- und Einspeiseeinheit 40 ist ausgebildet in einem Messzyklus jeweils an einem Paar der Elektroden 33' ein Signal, vorzugsweise einen Wechselstrom (Stromeinspeisung) oder auch eine Wechselspannung (Spannungseinspeisung) einzuspeisen. Die sich durch die Wechselstromeinspeisung (Stromeinspeisung) resultierenden Spannungssignale werden als Signale an den übrigen
20151037WO 17.05.2018 Elektroden 33' von der Messwerterfassungs- und Einspeiseeinheit 40 erfasst und als EIT- Daten 3 der Dateneingangseinheit 50 bereitgestellt. Neben der Messwerterfassung Ebenfalls am Patienten 35 ist die Spritzenpumpe 4 über eine Infusionsleitung 5 und einen Ort einer invasiven Infusionszuführung 81 , beispielsweise ausgestaltet als ein Zugang im Halsbereich des Patienten 35, angeordnet. Die bereit gestellten EIT-Daten 3 werden im EIT-Gerät 30 über eine Dateneingangseinheit 50 einer Kontrolleinheit 70 zugeführt. In der Kontrolleinheit 70 ist ein Datenspeicher 77 vorgesehen, welcher zu einer Speicherung eines Programmcodes ausgestaltet ist. Der Ablauf des Programmcodes wird durch einen, in der Kontrolleinheit als wesentliches Element angeordneten MikroController oder andere Ausgestaltung von Rechenelementen (FPGA, ASIC, μΡ, μθ, GAL) koordiniert. Die Rechnungs- und Steuerungseinheit 70 ist damit vorbereitet und dazu vorgesehen, die in den Figuren 1 , 2a, 2b, 2c, 2d, 2e Schrittabfolge zu koordinieren und die dargestellten Schritte mit Vergleichsoperationen, Rechenoperationen, Speicher- und Datenorganisation der Datenmengen, beispielsweise der Datenmengen 200, 301 , 302 (Figur 1 ) 401 , 402 (Figur 2a), 403, 404 (Figur 2b) durchzuführen. Mittels einer Datenausgabeeinheit 90 werden die von der Kontrolleinheit 70 ermittelten Werte als Steuersignale 500 (Figur 1 ), 600 (Figur 2a), 700 (Figur 2b), 700' (Figur 2c), 800 (Figur 2e) und Ergebnisse 3000 (Figur 1 ), 3001 , 3002 (Figuren 2b, 2c) an eine Datenausgabeeinheit 90 bereit gestellt und zu einer Visualisierung 900 auf eine Anzeigeeinrichtung 95 gebracht. Eine Alternative einer Visualisierung 900' (Figur 4) auf einer externen Anzeigeeinrichtung 95' (Figur 4) ist in der in der Figur 4 gezeigten Ausgestaltung des Medizintechnischen Systems 6000 gezeigt. Neben der Visualisierung 900 sind noch weitere Elemente 99' auf der Anzeigeeinrichtung 95 vorhanden, beispielsweise Bedienelemente 98, Elemente 99" zur Darstellung von Zahlenwerten oder Elemente 99' zur Darstellung von zeitlichen Verläufen bzw. Kurven.
