WO2020127002A1 - Verfahren zum reduzieren eines digitalen speicherbedarfs - Google Patents

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WO2020127002A1
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Pascal Kopperschmidt
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Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a method for
  • Time-related data series in extracorporeal treatments enable the prediction of device-related failures of medical technology devices or of patient-relevant, critical situations.
  • this technical problem is solved by a method for reducing a digital memory requirement in a medical device, with the steps of acquiring discrete measured values over a period of time; determining functional parameters of a
  • Adaptation function based on the discrete measured values; storing the functional parameters in the medical device; and controlling the medical device based on the adaptation function and the determined one
  • the storage of the function parameters takes up less data storage than the storage of a whole series of older measured values.
  • the method therefore achieves the technical advantage that the size of a required data memory and processor within the device is reduced and that the device can be manufactured with less use of hardware components.
  • the adaptation function is a linear or quadratic function.
  • the adaptation function is a linear or quadratic function.
  • the technical advantage is that the function parameters can be calculated quickly and with a high degree of accuracy.
  • the adaptation function is determined using the least squares method. This achieves the technical advantage, for example, that functional parameters can be determined with a high degree of accuracy.
  • control of the medical device comprises the output of a signal when the difference between the current measured value and the calculated value of the adaptation function exceeds a predetermined threshold value.
  • the technical advantage is that a
  • the threshold value is changed as a function of the time interval between two successive measured values.
  • higher or lower threshold values can be set depending on the data density.
  • a higher threshold value can be set for a higher data density, since the adaptation function can be adapted more precisely.
  • a lower threshold value can be set at a lower data density, since the
  • Adjustment function can be adjusted less precisely.
  • the control of the medical device comprises the output of a signal when a determined one
  • control of the medical device comprises, in addition to outputting the signal, the termination of one
  • the medical device is a dialysis machine, an X-ray device, an ultrasound device, a blood pressure monitor or a respirator. This achieves the technical advantage, for example, that it is particularly suitable
  • a medical device with a sensor for recording discrete measured values over a period of time; a processor for determining function parameters of an adaptation function on the basis of the discrete measured values; a data memory for storing the functional parameters in the medical device; and a control device for controlling the medical device on the basis of the
  • the medical device is designed to weight the previously recorded measured values with increasing distance from the current measured value.
  • the technical advantage is also achieved that older measured values are not taken into account in the trend calculation and an adaptation to current measured values takes place.
  • the medical device is designed to output a signal when the difference between the current measured value and the calculated value of the adaptation function exceeds a predetermined threshold value.
  • the medical device is designed
  • the medical device is designed, a
  • the medical device is designed
  • Fig. 1 is a schematic view of a medical technology
  • Fig. 2 is a diagram with measured values and one
  • FIG. 3 shows a block diagram of the method.
  • Fig. 1 shows a schematic view of a
  • the medical device 100 can be any electronic device used in a
  • a dialysis machine such as a dialysis machine, an X-ray device, an ultrasound device, a blood pressure monitor or a respirator.
  • the medical device 100 comprises a data memory 111, in which digital data and programs can be stored.
  • the data memory 111 is, for example, a RAM or a flash memory.
  • the medical device 100 comprises a processor 113 for executing the stored programs and processing the data from the data memory.
  • Display device 115 is provided which is used to display data to a user.
  • the medical device comprises 100
  • different sensors 109-1, 109-2 and 109-3 for detecting different measured values, such as a patient's blood pressure or a water consumption of the patient
  • the medical device 100 is designed to record a time course of the measured values by repeated measurement. For this purpose, the measured values are digitally recorded at regular intervals.
  • the measured values obtained from the sensors 109-1, 109-2 and 109-3 can be stored in the data memory 111 so that they can be used for further control of the medical device 100.
  • Storage capacity of the data storage 111 is limited for this purpose.
  • a parameterized adaptation function is therefore stored in the data memory 111 instead of the measured values.
  • the medical device 100 further includes one
  • Control device 117 for controlling the medical device 100 on the basis of the adaptation function and the
  • This control device 117 can be formed, for example, by an electronic circuit or a program module that is executed by the processor 113.
  • the control device 117 controls the medical device 100, for example by emitting a signal tone or interrupting a treatment by the medical device 100 as soon as measured values obtained outside a predetermined range around the Adjustment function lying around. In general, however, other controls are also conceivable.
  • the adaptation function 101 with the function parameters 105 and 107 is adapted to the detected
  • Measured values 103 adjusted.
  • the function parameters 105 and 107 are changed in such a way that the deviation between the adaptation function 101 and the measured values 103 is minimal.
  • the method is based on the processing of a data sequence of measured values d ⁇ , the influence of which on the forecast with the
  • This adaptation function f (t) describes the data series of the measured values 103 in one
  • Adaptation function f (t) can be given by any functional connection.
  • the adaptation function f (t) can correspond to a straight line equation with the function parameters 105 and 107 slope m and offset b.
