DE102005011769A1

DE102005011769A1 - Atmungsüberwachungssystem und -verfahren

Info

Publication number: DE102005011769A1
Application number: DE200510011769
Authority: DE
Inventors: Donald E. Cedarburg Brodnick; Scott R. Glendale Wiese
Original assignee: GE Medical Systems Information Technologies Inc
Current assignee: GE Medical Systems Information Technologies Inc
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2005-09-29
Also published as: US7351208B2; US20050203431A1

Abstract

Eine Impedanzänderung verwendende Atmungsüberwachungseinrichtung (102) ermittelt die Veränderung einer Impedanz im menschlichen Körper (106) zwischen zwei an der Oberfläche des Körpers (106) angelegten/angebrachten Elektroden. Eine der beiden Elektroden wird an dem Thorax (118) unterhalb der Achselgrube (128 oder 130) angebracht, und die andere der beiden Elektroden wird an dem Bein (124 oder 126) angebracht, das sich von der gegenüberliegenden Seite des Thorax (118) aus erstreckt. Die durch die Überwachungseinrichtung (102) gemessene Veränderung der Impedanz zwischen diesen beiden Elektroden steht in enger Beziehung zu der Atmungsfrequenz der Person (106) und spricht besonders empfindlich auf kombinierte Bauch- und Brustatmung an und zeigt diese an.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft die Atmungsüberwachung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Atmungsüberwachung, die Impedanzmessvorrichtungen verwendet, die über Elektroden an den Körper eines Menschen angeschlossen sind.

ERÖRTERUNG DER VERWANDTEN TECHNIK

Die herkömmliche Atmungsüberwachung verwendet eine Technik, die als Impedanzatmungsüberwachung bekannt ist. Diese Technik misst die Impedanz zwischen zwei (gewöhnlich am rechten und linken Arm angelegten) Elektroden, um den Luftstrom zu überwachen. Während eine Person einatmet, tritt Luft, die ein Isolator ist, in die Lungen ein und bewirkt einen Anstieg der Nettoimpedanz in dem Stromkreis. Wenn die Person ausatmet, verlässt Luft die Lungen und bewirkt, dass die Impedanz in dem Stromkreis sinkt.

Die herkömmlichen Optionen der Messung mit Leitungen, z.B. der Anschlussleitungen I und II, konzentrieren sich auf ein Erfassen der Brustatmung, die bei den meisten Erwachsenen als die normale Weise der Atmung erachtet wird. Die Brustatmung bezieht die Verwendung der Interkostalmuskeln ein, um die Lungen für den Beginn des Einatmens anzuheben. Obwohl sich der Brustkorb deutlich bewegt, ist die faktisch in die Lungen gelangende Luftmenge gering und erreicht gewöhnlich lediglich die Mittellappen.

Mit der herkömmlichen Anordnung der Anschlussleitungen I und II, die einen über den oberen Thoraxbereich verlaufenden Strompfad definieren, eignen sich am linken Arm angebrachte (LA-) und am rechten Arm angebrachte (RA-) Elektroden gut zum Erfassen der Brustatmung. Es existiert allerdings eine weitere, wirkungsvollere Art der Atmung, nämlich die "Bauchatmung", die sich mit der herkömmlichen Plazierung der Elektroden weniger effektiv überwachen lässt.

Während für die meisten Erwachsenen im Wachzustand die Brustatmung die normale Atmung ist, setzen Kinder und Erwachsene, die sich in einem entspannten Zustand befinden, schlafen oder in sonstiger Weise nicht bei Bewusstsein sind, im Allgemeinen Bauchatmung ein.

Bauchatmung tritt auf, wenn das Zwerchfell der steuernde Faktor in dem Atmungszyklus wird. Wenn das Zwerchfell die Atmung steuert, wird jeder Atemzug tiefer, da mehr Luft in die Lungenunterlappen gelangt, wo die Blutgefäße dichter angeordnet sind, was einen effizienteren Gasaustausch ermöglicht.