Die Zusammenwirkung der Spritzenpumpe 4 mit dem EIT-Gerät 30 gestaltet sich wie folgt: Es wird von der Spritzenpumpe 4 eine vorbestimmte Menge 55 (Bolus) einer Indikatorlösung über die Infusionsleitung 5 und den Ort der invasiven Infusionszuführung 81 in den Blutkreislauf des Patienten 35 injiziert. Diese Menge 55 der Indikatorlösung durchströmt mit dem Blutfluss den Blutkreislauf des Patienten 35 und gelangt sodann mit dem sauerstoffarmen und kohlendioxidreichen Blut in den rechten Vorhof des Herzens des Patienten 35. Von dort gelangt diese Menge 55 der Indikatorlösung mit dem Blutfluss in die Lunge des Patienten 35 und von der Lunge zurück mit dem sauerstoffreichen und von Kohlendioxid befreiten Blut über den linken Vorhof des Herzens wieder in den Blutkreislauf zur Versorgung von Organen und Muskeln mit Sauerstoff des Patienten 35. Die Durchströmung der Lunge durch die Menge 55 der Indikatorlösung bewirkt eine Veränderung der Leitfähigkeit als Messeffekt, welcher mittels des EIT-Gerätes 30 und der
20151037WO 17.05.2018 zugeordneten Elektrodenanordnung 33 als örtlich und zeitlich signifikante Veränderung der Impedanzen sowohl in einem Bereich 402 in der Ebene der Elektrodenanordnung 33 erfasst werden kann, in denen die Menge 55 der Indikatorlösung durch die Ebene der Elektrodenanordnung 33 mit dem Blutfluss vom Herzen in die Lunge einströmt, wie auch in einem Bereich 401 in der Ebene der Elektrodenanordnung 33 erfasst werden kann, in denen die Menge 55 der Indikatorlösung durch die Ebene der Elektrodenanordnung 33 mit dem Blutfluss von der Lunge in das Herz zurückströmt. Die in den Figuren 1 mit dem Ablauf 1 beschriebene Vorgehensweise ermöglicht, wenn sie durch die Kontrolleinheit 70 durchgeführt wird, eine Bestimmung dieser zwei Bereiche (ROI Regions of interest) 401 , 402 in der bildlichen Darstellung, bzw. Visualisierung 900 der EIT-Daten 3, in denen die Menge 55 der Indikatorlösung von der Lunge in das Herz einströmt (ROI A) und wieder aus dem Herzen hin zur Lunge ausströmt (ROI B). Diese Bereiche (ROI A, ROI B) entsprechen den Bereichen, welche in der Figur 1 im Ablauf 1 als ortsspezifische Datenmengen 402, 401 bezeichnet sind.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines medizintechnischen Systems 6000 mit einem EIT-Gerät. Gleiche Elemente in den Figuren 1 , 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 3, 4 sind in den Figuren 1 , 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 3, 4 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Das medizintechnische System 6000 weist neben den Komponenten nach der Figur 3 mit EIT-System 8000 mit EIT-Gerät 30 und Infusionspumpe 4 als weitere Komponenten ein Beatmungsgerät 7100, ein EKG-Messgerät 7200, ein SP02-Messgerät 7300, ein Visualisierungsgerät 7400, ein Patienten-Managementsystem 7500, ein Gerät zu einer extrakorporalen Lungenunterstützung 4000 in einer datentechnischen Zusammenwirkung untereinander und miteinander in einem Datenverbundsystem 9000 (cloud) auf.
Das Datenverbundsystem 9000 weist Telemetriekomponenten (WLAN, Bluetooth) 9001 , Datenspeicher (Fileserver, Festplattenspeicher, Hard Disk), zentrale und dezentrale Recheneinheiten (Server) 9002, Schalt- und Koordinationseinheiten (Router, Switch) 9003, Einheiten 9004 (HUB) zur Pegelanpassung und Pegelverstärkung auf. Die Geräte 7100, 7200, 7300, 4000, 7400, 8000, 7500 und die Komponenten 9001 , 9002, 9003, 9004 sind in dem medizintechnisches System 6000 zu einem Netzwerk 9005 im Datenverbundsystem 9000 über Datenverbindungen 9008 verbunden. Diese Datenverbindungen 9008 im Datenverbundsystem 9000 sind in dieser Figur 4 in ununterbrochener Linie eingezeichnet.
Das EIT-System 8000 ist aufgebaut, wie zu der Figur 3 beschrieben. Das EIT-System 8000 besteht damit aus EIT-Gerät 30 mit Kontrolleinheit 70, Dateneingangseinheit 50,
20151037WO 17.05.2018 Elektrodenanordnung 33 mit einer Anzahl von Elektroden Ei , ... En 33' und einer zu einer Visualisierung 9000 geeigneten Ausgabeeinheit 95. An oder in der Dateneingangseinheit 50 ist Messwerterfassungseinheit 40 (Figur 3) zur Signaleinspeisung und Signalerfassung, wie auch zu einer Vorverarbeitung (Verstärkung, Filterung) der Signale der Elektroden 33' angeordnet. An oder in der Anzeigeeinrichtung 95 ist eine Datenausgabeeinheit 90 (Figur 3) angeordnet. Über die Dateneingangseinheit 50 gelangen die erfassten Signale als EIT- Daten 3 von der Elektrodenanordnung 33 mit der Vielzahl von Elektroden 33' zu der Kontrolleinheit 70 in dem EIT-Gerät 30. Das EIT-System 8000 mit den Komponenten 30, 40, 50, 70, 90, 95 ist in dieser Figur 4 mit einer äußeren Umrandung in Form einer Strich- Punktlinie dargestellt.