  • Equation [3] requires an adaptation function 101 parameterized by m and b, which places a straight line through the data array of the measured values 103 d ⁇ , so that the sum of all
  • quadratic value spacing at the measuring point i takes a minimum.
  • the function parameters m and b are calculated in accordance with equation [5] when a new measured value 103 is received on the
  • Measuring point i 0 simply by adding the history F ⁇ - i to the data element Fo associated with the new measured value 103.
  • the choice of the forgetfulness factor A determines the depth of the history to be taken into account. The closer the factor is chosen to one, the greater the weight of the history in the trend analysis.
  • the approximation polynomial according to equation [2] can be expanded as required.
  • the linear approximation according to equation [2] is sufficient.
  • a more in-depth trend analysis includes, for example, the calculation of an acceleration a, which reflects the slope of the slope. That would be it
  • Function parameters 103 and 105 are suitable tools.
  • the historical information is in only a set of function parameters 105 and 107, which are stored and used for the current calculation.
  • the measured values 103 whose trend over time is to be determined are recorded by the dialysis machine during the
  • the measured values 103 describe the patient's condition using the device-side diagnostic tools.
  • the trend is calculated in the dialysis machine or on another platform.
  • the measured values 103 can be given by patient-specific values, such as a value for one
  • Fistula flow a recirculation value, a treatment clearance value, a predialystic sodium value, a systolic / dialystolic blood pressure value
  • Dry weight value a hematocrit value, a critical relative blood volume value, or a value
  • the measured values 103 can also be given by device-specific values, such as a value for a maximum permeate flow or a permeate conductivity (reflect the functional state of the reverse osmosis), a value for an electrical power consumption of the pumps associated with delivery capacity (lifetime analysis, time to to).
  • device-specific values such as a value for a maximum permeate flow or a permeate conductivity (reflect the functional state of the reverse osmosis), a value for an electrical power consumption of the pumps associated with delivery capacity (lifetime analysis, time to to
  • Degree of calcification can be determined or a medium
  • Dose value kt / V for the treatment Certain measured values 103 are analyzed with respect to their time course from treatment to treatment, others
  • Measured values 103 are used to calculate the trend within a single treatment.
  • the set of data elements is created after acquisition of the measured value 103 under consideration in accordance with equation [5] and stored in a non-volatile manner in the data memory 111. After the new measured value 103 has been received, the set of is stored in the data memory 111 in accordance with equation [6]
  • Data elements and the current measured value 103 a new calculation of the function parameters 105 and 107.
  • the previous set of data elements stored in the memory is overwritten by the new set.
  • the interdialytic trend slope e.g. a dialysis dose
  • only four function parameters 105, 107 are stored, the storage space of which would be available on a patient card.
  • the influence of the entire data history is combined in a depth that is predetermined by the forgetfulness factor l.
  • the dialysis machine can issue a warning which indicates the tendency to decrease the dialysis dose.
  • Another result of a comparison can be that a signal, such as an alarm, is output if the new measured value 103 is more than a predetermined distance from the one previously parameterized
  • Adaptation function 101 lies. It can also be a signal
  • Treatment parameters are calculated in the medical device 100, with which corresponding measured values 103, which are acquired during the treatment, and which represent this treatment parameter are then compared.
  • a limited capacity of the data memory 111 in the medical device 100 several trends for different operating or treatment parameters can be generated and observed during a treatment with little computation effort.
  • FIG. 3 shows a block diagram of the method for reducing a memory requirement in the medical device 100.
  • the medical device 100 In the medical device 100.
  • the method includes step S101 of acquiring the discrete measured values 103 over a period of time t.
  • These measured values 103 can be machine data, such as, for example, electricity or water consumption
  • Detection of impending failures or wear or around patient data such as a blood pressure, an OH, UF amount, Na concentration.
  • step S102 the function parameters 105 and 107 of the adaptation function are based on the discrete measured values 103 determined. As soon as the function parameters 105 and 107 of the adaptation function are based on the discrete measured values 103 determined. As soon as the function parameters 105 and 107 of the
  • Adaptation function 101 have been determined, the measured values 103 obtained for control purposes can be dispensed with.
  • step S103 the functional parameters 105 and 107 are stored in the medical device 101.
  • a much smaller storage space is required for this than for storing the more extensive discrete measured values 103.
  • step S104 the medical device 100 is determined on the basis of the adaptation function 101 and the
  • Storage capacity to calculate and store a larger number of trends for a larger number of data types.
  • Time-related data series in extracorporeal treatments can enable the prediction of device-related failures or patient-relevant critical situations. Using the method described above, it is not necessary to save all measured values 103 with their time stamps in order to receive the new data after receiving a new date
  • the historical information is contained in a comparatively small set of measured values 103, that with little
  • One embodiment can be directed to the automatic determination of the tolerance range around the predicted value.