Bauchatmung ist die Art der Atmung, die der Mensch bei seiner Geburt einsetzt, da diese am wirkungsvollsten ist. In dem Maße wie Menschen wachsen, verlagert sich das Atmungsmuster des Wachzustands in Richtung des Brustkorbs nach oben, bis wir dazu neigen auf die Bauchatmung zu vergessen. Bauchatmung ist bei Erwachsenen im nicht wachen Zustand typischerweise unbewusster Natur. Wenn ein Erwachsener sich entspannt oder einschläft, kehrt er unwillkürlich zu der wirkungsvolleren Bauchatmung zurück.

In dem Maße, in dem eine Person zur Bauchatmung übergeht, wird das von den Armelektroden gelieferte Atmungssignal schwächer, da die Expansion des Thorax, obwohl die Atmung sogar effizienter wird, progressiv abnimmt. Das geschwächte Signal könnte einem Beobachter irreführend vortäuschen, das sich die Atmung verschlechtert, obwohl diese sich verbessert.

Die Elektroden, die an ihren herkömmlichen EKG-Positionen zur Überwachung der Atmung eingesetzt werden (d. h. die LA- und RA-Elektroden) liefern daher ein Atmungssignal, das von Bewegungsartefakten betroffen ist und schwächer wird, wenn die Person einschläft. Darüber hinaus zeigt die herkömmliche Anordnung nicht die Bauchatmung an, die die vorherrschende Weise der Atmung bei Kindern und nicht im Wachzustand befindlichen Erwachsenen ist.