In dieser Figur 4 sind in dem medizintechnischen System 6000 weitere Datenverbindungen 9006, 9007 eingezeichnet. So gibt es direkte Datenverbindungen 9006 in dem medizintechnischen System 6000 von den Geräten 7100, 7200, 7300, 4000, 7400 zum EIT- System 8000 bzw. EIT-Gerät 30. Diese direkten Datenverbindungen 9006 zum EIT-Gerät 30 sind in dieser Figur 4 in gestrichelter Linie gezeigt. Daneben gibt es in dem medizintechnischen System 6000 direkte Datenverbindungen 9007 von verschiedenen Komponenten 7200, 7300, 4000 zum Beatmungsgerät 7100. Diese direkten Datenverbindungen 9007 zum Beatmungsgerät 7100 sind in dieser Figur 4 in gestrichelter Linie eingezeichnet. Über die direkten Datenverbindungen 9006, 9007 sind unmittelbare Interaktionen zwischen dem EIT-System 8000 und/ oder dem Beatmungsgerät 7100 mit den übrigen Geräten 7200, 7300, 4000 ohne eine Einbeziehung des Datenverbundsystems 9000 möglich. Über die Datenverbindungen 9008 können alle Komponenten des medizintechnischen Systems 6000 unter Einbeziehung des Datenverbundsystems 9000 miteinander in eine Zusammenwirkung und Koordination gebracht werden. Vorzugsweise wird diese Koordination durch eine zentrale Kontrolleinheit 7000 ausgeführt. Diese zentrale Kontrolleinheit 7000 ist in dieser Figur 4 als ein Bestandteil des EIT-Systems 8000 in Anbindung zum EIT-Gerät oder auch als Bestandteil des EIT-Gerätes 30 dargestellt. Die zentrale Kontrolleinheit 7000 kann die in der zu Figur 3 beschriebene Funktionalität mit Verarbeitung und Visualisierung von EIT-Daten 3 hinsichtlich eines Durchblutungszustandes von Herz und Lunge koordinieren. Diese Koordination kann dergestalt ablaufen, dass die Infusionspumpe 4 von der zentralen Kontrolleinheit 7000 ebenso wie das Beatmungsgerät 7100 wie auch weitere Komponenten derart miteinander koordiniert werden, dass die Gabe der Menge 55 der Indikatorlösung mit der Steuerung des Beatmungsgerätes 7100 vorzugsweise während eines besonderen Manövers der
20151037WO 17.05.2018 maschinellen Beatmung in einer sogenannten Atemhaltephase erfolgt und zugleich mittels des EIT-Gerätes 30 die Erfassung von EIT-Daten 3 über den Zeitraum der Atemhaltephase hinweg als Betrachtungszeitraum bewirkt wird. Die Elektroden 33' der Elektrodenanordnung 33 sind am Thorax 34 eines Patienten 35 angeordnet. Die Spritzenpumpe 4 bewirkt über eine Infusionsleitung 5 die Gabe der Menge 55 der Indikatorlösung an einem Ort einer invasiven Infusionszuführung 81 , in dieser Figur 4 in Übereinstimmung mit der Darstellung zu der Figur 3 im Hals- bzw. Schulterbereich des Patienten 35. Das Gerät zur extrakorporalen Lungenunterstützung 4000 wird mittels einer in dieser Figur 4 nur angedeuteten Blutkreislaufanbindung 4001 mit dem Patienten 35 verbunden, um Sauerstoff dem Patienten zuzuführen und Kohlendioxid aus dem Blutkreislauf des Patienten 35 extrakorporal zu entfernen. Die Blutkreislaufanbindung 4001 des Gerätes zur extrakorporalen Lungenunterstützung (ECLS, ECMO) 4000 dient der Anbindung des Blutkreislaufs des Patienten 35 an das Gerät zur extrakorporalen Lungenunterstützung 4000, beispielsweise durch einen invasiven Zugang (arteriell/venös) im Bereich der Leiste des Patienten 35 oder an anderen geeigneten Körperstellen.
Eine Möglichkeit einer Zusammenwirkung des Beatmungsgerätes 7100 mit dem Gerät zur extrakorporalen Lungenunterstützung 4000 kann derart ausgestaltet sein, das das Beatmungsgerät 7100 einerseits den Zeitpunkt der Gabe der Menge 55 der Indikatorlösung angepasst an die Gestaltung der Beatmung und Beatmungsmanöver (Atemhaltephase) koordiniert, als auch während der Dauer der Atemhaltephase die Versorgung des Patienten mit Sauerstoff vom Beatmungsgerät 7100 zu übernehmen.