  • the tolerance range can, for example, depending on the temporal density of the measured values 103, the type of measured values 103, depending on a suitable peer group or as
  • Pre-warning can be automatically adjusted when leaving the tolerance range.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren eines digitalen Speicherbedarfs in einem medizintechnischen Gerät, mit den Schritten eines Erfassens (S101) von diskreten Messwerten über einen Zeitraum hinweg; eines Ermittelns (S102) von Funktionsparametern einer Anpassungsfunktion auf Basis der diskreten Messwerte; eines Speicherns (S103) der Funktionsparameter in dem medizintechnischen Gerät; und eines Steuerns (S104) des medizintechnischen Gerätes auf Basis der Anpassungsfunktion und der ermittelten Funktionsparameter.

Description

BESCHREIBUNG
TITEL
VERFAHREN ZUM REDUZIEREN EINES DIGITALEN SPEICHERBEDARFS
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Reduzieren eines digitalen Speicherbedarfs in einem
medizintechnischen Gerät und ein medizintechnisches Gerät.
Die statistische Analyse von erfassten Daten und deren
Historie erlaubt eine Prognose von mit diesen Daten im
Zusammenhang stehenden Ereignissen. Extrapolationen von
Datenreihen mit Zeitbezug in extrakorporalen Behandlungen ermöglichen die Vorhersage von gerätebezogenen Ausfällen medizintechnischer Geräte oder von patientenrelevanten, kritischen Situationen.
Die für eine gute Analyse mit einem signifikanten Verhältnis von Signal zu Rauschen notwendigen Datenmengen erfordern jedoch üblicherweise große Datenspeicher und Prozessoren mit ausreichender Rechenkapazität.
Viele medizintechnische Geräte senden oder empfangen
heutzutage in irgendeiner Form Daten. Gerade bei älteren Geräten kann die Datenübertragung jedoch langsam sein oder es können nur kleinere Datenmengen gespeichert oder übertragen werden. In der modernen Medizin werden zunehmend größere Datenmengen erzeugt und ausgewertet, um sich abzeichnende Trends frühzeitig zu erkennen und entsprechende angepasste Maßnahmen für eine verbesserte Behandlung zu ergreifen.
Es ist daher die technische Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, den digitalen Speicherbedarf eines medizintechnischen Gerätes zu senken und eine
Datenverarbeitung mit kleineren energiesparenderen Prozessoren durchzuführen .
Diese Aufgabe wird durch Gegenstände nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren .
Gemäß einem ersten Aspekt wird diese technische Aufgabe durch ein Verfahren zum Reduzieren eines digitalen Speicherbedarfs in einem medizintechnischen Gerät gelöst, mit den Schritten eines Erfassens von diskreten Messwerten über einen Zeitraum hinweg; eines Ermittelns von Funktionsparametern einer
Anpassungsfunktion auf Basis der diskreten Messwerte; eines Speicherns der Funktionsparameter in dem medizintechnischen Gerät; und eines Steuerns des medizintechnischen Gerätes auf Basis der Anpassungsfunktion und der ermittelten
Funktionsparameter. Die Speicherung der Funktionsparameter beansprucht weniger Datenspeicher als die Speicherung einer gesamten Reihe älterer Messwerte. Durch das Verfahren wird daher der technische Vorteil erreicht, dass die Größe eines erforderlichen Datenspeichers und Prozessors innerhalb des Gerätes verringert wird und das Gerät mit einem geringeren Einsatz an Hardware-Komponenten hergestellt werden kann.
In einer technisch vorteilhaften Ausführungsform des
Verfahrens werden die zuvor erfassten Messwerte mit
zunehmender zeitlicher Entfernung zum aktuellen Messwert abnehmend gewichtet. Dadurch wird beispielsweise der
technische Vorteil erreicht, dass ältere Messwerte bei der Trendberechnung unberücksichtigt bleiben und eine Anpassung an aktuelle Messwerte erfolgt. In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist die Anpassungsfunktion eine lineare oder quadratische Funktion. Dadurch wird beispielsweise der
technische Vorteil erreicht, dass die Funktionsparameter schnell und mit einer hohen Genauigkeit berechnet werden können .
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Anpassungsfunktion anhand der Methode der kleinsten Quadrate ermittelt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich Funktionsparameter mit einer hohen Genauigkeit ermitteln lassen.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Steuern des medizintechnischen Gerätes das Ausgeben eines Signals, wenn die Differenz aus aktuellem Messwert und berechnetem Wert der Anpassungsfunktion einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Dadurch wird
beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein
Bediener auf schnelle und einfache Weise über eine
Fehlfunktion informiert wird.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Schwellwert in Abhängigkeit des zeitlichen Abstandes zwischen zwei aufeinander folgenden Messwerten verändert. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich je nach Datendichte höhere oder niedrigere Schwellwerte einstellen lassen. So kann beispielsweise bei eine höheren Datendichte ein höherer Schwellwert eingestellt werden, da die Anpassungsfunktion genauer angepasst werden kann. Umgekehrt kann bei einer niedrigeren Datendichte ein niedrigerer Schwellwert eingestellt werden, da die
Anpassungsfunktion weniger genau angepasst werden kann. In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Steuern des medizintechnischen Gerätes das Ausgeben eines Signals, wenn ein ermittelter
Funktionsparameter außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass ein Bediener auf schnelle und einfache Weise über eine Fehlfunktion informiert wird.
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Steuern des medizintechnischen Gerätes zusätzlich zum Ausgeben des Signals das Abbrechen einer
Behandlungsfunktion. Dadurch wird beispielsweise der
technische Vorteil erreicht, dass eine Fehlfunktion oder
Fehlbehandlung durch das medizintechnische Gerät verhindert wird .
In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist das medizintechnische Gerät ein Dialysegerät, ein Röntgengerät, ein Ultraschaltgerät, ein Blutdruckmessgerät oder ein Beatmungsgerät. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass besonders geeignete
medizintechnische Geräte zum Implementieren des Verfahrens verwendet werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird diese technische Aufgabe durch ein medizintechnisches Gerät gelöst, mit einem Sensor zum Erfassen von diskreten Messwerten über einen Zeitraum hinweg; einem Prozessor zum Ermitteln von Funktionsparametern einer Anpassungsfunktion auf Basis der diskreten Messwerte; einem Datenspeicher zum Speichern der Funktionsparameter in dem medizintechnischen Gerät; und einer Steuerungseinrichtung zum Steuern des medizintechnischen Gerätes auf Basis der
Anpassungsfunktion und der ermittelten Funktionsparameter. Dadurch werden die gleichen technischen Vorteile wie durch das Verfahren nach dem ersten Aspekt erreicht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des medizintechnischen Gerätes ist das medizintechnische Gerät ausgebildet, die zuvor erfassten Messwerte mit zunehmender zeitlicher Entfernung zum aktuellen Messwert abnehmend zu gewichten. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass ältere Messwerte bei der Trendberechnung unberücksichtigt bleiben und eine Anpassung an aktuelle Messwerte erfolgt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des
medizintechnischen Gerätes ist das medizintechnische Gerät ausgebildet, ein Signal auszugeben, wenn die Differenz aus aktuellem Messwert und berechnetem Wert der Anpassungsfunktion einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein
Bediener auf schnelle und einfache Weise über eine
Fehlfunktion informiert wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des medizintechnischen Gerätes ist das medizintechnische Gerät ausgebildet, den
Schwellwert in Abhängigkeit des zeitlichen Abstandes zwischen zwei aufeinander folgenden Messwerten zu verändern. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich je nach Datendichte höhere oder niedrigere Schwellwerte einstellen lassen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des medizintechnischen Gerätes ist das medizintechnische Gerät ausgebildet, ein
Signal auszugeben, wenn ein ermittelter Funktionsparameter außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein Bediener auf schnelle und einfache Weise über eine
Fehlfunktion informiert wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des medizintechnischen Gerätes ist das medizintechnische Gerät ausgebildet,
zusätzlich zum Ausgeben des Signals das Abbrechen einer
Behandlungsfunktion durchzuführen. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass eine
Fehlfunktion oder Fehlbehandlung durch das medizintechnische Gerät verhindert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines medizintechnischen
Gerätes ;
Fig. 2 ein Diagramm mit Messwerten und einer
Anpassungsfunktion; und
Fig. 3 ein Blockdiagramm des Verfahrens.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines
medizintechnischen Gerätes 100. Das medizintechnische Gerät 100 kann jedes elektronische Gerät sein, das bei einer
medizinischen Behandlung verwendet wird, wie beispielsweise ein Dialysegerät, ein Röntgengerät, ein Ultraschaltgerät, ein Blutdruckmessgerät oder ein Beatmungsgerät.
Das medizintechnische Gerät 100 umfasst einen Datenspeicher 111, in dem digitale Daten und Programme gespeichert werden können. Der Datenspeicher 111 ist beispielsweise ein RAM- oder ein Flash-Speicher. Daneben umfasst das medizintechnische Gerät 100 einen Prozessor 113 zum Ausführen der gespeicherten Programme und Verarbeiten der Daten aus dem Datenspeicher. Daneben ist in dem medizintechnischen Gerät 100 eine
Anzeigeeinrichtung 115 bereitgestellt, die zum Anzeigen von Daten an einen Benutzer verwendet wird.