In dem Datenverbundsystem 9000 ist das Netzwerk 9005 dazu ausgestaltet, physikalisch (drahtgebundene Leitungsverbindungen, optische Datenverbindungen, telemetrische Datenverbindungen) wie datentechnisch (Übertragungsprotokolle, Fehlerbehandlung) die Daten oder Anweisungen zwischen den einzelnen Komponenten 4000, 7100, 7200, 7300, 7400, 7500, 8000 auszutauschen und die entsprechende Infrastruktur mit den Komponenten 9001 , 9002, 9003, 9004 und Datenverbindung 9008 zu organisieren. Die Datenverbindungen 9008 können sowohl drahtgebunden als auch drahtlos telemetrisch oder drahtlos optisch erfolgen. Das Visualisierungsgerät 7400 ist als eine zusätzliche oder alternative Anzeigeeinrichtung 95' zur im EIT-Gerät 30 und/oder EIT-System 8000 vorhandenen Anzeigevorrichtung 95 im System 6000 vorhanden. Diese alternative oder zusätzliche Anzeigevorrichtung 95' kann beispielsweise in einem Überwachungsraum angeordnet sein, in welchem das klinische Personal eine Vielzahl von Informationen und/ oder Daten einzelner oder mehrerer Patienten dargestellt bekommt und damit hinsichtlich
20151037WO 17.05.2018 von Auswertungen von gesundheitlichen Situationen einzelner Patienten und zu deren umfassender Überwachung nutzen kann.
Die zentrale Kontrolleinheit 7000 ist in dieser Figur 4 als Ausgestaltung der Kontrolleinheit 70 des EIT-Systems 8000 mit dem EIT-Gerät 30 der Anzeigeeinrichtung 95 und der Dateneingangseinheit 50 gezeigt.
Es sind allerdings im Sinne der vorliegenden Erfindung auch andere Ausgestaltungen mit Anordnungen der zentralen Kontrolleinheit 7000 in dem System 6000 mit Möglichkeiten der Datenbereitstellung 1 1 (Figur 1 , Figur 2d), Möglichkeiten der Datenverarbeitung 21 , 31 , 41 , 51 (Figur 1 ) 42, 61 (Figur 2a), 43, 71 (Figur 2b), 43', 71 ' (Figur 2c), 81 (Figur 2e) im EIT- System 8000, Datenverbundsystem 9000 oder Medizintechnischen System 6000 mit umfasst. So kann die zentrale Kontrolleinheit 7000 auch beispielsweise und vorzugsweise als Teil des Beatmungsgerätes 7100 oder als Teil des Datenverbundsystems 9000, beispielsweise auf einem in diesem Datenverbundsystem 9000 dazu speziell angeordneten und geeigneten Datenserver 9002, ausgestaltet sein. Dies ergibt die Möglichkeit, dass die Verarbeitung zu einer Visualisierung von EIT-Daten 3 hinsichtlich eines Durchblutungszustandes von Herz und Lunge, wie auch die Koordination der Spritzenpumpe 4 und des Beatmungsgerätes 7100 hinsichtlich der Gabe der Menge 55 der Indikatorlösung und zur Organisation von speziellen Beatmungseinstellungen und Atemhaltephasen am Beatmungsgerät 7100 von einem außerhalb des EIT-Systems 8000 angeordneten Ort, gleichsam von einer Schalt- oder Fernwartungsstation, ausgeführt werden können. Daneben bietet die Einbindung der Visualisierung in das Datenverbundsystem 9000 die Möglichkeit, spezielle Rechenvorschriften abgesetzt von EIT-Gerät 30 oder EIT-System 8000 unabhängig vom Ort der Messung ausführen und für die Verwendung bei der Begutachtung der Situation des Patienten 35 verwenden zu können.
Dies sind einige Vorteile, welche sich mit den Komponenten 4000, 7100, 7200, 7300, 7400, 7500, 8000, insbesondere für EIT-System 8000 als Bestandteile in einem Datenverbundsystem 9000 ergeben, welche in dieser Figur 4 aber nur beispielhaft und ohne Anspruch auf Vollständigkeit beschrieben sind.
20151037WO 17.05.2018 BEZUGSZEICHENLISTE
1 Ablauf
3 Daten
4 Infusionspumpe
5 Infusionsleitung, Schlauchleitung
10 Vorrichtung zur Verarbeitung und Visualisierung von
E IT- Daten
1 1 , 12, 21 , 31 , 32, 41 , 51 Schritte im Ablauf 1 ,
1 1 ', 42, 43, 43', 61 ,71 , 71 ',81 zusätzliche, optionale Schritte im Ablauf 1 ,
30 EIT-Gerät
33 Elektrodenanordnung
33' Elektroden
34 Thorax
35 Patient
40 Messwerterfassungs- und Einspeiseeinheit 40
50 Dateneingangseinheit
55 Menge der Indikatorlösung
70 Kontrolleinheit, Berechnungs-/ Steuerungseinheit, μθ
77 Datenspeicher
81 Ort der invasiven Infusionszuführung
90 Datenausgabeeinheit
95, 95' Anzeigeeinrichtung
98 Bedienelemente
99, 99', 99" Elemente der Anzeigeeinrichtung 95
100 START
1 10 EIT-Datenmenge mit Impedanz-Signalen unter
Bolus-Durchlauf des Indikatorsignals
1 10' gemeinsame EIT-Datenmenge mit Impedanz- Signalen (ventilationsspezifisch und Bolus- spezifisch)
120 Datenmenge mit Herzrateninformation
130 Datenmenge mit ventilationsspezifischen Signalen 200 Datenmenge herzspezifische Impedanzänderungen
(CRIC) (Cardiac related impedance changes)
301 Datenmenge spektrale relative Leistungsbeurteilung
20151037WO 17.05.2018 301 ', 301 ", 301 "' Vergleichs-Datenmenge der spektralen relativen
Leistungsbeurteilung
302 Datenmenge mit Phaseninformation, Zeitinformation
401 , 402 ROI A, ROI B, ortsspezifische Datenmengen 403, 404 ROI A', ROI B' ortsspezifische und strömungs- und perfusionsspezifische Datenmengen
440 Bewertungskriterium
500 erstes Steuersignal
600 zweites Steuersignal
700, 700' drittes Steuersignal
800 viertes Steuersignal
900, 900' Visualisierung
901 Schnittstelle/ Interface
902, 902', 902" Netzwerkkomponenten
999 STOPP
3000 Maß für die Lungendurchblutung
3000', 3000", 3000"' Vergleichsmaß für die Lungendurchblutung
3001 Blutvolumenstrom BVF
3001 ', 3001 ", 3001 "' Vergleichs-Blutvolumenstrom BVF
3002 Blutvolumenstrom (PBV)
3002', 3002", 3002"' Vergleichs-Blutvolumenstrom (PBV)
4000 Extrakorporale Lungenunterstützung (ECLS, ECMO)
4001 Blutkreislaufanbindung
6000 System
7000 Zentrale Kontrolleinheit
7100 Beatmungsgerät, Ventilator
7200 EKG-Messgerät (Elektrokardiogramm)
7300 SP02-Messgerät
7400 Visualisierungsgerät, Bildschirm, Monitor
7500 Patientendaten Management System
8000 EIT-System
9000 Datenverbundsystem, Cloud
9001 Telemetriekomponenten (WLAN, Bluetooth)
9002 Datenspeicher, Recheneinheiten (Server)
9003 Schalt-/ Koordinationseinheit (Router, Switch)
9004 Pegelanpassung und Pegelverstärkung (Hub)
9005 Netzwerk im Datenverbundsystem
20151037WO 17.05.2018 9006 direkte Datenverbindungen zum EIT-Gerät
9007 direkte Datenverbindungen zum Beatmungsgerät
9008 Datenverbindungen im Datenverbundsystem
20151037WO 17.05.2018

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Verfahren zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro-lmpedanz-Tomographie Gerätes (EIT) gewonnenen Daten (3) hinsichtlich einer Durchblutung von Herz und Lunge eines Patienten (35) mit den Schritten: Bereitstellung (1 1 ) einer Datenmenge an Bildpunkten (1 10) mit Impedanz- Signalen, welche eine Überlagerung von herzspezifischen Signalanteilen in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax mit Signalanteilen, welche eine Ausbreitung einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge (55) einer Indikatorlösung in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax während einer Atemhaltephase repräsentieren auf Basis der mittels des Elektro-lmpedanz- Tomographie Gerätes (EIT) gewonnenen Daten (3) über einen innerhalb eines Betrachtungszeitraumes liegenden Signalverlauf.
Bereitstellung (12) einer Datenmenge (120), welche Informationen hinsichtlich mindestens einer Herzfunktion, insbesondere einer Herzrate, repräsentieren. Ermittlung (21 ) einer Datenmenge mit herzspezifischen Impedanzänderungen (200) (CRIC) mit Informationen, welche eine pulsatile Herzaktivität, insbesondere eine Herzschlagrate oder einen Pulsschlag des Herzens in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indizieren auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten (1 10) und auf Basis der Datenmenge (120) mit Informationen hinsichtlich der mindestens einen Herzfunktion, insbesondere auf Basis der Herzschlagrate oder des Pulsschlags des Herzens.