Zusätzlich umfasst das medizintechnische Gerät 100
unterschiedliche Sensoren 109-1, 109-2 und 109-3 zum Erfassen unterschiedlicher Messwerte, wie beispielsweise ein Blutdruck eines Patienten oder ein Wasserverbrauch des
medizintechnischen Gerätes 100. Das medizintechnische Gerät 100 ist ausgebildet, einen zeitlichen Verlauf der Messwerte durch wiederholte Messung zu erfassen. Hierzu werden in regelmäßigen zeitlichen Abständen die Messwerte digital erfasst. Die gewonnenen Messwerte der Sensoren 109-1, 109-2 und 109-3 können in dem Datenspeicher 111 gespeichert werden, damit diese zur weiteren Steuerung des medizintechnischen Gerätes 100 verwendet werden können. Allerdings ist die
Speicherkapazität des Datenspeichers 111 zu diesem Zweck begrenzt. Daher wird statt der Messwerte eine parametrisierte Anpassungsfunktion in dem Datenspeicher 111 abgelegt.
Das medizintechnische Gerät 100 umfasst weiter eine
Steuerungseinrichtung 117 zum Steuern des medizintechnischen Gerätes 100 auf Basis der Anpassungsfunktion und der
ermittelten Funktionsparameter. Diese Steuerungseinrichtung 117 kann beispielsweise durch eine elektronische Schaltung oder ein Programmmodul gebildet sein, dass durch den Prozessor 113 ausgeführt wird. Die Steuereinrichtung 117 steuert das medizinische Gerät 100, indem beispielsweise ein Signalton ausgegeben wird oder eine Behandlung durch das medizinische Gerät 100 unterbrochen wird, sobald gewonnene Messwerte außerhalb eines vorgegebenen Bereiches um die Anpassungsfunktion herum liegen. Im Allgemeinen sind jedoch auch andere Steuerungen denkbar.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit Messwerte 103 und der
Anpassungsfunktion 101. Die Anpassungsfunktion 101 mit den Funktionsparametern 105 und 107 wird an die erfassten
Messwerte 103 angepasst. Die Funktionsparameter 105 und 107 werden dabei so verändert, dass die Abweichung zwischen der Anpassungsfunktion 101 und den Messwerte 103 minimal wird.
Mithilfe des mathematischen Verfahrens lassen sich
Trendbetrachtungen anstellen, bei denen die Datenhistorie in lediglich einem einzigen Satz von Datenwerten sublimiert ist, so dass pro Trendbetrachtung nur ein Satz in dem Datenspeicher 111 des medizinischen Gerätes 100 abgelegt werden muss. Die für die Berechnung der Funktionsparameter 105 und 107
notwendige Rechenleistung wird auf ein Minimum reduziert.
Mithilfe dieses Verfahrens lassen sich technische und
patienten-bezogene Prognosen effizient und mit geringem
Rechenaufwand erstellen.
Das Verfahren basiert auf der Verarbeitung einer Datenfolge an Messwerten d±, deren Einfluss auf die Prognose mit der
zeitlichen Distanz zur Aufnahme des Messwertes 103 mit A schwindet. Mittels der Methode der kleinsten Quadrate (Least- Square-Verfahren) wird eine Anpassungsfunktion f (t)
approximiert und parametrisiert . Diese Anpassungsfunktion f (t) beschreibt die Datenreihe der Messwerte 103 in einem
funktionalen Zusammenhang und erlaubt eine extrapolare
Ausdehnung in die Zukunft. Im Allgemeinen kann die
Anpassungsfunktion f (t) durch jeden beliebigen funktionalen Zusammenhang gegeben sein. Als einfaches Beispiel kann die Anpassungsfunktion f (t) einer Geradengleichung mit den Funktionsparametern 105 und 107 Steigung m und Offset b entsprechen.
(1] f(t) = m-t +b, oder in diskreter Form:
[2]
Figure imgf000011_0001
( D G : Samplingrate)
Mittels der Methode der kleinsten Quadrate unter Verwendung des Vergessenheitsfaktor A gelten für die Funktionsparameter 105 und 107 der Trendbeschreibung m und b:
Figure imgf000011_0002
Gleichung [3] fordert eine durch m und b parametrisierte Anpassungsfunktion 101, die eine Gerade durch die Datenschar der Messwerte 103 d± legt, so dass die Summe aller
quadratischen Werteabstände an der Messstelle i ein Minimum einnimmt. Durch den Faktor A wird sichergestellt, dass die Gewichtung der Messwerte 103 in der Summe mit zunehmender Entfernung zur aktuellen Messstelle i=0 abnimmt.
Unmittelbar aus [3] folgt das zu lösende Gleichungssystem:
Figure imgf000011_0003
Explizites Ausrechnen führt zu :
Figure imgf000012_0001
Bei Akquisition eines neuen Datenelements zur Messstelle i=0 folgt für die Summen:
Figure imgf000012_0002
Die Berechnung der Funktionsparameter m und b gemäß Gleichung [5] erfolgt bei Erhalt eines neuen Messwertes 103 an der
Messstelle i=0 einfach durch Addition der Historie F±-i mit dem mit dem neuen Messwert 103 verknüpften Datenelement Fo.