Ermittlung (31 ) einer Datenmenge (301 ), welche eine relative Verteilung einer Signalleistung oder Leistungsdichte oder eine relative Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz-Signale in einem vorbestimmten Frequenzbereich indiziert, auf Basis der Datenmenge (200) mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC) mit Informationen, welche die pulsatile Herzaktivität indizieren.
Ermittlung (32) eine Datenmenge (302), welche eine Zeit- oder eine Phaseninformation der Herzaktivität in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indiziert, auf Basis der Datenmenge (200) mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC) mit Informationen, welche die pulsatile Herzaktivität, insbesondere eine Herzschlagrate oder einen Pulsschlag des Herzens in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indizieren.
Ermittlung (41 ) von zwei mit nach einem Bewertungskriterium (440) klassifizierten ortsspezifischen Datenmengen (401 , 402) auf Basis der Datenmenge (301 ), 37WO 17.05.2018 welche die relative Verteilung von Leistung oder Leistungsdichte oder die Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz-Signale indiziert und/ oder auf Basis der Datenmenge (302) mit Zeit- oder Phaseninformationen, welche die Herzaktivität in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indiziert, wobei eine Datenmenge (401 ) der zwei ortsspezifischen Datenmengen (401 , 402) eine Teilmenge in der Datenmenge an Bildpunkten (1 10) mit Impedanz-Signalen indiziert, in welchem ein Blutvolumenstrom aus der Lunge zum Herzen gerichtet ist und wobei eine weitere Datenmenge (402) der zwei ortsspezifischen Datenmengen (401 , 402) eine Teilmenge in der Datenmenge an Bildpunkten (1 10) mit Impedanz-Signalen indiziert, in welchem ein Blutvolumenstrom vom Herzen zur Lunge gerichtet ist,
- Ermittlung (51 ) und Bereitstellung eines Maßes (3000), welches einen Durchblutungszustand der Lunge indiziert auf Basis der zwei ortsspezifischen Datenmengen (401 , 402) und auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten (1 10) mit Impedanz-Signalen,
- Ermittlung (51 ) und Bereitstellung eines ersten Steuersignals (500), welches das, den Durchblutungszustand der Lunge indizierende Maß (3000), indiziert.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei in einem weiteren Schritt vor oder nach der Ermittlung (41 ) der ortsspezifischen Datenmengen (401 , 402), eine Signaltrennung (42) auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten (1 10) mit Impedanz-Signalen und/ oder auf Basis der zwei ortsspezifischen Datenmengen (401 , 402) erfolgt und zwei ortsspezifisch-, strömungs- und perfusionsspezifische Datenmengen (403, 404) bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei in einem weiteren Schritt eine Ermittlung und Bereitstellung (61 ) eines zweiten Steuersignals (600) auf Basis der zwei ortsspezifischen und strömungs- und perfusionsspezifischen Datenmengen (403, 404) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, wobei in einem weiteren Schritt als Maß (3000), welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, nach der Ermittlung der Datenmengen (401 , 402) eine Bestimmung (43) und Bereitstellung eines Blutvolumenstromes (PBF) (3001 ) durch die Lunge oder eines Blutvolumens (PBV) (3002) innerhalb der Lunge auf Basis der zwei ortsspezifischen Datenmengen (401 , 402) und der Datenmenge an Bildpunkten (1 10) mit Impedanz-Signalen erfolgt.