Figure imgf000012_0003
Der für die Berechnung der Funktionsparameter 105 und 107 an der neuen Messstelle i=0 erforderliche Satz von Datenelementen kann als ein einzelner Satz von Elementen F±i, der die gesamte Historie der Datenreihe beinhaltet, in den festen
Datenspeicher 111 übernommen werden. Gemäß Gleichung [6] ist für die lineare Anpassung nach Gleichung [2] lediglich ein Satz von vier zu speichernden Datenelementen erforderlich, um die Funktionsparameter 105 und 107 nach Erhalt des aktuellen Datenelements 103 zu bestimmen.
Die Wahl des Vergessenheitsfaktors A bestimmt die Tiefe der zu berücksichtigenden Historie. Je näher der Faktor an Eins gewählt wird, desto größer ist das Gewicht der Historie in der Trendbetrachtung .
Das Approximationspolynom nach Gleichung [2] kann beliebig erweitert werden. Bei einer Trendanalyse mit Berechnung einer Steigung ist die lineare Approximation nach Gleichung [2] ausreichend. Eine tiefergehende Trendanalyse beinhaltet beispielsweise die Berechnung einer Beschleunigung a, die die Steigung der Steigung wiedergibt. Hierfür wäre die
Approximation gemäß [8] erforderlich.
Figure imgf000013_0001
Die Anwendung des Verfahrens zur Bestimmung der
Funktionsparameter a, m und b erfolgt analog den oben
genannten Schritten.
Um in der extrakorporalen Therapie technische oder patienten bezogene Zeitreihen hinsichtlich ihrer plausiblen weiteren Entwicklung zu analysieren um geeignete Maßnahmen vorherplanen zu können, ist die Berechnung des Trend auf Basis der
Funktionsparameter 103 und 105 ein geeignetes Hilfsmittel.
Unter Verwendung des oben beschriebenen Algorithmus ist es nicht notwendig, sämtliche Messwerte 103 mit einem Zeitstempel zu speichern, um nach Erhalt eines neuen Messwertes 103 die Berechnung der Funktionsparameter 105 und 107 neu
durchzuführen. Die historische Information ist in lediglich einem Satz von Funktionsparameter 105 und 107 sublimiert, die abgespeichert und für die aktuelle Berechnung herangezogen werden .
Der Vorschlag für eine effiziente Berechnung der
Funktionsparameter am Beispiel einer Dialysebehandlung erfolgt wie folgt:
Die Messwerte 103, deren zeitlicher Trend ermittelt werden soll, werden durch das Dialysegerät erfasst, während der
Patient behandelt wird. Die Messwerte 103 beschreiben den Patientenzustand mithilfe der geräteseitigen diagnostischen Tools. Die Trendberechnung erfolgt im Dialysegerät oder auf einer anderen Plattform.
Die Messwerte 103 können durch patientenspezifische Werte gegeben sein, wie beispielsweise ein Wert für einen
Fistelfluss, ein Wert für eine Rezirkulation, ein Wert für eine Behandlungsclearance, ein prädialystischer Natriumwert, ein systolischer/dialystolischer Blutdruckwert, ein
Trockengewichtwert, ein Hämatokritwert, ein Wert für ein kritisches relative Blutvolumen oder ein Wert für einen
Herzpuls des Patienten.
Die Messwerte 103 können aber auch durch gerätespezifische Werte gegeben sein, wie beispielsweise ein Wert für einen maximalen Permeatfluss oder eine Permeatleitfähigkeit (geben den Funktionszustand der Umkehrosmose wieder) , ein Wert für eine elektrische Leistungsaufnahme der Pumpen assoziiert mit Förderleistung (Lifetime-Analyse, Zeit bis zur
Neukalibrierung) , oder Werte für ein Schall- oder
Frequenzspektrum der Zahnradpumpe, über die ein
Verkalkungsgrad ermittelt werden kann oder ein mittlerer
Dosiswert kt/V für die Behandlung. Bestimmte Messwerte 103 werden hinsichtlich ihres zeitlichen Verlaufs von Behandlung zu Behandlung analysiert, andere
Messwerte 103 dienen zur Trendberechnung innerhalb einer einzelnen Behandlung. Der Satz an Datenelementen wird nach Erfassung des betrachteten Messwertes 103 gemäß Gleichung [5] erstellt und in dem Datenspeicher 111 nichtflüchtig abgelegt. Nach Erhalt des neuen Messwertes 103 erfolgt gemäß Gleichung [6] aus dem im Datenspeicher 111 abgelegten Satz von
Datenelementen und dem aktuellem Messwert 103 eine erneute Berechnung der Funktionsparameter 105 und 107. Der vorherige im Speicher abgelegte Satz von Datenelementen wird durch den neuen Satz überschrieben.
Im Fall eines Dialysegerätes können für die Berechnung der interdialytischen Trendsteigung, z.B. einer Dialysedosis, lediglich vier Funktionsparameter 105, 107 gespeichert werden, dessen Speicherplatz auf einer Patientenkarte verfügbar wäre. In diesen Daten ist der Einfluss der gesamten Datenhistorie in einer Tiefe vereint, die durch den Vergessenheitsfaktor l vorbestimmt ist.
Wird eine negative Trendsteigung identifiziert, so kann das Dialysegerät eine Warnung ausgeben, die auf die tendenzielle Abnahme der Dialysedosis hinweist. Ein weiteres Ergebnis eines Vergleichs kann sein, dass ein Signal, wie beispielsweise ein Alarm, ausgegeben wird, wenn der neue Messwert 103 weiter als eine vorbestimmte Distanz von der zuvor parametrisierten
Anpassungsfunktion 101 liegt. Außerdem kann ein Signal
ausgegeben werden, wenn ein auf Basis des neuen Messwertes 103 neu berechneter Trend anzeigt, dass ein Betriebsparameter des medizintechnischen Gerätes oder ein physiologischer Parameter eines Patienten in einen unerwünschten Bereich zu laufen droht, beispielsweise wenn die berechnete Steigung einen negativen Wert annimmt.
Es ist auch möglich, Betriebsparameter des medizintechnischen Geräts 100 aufgrund des Trends oder einer Änderung des Trends anzupassen, oder automatisch weitere Messungen anderer
physiologischer Parameter oder Maschinenparameter auszulosen, die im Normalfall nicht routinemäßig erfolgen.
Mit nur wenigen Messwerten 103 kann ein Trend für einen
Behandlungsparameter in dem medizintechnischen Geräts 100 berechnet werden, mit welchem dann entsprechende, während der Behandlung erfasste Messwerte 103 verglichen werden, die diesen Behandlungsparameter repräsentieren. Bei begrenzter Kapazität des Datenspeichers 111 in dem medizintechnischen Gerät 100 können so mit geringem Rechenaufwand mehrere Trends für unterschiedliche Betriebs— oder Behandlungsparameter während einer Behandlung erzeugt und beobachtet werden.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm des Verfahrens zum Reduzieren eines Speicherbedarfs in dem medizintechnischen Gerät 100. Bei dem medizintechnischen Gerät 100.
Das Verfahren umfasst den Schritt S101 eines Erfassens der diskreten Messwerte 103 über einen Zeitraum t hinweg. Bei diesen Messwerte 103 kann es sich um Maschinendaten handeln, wie beispielsweise ein Strom- oder Wasserverbrauch zur
Erkennung von bevorstehenden Ausfällen oder eines Verschleiß oder um Patientendaten, wie beispielsweise ein Blutdruck, eine OH, UF-Menge, Na-Konzentration .
In Schritt S102 werden die Funktionsparameter 105 und 107 der Anpassungsfunktion auf Basis der diskreten Messwerte 103 ermittelt. Sobald die Funktionsparameter 105 und 107 der
Anpassungsfunktion 101 ermittelt worden sind, kann auf die gewonnenen Messwerte 103 zur Steuerung verzichtet werden.
In Schritt S103 werden die Funktionsparameter 105 und 107 in dem medizintechnischen Gerät 101 gespeichert. Hierzu ist ein weit geringer Speicherplatz erforderlich als zur Speicherung der umfangreicheren diskreten Messwerte 103.
In Schritt S104 wird das medizintechnische Gerät 100 auf Basis der Anpassungsfunktion 101 und der ermittelten
Funktionsparameter 105 und 107 gesteuert.
Es gilt, dass, je mehr Datenreihen /-arten erfasst werden, desto mehr Daten gespeichert werden mussten. Das Verfahren ermöglicht es also, bei begrenzter Übertragungs- oder
Speicherkapazität eine größere Anzahl an Trends für eine größere Anzahl Datenarten zu berechnen und zu speichern.
Dadurch kann ein Benutzer trotz begrenzter
lokaler Speicherkapazität auf eine größere Auswahl an
Trendberechnungen zugreifen und daraus genauere Anpassungen von Betriebsparametern eines medizintechnischen
Geräts an eine Behandlung vornehmen.
Die statistische Analyse von erfassten Messwerte 103 und deren Historie erlaubt eine Prognose von mit diesen Messwerte 103 im Zusammenhang stehenden Ereignissen. Extrapolationen von
Datenreihen mit Zeitbezug in extrakorporalen Behandlungen können die Vorhersage von gerätebezogenen Ausfällen oder von patientenrelevanten, kritischen Situationen ermöglichen. Unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens ist es nicht notwendig, sämtliche Messwerte 103 mit ihren Zeitstempel zu speichern, um nach Erhalt eines neuen Datums die
Berechnung der Trendparameter neu durchzuführen.
Die historische Information ist in einem vergleichsweise kleinen Satz von Messwerte 103 enthalten, die mit wenig
Aufwand abgespeichert oder übertragen werden können. Auch bei der Berechnung unter Verwendung neuer Messwerte 103 wird der Aufwand für die Übertragung in den Arbeitsspeicher eines dazu verwendeten Computers und die benötigte Speichergröße
verringert .