20151037WO 17.05.2018 Verfahren nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, wobei in einem weiteren Schritt als das Maß (3000), welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, nach der Ermittlung der Datenmengen (403, 404) eine Bestimmung (43') und Bereitstellung eines Blutvolumenstromes (PBF) (3001 ) durch die Lunge oder eines Blutvolumens (PBV) (3002) innerhalb der Lunge auf Basis der ortsspezifischen und strömungs- und perfusionsspezifischen Datenmengen (403, 404) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei in einem weiteren Schritt eine Ermittlung (71 ) und Bereitstellung eines dritten Steuersignals (700) auf Basis des Maßes (3000), welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, insbesondere auf Basis des Blutvolumenstroms (PBF) (3001 ) durch die Lunge oder auf Basis des Blutvolumens (PBV) (3002) und auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten (1 10) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei in einem weiteren Schritt die Ermittlung (71 ') und Bereitstellung eines dritten Steuersignals (700') auf Basis des Maßes (3000), welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, insbesondere auf Basis des Blutvolumenstroms (PBF) (3001 ) durch die Lunge oder auf Basis des Blutvolumens (PBV) (3002) den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei vor der Ermittlung (21 ) der Datenmenge (200) (CRIC) mit herzspezifischen Impedanzänderungen eine Bereitstellung (1 1 ') einer gemeinsamen Datenmenge (1 10') von ventilationsspezifischen Signalen (130) mit der Datenmenge an Bildpunkten (1 10), welche die Überlagerung von herzspezifischen Signalanteilen in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax mit Signalanteilen, welche die Ausbreitung der vorbestimmten Flüssigkeitsmenge (55) einer Indikatorlösung in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax repräsentiert mit ventilationsspezifischen Signalen (130) erfolgt und eine Signaltrennung aus der gemeinsamen Datenmenge (1 10') zur Bereitstellung der Datenmenge an Bildpunkten (1 10) mit Impedanz-Signalen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei in einem weiteren Schritt ein Vergleich (81 ) der ermittelten Datenmenge (301 ), welche eine relative Leistungsverteilung/ Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz-Signale in einem vorbestimmten Frequenzbereich indiziert und dem 37WO 17.05.2018 Maß (3000), welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, mit Hilfe mindestens eines Vergleichswertes erfolgt, wobei der mindestens eine Vergleichswert als ein einzelner Vergleichswert oder aus einer Kombination oder aus Kombinationen von Vergleichswerten aus einer Gruppe von Vergleichswerten gebildet wird, wobei die Gruppe von Vergleichswerten einen oder mehrere der verschiedenen Vergleichswerte (301 ', 301 ", 301 "', 3000', 3000", 3000"') aufweist: eine zeitlich vor der ermittelten Datenmenge (301 ) ermittelte Datenmenge (301 ') des gleichen Patienten (35),
- ein zeitlich vor dem ermittelten Maß (3000) ermitteltes Maß (3000') des gleichen Patienten (35),
eine zeitlich vor der ermittelten Datenmenge (301 ) ermittelte Datenmenge (301 ") eines anderen Patienten,
- ein zeitlich vor dem ermittelten Maß (3000) ermitteltes Maß (3000") eines anderen Patienten,
ein mittlere typischer Datenmenge (301 "') einer Klasse von Patienten
- ein mittleres typisches Maß (3000"') einer Klasse von Patienten wobei auf Basis des Vergleichs ein viertes Steuersignal (800) ermittelt und bereitgestellt wird, welches eine Information hinsichtlich der Situation des Patienten (35) als eine eine Abweichung einer aktuellen Patientensituation von einer Soll- oder Normalsituation,
- eine Klassifizierung einer Beatmungssituation,
einen Trend im Krankheitsverlauf, insbesondere einen Genesungsfortschritt indiziert.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei auf Basis des ersten (500), des zweiten (600) oder des vierten (800) Steuersignals eine Visualisierung (95, 99, 900, 900') mit Informationen bezüglich einer örtlichen zweidimensionalen oder dreidimensionalen Lage der zwei ortsspezifischen (401 , 402) und/ oder der ortsspezifischen und strömungs- und perfusionsspezifischen Datenmengen (403, 404) im Bereich des Herzens, der Lunge oder des Thorax in einer frontalen oder transversalen Ansicht der Lunge oder des Herzens erfolgt.