Eine Ausgestaltung kann auf die automatische Bestimmung des Toleranzbereichs um den Vorhersagewert gerichtet sein. Der Toleranzbereich kann beispielsweise in Abhängigkeit der zeitlichen Dichte der Messwerte 103, der Art des Messwerte 103, in Abhängigkeit einer passenden Peer-Group oder als
Vorwarnung bei Verlassen des Toleranzbereichs automatisch angepasst werden.
Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der
Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in
unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen
Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
Alle Verfahrensschritte können durch Vorrichtungen
implementiert werden, die zum Ausführen des jeweiligen
Verfahrensschrittes geeignet sind. Alle Funktionen, die von gegenständlichen Merkmalen ausgeführt werden, können ein
Verfahrensschritt eines Verfahrens sein. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt .
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Medizintechnisches Gerät
101 Anpassungsfunktion
103 Messwerte
105 Funktionsparameter
107 Funktionsparameter
109 Sensor
111 Datenspeicher
113 Prozessor
115 Anzeigeeinrichtung
117 Steuerungseinrichtung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Reduzieren eines digitalen Speicherbedarfs in einem medizintechnischen Gerät (100), mit den
Schritten :
Erfassen ( S101 ) von diskreten Messwerten (103) über einen Zeitraum (t) hinweg;
Ermitteln (S102) von Funktionsparametern (105, 107) einer Anpassungsfunktion (101) auf Basis der diskreten Messwerte (103);
Speichern (S103) der Funktionsparameter (105, 107) in dem medizintechnischen Gerät (100); und
Steuern ( S 104 ) des medizintechnischen Gerätes (100) auf Basis der Anpassungsfunktion (101) und der ermittelten Funktionsparameter (103, 105) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zuvor erfassten
Messwerte (103) mit zunehmender zeitlicher Entfernung zum aktuellen Messwert abnehmend gewichtet werden.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anpassungsfunktion (101) eine lineare oder
quadratische Funktion ist.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anpassungsfunktion (101) anhand der Methode der kleinsten Quadrate ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Steuern des medizintechnischen Gerätes (100) das
Ausgeben eines Signals umfasst, wenn die Differenz aus aktuellem Messwert (103) und berechnetem Wert der
Anpassungsfunktion (101) einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet .
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schwellwert in
Abhängigkeit des zeitlichen Abstandes zwischen zwei aufeinander folgenden Messwerten (103) verändert wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Steuern des medizintechnischen Gerätes (100) das
Ausgeben eines Signals umfasst, wenn ein ermittelter
Funktionsparameter (105, 107) außerhalb eines vorgegebenen
Bereichs liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das
Steuern des medizintechnischen Gerätes (100) zusätzlich zum Ausgeben des Signals das Abbrechen einer
Behandlungsfunktion umfasst.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das medizintechnische Gerät (100) ein Dialysegerät, ein Röntgengerät, ein Ultraschaltgerät, ein Blutdruckmessgerät oder ein Beatmungsgerät ist.
10. Medizintechnisches Gerät (100), mit: einem Sensor (109-1, 109-2, 109-3) zum Erfassen von diskreten Messwerten (103) über einen Zeitraum (t) hinweg; einem Prozessor (113) zum Ermitteln von
Funktionsparametern (105, 107) einer Anpassungsfunktion
(101) auf Basis der diskreten Messwerte (103); einem Datenspeicher (111) zum Speichern der Funktionsparameter (105, 107) in dem medizintechnischen
Gerät (100) ; und einer Steuerungseinrichtung (117) zum Steuern des medizintechnischen Gerätes (100) auf Basis der
Anpassungsfunktion (101) und der ermittelten
Funktionsparameter (103, 105) .
11. Medizintechnisches Gerät (100) nach Anspruch 10, wobei das medizintechnische Gerät (100) ausgebildet ist, die zuvor erfassten Messwerte (103) mit zunehmender zeitlicher
Entfernung zum aktuellen Messwert abnehmend zu gewichten.
12. Medizintechnisches Gerät (100) nach Anspruch 10 oder 11, wobei das medizintechnische Gerät (100) ausgebildet ist, ein Signal auszugeben, wenn die Differenz aus aktuellem Messwert (103) und berechnetem Wert der Anpassungsfunktion
(101) einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das medizintechnische Gerät (100) ausgebildet ist, den Schwellwert in
Abhängigkeit des zeitlichen Abstandes zwischen zwei aufeinander folgenden Messwerten (103) zu verändern.
14. Medizintechnisches Gerät (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das medizintechnische Gerät (100)
ausgebildet ist, ein Signal auszugeben, wenn ein
ermittelter Funktionsparameter (105, 107) außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
15. Medizintechnisches Gerät (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das medizintechnische Gerät (100)
ausgebildet ist, zusätzlich zum Ausgeben des Signals das Abbrechen einer Behandlungsfunktion durchzuführen.
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