20151037WO 17.05.2018
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei auf Basis des dritten Steuersignals (700, 700') eine Ausgabe (95, 99", 99') des Maßes (3000), welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert und/ oder des Blutvolumenstroms (PBF) (3001 ) und/ oder des Blutvolumens (PBV) (3002) in
Form von Zahlenwerten, Diagrammen, in Relation zu Vergleichswerten (3000', 3000", 3000"', 3001 ', 3001 ", 3001 "', 3002', 3002", 3002"') oder Kurve eines Zeitverlaufs erfolgt. 12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographie Gerätes (EIT) gewonnenen Daten (3) hinsichtlich einer Durchblutung von Herz und Lunge eines Patienten (35) gemäß der vorherigen Verfahrensansprüche mit den Schritten:
- Bereitstellung (1 1 ) einer Datenmenge an Bildpunkten (1 10) mit Impedanz- Signalen, welche eine Überlagerung von herzspezifischen Signalanteilen in
Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax mit Signalanteilen, welche eine Ausbreitung einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge (55) einer Indikatorlösung in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax während einer Atemhaltephase repräsentieren auf Basis der mittels des Elektro-Impedanz- Tomographie Gerätes (EIT) gewonnenen Daten (3) über einen innerhalb eines
Betrachtungszeitraumes liegenden Signalverlauf mittels der Dateneingangseinheit (50),
- Bereitstellung (12) einer Datenmenge (120), welche Informationen hinsichtlich mindestens einer Herzfunktion, insbesondere einer Herzrate, repräsentieren mittels der Dateneingangseinheit (50),
- Ermittlung (21 ) einer Datenmenge mit herzspezifischen Impedanzänderungen (200) (CRIC) mit Informationen, welche eine pulsatile Herzaktivität, insbesondere eine Herzschlagrate oder einen Pulsschlag des Herzens in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indiziert auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten (1 10) und auf Basis der Datenmenge (120) mit Informationen hinsichtlich der mindestens einen Herzfunktion, insbesondere auf Basis der Herzschlagrate oder des Pulsschlags des Herzens mittels der Kontrolleinheit (70),
- Ermittlung (31 ) einer Datenmenge (301 ), welche eine relative Verteilung einer Signalleistung oder Leistungsdichte oder eine relative Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz-Signale in einem vorbestimmten Frequenzbereich indiziert, auf Basis der Datenmenge (200) mit herzspezifischen
20151037WO 17.05.2018 Impedanzänderungen (CRIC) mit Informationen, welche die pulsatile Herzaktivität indizieren, mittels der Kontrolleinheit (70),
Ermittlung (32) eine Datenmenge (302), welche eine Zeit- oder eine Phaseninformation der Herzaktivität in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indiziert, auf Basis der Datenmenge (200) mit herzspezifischen Impedanzänderungen (CRIC) mit Informationen, welche die pulsatile Herzaktivität, insbesondere eine Herzschlagrate oder einen Pulsschlag des Herzens in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indizieren, mittels der Kontrolleinheit (70),
Ermittlung (41 ) von zwei mit nach einem Bewertungskriterium (440) klassifizierten ortsspezifischen Datenmengen (401 , 402) auf Basis der Datenmenge (301 ), welche die relative Verteilung von Leistung oder Leistungsdichte oder die Amplitudenverteilung der herzspezifischen Impedanz-Signale indiziert und/ oder auf Basis der Datenmenge (302) mit Zeit- oder Phaseninformationen, welche die Herzaktivität in Bereichen der Lunge, des Herzens oder des Thorax indiziert, wobei eine Datenmenge (401 ) der zwei ortsspezifischen Datenmengen (401 , 402) eine Teilmenge in der Datenmenge an Bildpunkten (1 10) mit Impedanz-Signalen indiziert, in welchem ein Blutvolumenstrom aus der Lunge zum Herzen gerichtet ist und wobei eine weitere Datenmenge (402) der zwei ortsspezifischen Datenmengen (401 , 402) eine Teilmenge in der Datenmenge an Bildpunkten (1 10) mit Impedanz-Signalen indiziert, in welchem ein Blutvolumenstrom vom Herzen zur Lunge gerichtet ist, mittels der Kontrolleinheit (70),
Ermittlung (51 ) und Bereitstellung eines ersten Steuersignals (500), welches ein, einen Durchblutungszustand der Lunge indizierendes Maß (3000) indiziert auf Basis der zwei ortsspezifischen Datenmengen (401 , 402) und auf Basis der Datenmenge an Bildpunkten (1 10) mit Impedanz-Signalen mittels der Kontrolleinheit (70),
Bereitstellung des ersten Steuersignals (500), welches das, den Durchblutungszustand der Lunge indizierende Maß (3000) indiziert mittels der Datenausgabeeinheit (90).
7WO 17.05.2018
13. System (6000) mit einem E IT-Modul (30, 33, 8000), Beatmungsmodul (7100), Dosiermodul (4), Dateneingangsmodul (50) und Kontrollmodul (70), wobei das Kontrollmodul (70) ein Atemhaltemanöver am Beatmungsmodul (7100) initiiert und koordiniert,
- eine Impedanzmessung am EIT-Modul (30, 33, 8000) initiiert und koordiniert,
- eine Datenerfassung (50) von EIT-Daten (3) am EIT-Modul (30, 33, 8000) koordiniert,
- ein Maß (3000), welches einen Durchblutungszustand der Lunge indiziert, ermittelt,
- ein erstes Steuersignal (500), welches das Maß (3000), welches den Durchblutungszustand der Lunge indiziert, ermittelt und bereitstellt.
20151037WO 17.05.2018
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