Es besteht daher ein Bedarf nach einem zum Überwachen der Atmung von Personen geeigneten Verfahren, das sowohl die auf Bewegung zurückzuführenden Artefakte als auch kardiogene Artefakte minimiert. Ferner besteht Bedarf nach einem Atmungsüberwachungsverfahren, das ein stärkeres Signal erzeugt. Weiter besteht Bedarf nach einem zum Überwachen der Atmung geeigneten Verfahren, das dem klinischen Arzt eine verbesserte Option zur Überwachung abdominaler Atmung zur Verfügung stellen würde. Ferner besteht Bedarf nach einem neuen Atmungsüberwachungsvektor, der im Vergleich zu den herkömmlichen Atmungsüberwachungsvektoren, d. h. den Anschlussleitungen I und II, eine wesentliche Unterdrückung des Rauschens und eine verbesserte Signalqualität ermöglicht. Diese Verbesserungen würden klinischen Ärzten mehr Flexibilität bei der Überwachung der Atmung ermöglichen.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein medizinisches Überwachungssystem (geschaffen), das eine Vielzahl von Eingangssignalen aufweist, die eingerichtet sind, um an eine Anzahl von Elektroden gekoppelt zu werden. Die Anzahl von Elektroden beinhalten eine erste, zweite und dritte Elektrode. Eine Verarbeitungsschaltung ist mit den mehreren Eingangssignalen verbunden. Die Verarbeitungsschaltung ist dazu eingerichtet, um Signale, die von den mehreren Elektroden stammen, zu verarbeiten, um einen Atmungsparameter für einen Patient zu erzeugen. Die Verarbeitungsschaltung weist einen ersten Betriebsmodus auf, in dem die Verarbeitungsschaltung den Atmungsparameter durch Messen der Impedanz zwischen der ersten und der zweiten Elektrode erzeugt und die dritte Elektrode dazu verwendet, um eine Gleichtaktspannung zu eliminieren oder zu reduzieren, die in den von der ersten und zweiten Elektrode erhaltenen Signalen vorhanden ist. Die Verarbeitungsschaltung weist ferner einen zweiten Betriebsmo dus auf, in dem die Verarbeitungsschaltung den Atmungsparameter durch Messen der Impedanz zwischen der dritten und einer weiteren aus der Anzahl von Elektroden erzeugt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Überwachung der Atmungsfrequenz eines Menschen geschaffen, der über einen Thorax und wenigstens einen Lungenflügel verfügt. Ein erstes Eingangssignal ist dazu eingerichtet, um mit einer ersten an dem Thorax angebrachten Elektrode verbunden zu werden. Ein zweites Eingangssignal ist dazu eingerichtet, um mit einer zweiten Elektrode verbunden zu werden, die an einer bezüglich der ersten Elektrode gegenüberliegenden Seite des Thorax angebracht ist, und zwar so, dass ein Strompfad gebildet wird, der zwischen dem ersten und zweiten Eingangssignal durch den menschlichen Körper verläuft. Ein drittes Eingangssignal ist dazu eingerichtet, um mit einer dritten Elektrode verbunden zu werden. Die dritte Elektrode ist eine RL-Elektrode, die dazu eingerichtet ist, um eine Gleichtaktspannung zu eliminieren oder zu reduzieren, die in den von der ersten und zweiten Elektrode erhaltenen Signalen vorhanden ist. Eine Verarbeitungsschaltung ist dazu eingerichtet, Schwankungen der Impedanz in dem Strompfad zu erfassen und wenigstens anhand der Schwankungen ein Atmungssignal abzuleiten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Patientenmonitoreinrichtung eine Anzahl Eingänge auf, die eingerichtet sind, um Signale von an einem Patienten angelegten Elektroden entgegenzunehmen. Eine Verarbeitungsschaltung ist dazu eingerichtet, um die von den Elektroden stammenden entgegengenommenen Signale zu verarbeiten, um einen Atmungsparameter zu erzeugen, der mit der Atmung des Patienten in Beziehung steht. Ein Display ist dazu eingerichtet, um Atmungsparameter und einen Hinweis darüber anzuzeigen, dass der Atmungsparameter einen Messwert einer abdominalen Atmung liefert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Patientenmonitoreinrichtung eine Bedienereingabevorrichtung und eine Vielzahl von Signaleingaben, die eingerichtet sind Signale von Elektroden entgegenzunehmen, die an einem Patienten angelegt sind. Eine Verarbeitungsschaltung ist dazu eingerichtet, um die von den Elektroden stammenden entgegengenommenen Signale zu verarbeiten, um ein Signal der Anschlussleitung I, ein Signal der Anschlussleitung II und ein Signal der Bauchatmungsleitung zu erzeugen. Ein Display ist konfiguriert, um Optionen wiederzugeben, die dem Bediener über die Bedienereingabevorrichtung zur Auswahl zur Verfügung stehen, wobei die Optionen eine Option einschließen, einen dem Signal der Bauchatmungsleitung zugeordneten Parameter auf dem Schirm anzuzeigen.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Überwachen der Atmungsfrequenz eines Menschen geschaffen, der über einen Abdomen und wenigstens einen Lungenflügel verfügt. Zu dem Verfahren gehören die Schritte: Erfassen von Schwankungen der Impedanz in einem Strompfad zwischen der ersten und der zweiten Elektrode und Verwenden einer dritten Elektrode, um eine Gleichtaktspannung zu eliminieren oder zu reduzieren, die in Signalen vorhanden ist, die in einem ersten Betriebsmodus einer Verarbeitungsschaltung von der ersten und zweiten Elektrode her erhalten werden. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode werden an dem Patienten so angebracht, dass eine von der ersten Elektrode zu der zweiten Elektrode verlaufende Gerade durch einen dem Abdomen benachbarten unteren Abschnitt der Lungenflügel verläuft. Das Verfahren beinhaltet ferner in einem zweiten Betriebsmodus der Verarbeitungsschaltung ein Erfassen von Schwankungen der Impedanz in einem Strompfad zwischen der dritten Elektrode und entweder der ersten oder der zweiten Elektrode und ein wenigstens auf den Schwankungen basierendes Ableiten eines Atmungsparameters.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Überwachung der Atmungsfrequenz eines Menschen geschaffen, der über einen Thorax verfügt. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Mittel zum Erfassen der Körperimpedanz, das geeignet ist, um an dem Thorax befestigt zu werden. Ein zweites Mittel zum Erfassen der Körperimpedanz ist eingerichtet, um an einer bezüglich des erstes Mittels zum Erfassen der Körperimpedanz gegenüberliegenden Seite des Thorax befestigt zu werden, um dadurch einen Strompfad zu definieren, der zwischen dem ersten und dem zweiten Mittel zum Erfassen der Impedanz durch den menschlichen Körper verläuft. Ein Mittel zur Überwachung der Atmung, das dazu eingerichtet ist, um Schwankungen der Impedanz in dem Strompfad zu erfassen, und um wenigstens anhand der Schwankungen ein Atmungssignal abzuleiten, wobei das Überwachungsmittel an das erste und zweite Mittel zum Erfassen gekoppelt ist und über das Mittel zum Erfassen an den Patienten angeschlossen ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ruhenden Person, die über elektrische Anschlussleitungen mit einer kombinierten EKG-Atmungsüberwachungseinrichtung verbunden ist.
2 zeigt in einer Frontansicht des Körpers des Patienten nach 1 die Medianebene, die horizontale Ebene und die Positionen der Elektroden, an die die elektrischen Anschlussleitungen nach 1 in aufeinanderfolgenden Anordnungen angeschlossen sind, wobei sämtliche elektrischen Anschlussleitungen aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen sind.
3 zeigt eine Draufsicht auf die rechte Seite des Brustkorbs des Patienten nach 1 und 2, wobei der rechte Arm an der Schulter weggelassen ist, wobei die Positionen der V5R-, V6R-, HV5R- und HV6R-Elektroden zu sehen sind, wobei die Positionen der V5-, HV5-, V6- und HV6- Elektroden in identischen Positionen auf der linken Seite des Körpers des Patienten, gespiegelt um die Mittelebene des Patientenkörpers angeordnet sind.
4 zeigt ein Blockdiagramm einer Patientenmonitoreinrichtung zur Überwachung der Atmungsfrequenz der ruhenden Person gemäß einem Ausführungsbeispiel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
1 veranschaulicht ein Atmungsüberwachungssystem 100, das einen EKG-Monitor 102 und elektrische Anschlussleitungsdrähte 104 enthält, die mit einem Ende an dem Monitor 102 angeschlossen sind.
Das System 100 enthält ferner einen vollständigen oder teilweisen Teilsatz von Elektroden RA, RL, LA, LL, V1, V2, V3, V4, V5 und V6 (d. h. Elektroden, die geeignet sind, um an dem Körper des Patienten an den Standardelektrodenpositionen RA, RL, LA, LL, V1, V2, V3, V4, V5 und V6 angeschlossen zu werden), sowie ein oder mehrere Elektroden, die an nicht dem Standard entsprechenden Positionen HV5, HV6, V5R, V6R, HV5R und HV6R angeordnet sind. Einige dieser Elektroden sind an dem anderen Ende entsprechender elektrischer Anschlussleitungsdrähte 104 angebracht. Die elektrischen Anschlussleitungsdrähte 104 sind mit dem in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel gezeigten Monitor 102 verbunden. Einige dieser Elektroden werden nicht für Zwecke der Atmungsüberwachung verwendet, sondern um EKG-Signale zu erzeugen.
Der Monitor 102 ist eine Impedanzatmungsüberwachungseinrichtung, die vorzugsweise in der Lage ist, sowohl die kardiale Aktivität als auch die Atmung zu überwachen. Der Monitor 102 weist ein elektronisches Display 108 auf. Der Monitor 102 ist dazu eingerichtet, um auf dem Display eine Spur des Atmungsverlauf 110 abzubilden, sowie um eine die Atmungsfre quenz repräsentierende numerische Anzeige 112 auf dem Display zu erzeugen.
Zusätzlich zu dessen Eignung zur Atmungsüberwachung ist der Monitor 102 ferner in der Lage, mittels Standardanschlussleitungen, zu denen die Leitungen I, II, III, V, aVR, aVL, aVF, V2, V3, V4, V5 und V6 gehören, EKG-Signale zu überwachen. Der Monitor 102 ist ferner in der Lage die Anschlussleitungen I, II, III und V gleichzeitig zu analysieren (Mehrfachleitungsmodus). Es ist zu beachten, dass möglicherweise kein Bedarf besteht, sämtliche dieser Elektroden verwenden. Weiter kann für den Fall, dass auf 4-10 Elektroden basierende Konfigurationen an dem Körper des Patienten angelegt sind, der mit V bezeichnete Anschlussleitungsdraht an einer beliebigen der Positionen V angeordnet sein (d. h. V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V3R, V4R und V5R). Die herkömmlichen V-Anschlussleitungen sind V1 bis V6. Die Anschlussleitungen V7 bis V9 sind drei zusätzliche Leitungen, die um den Patienten herum an dessen linker Seite angelegt sind. Die Leitungen V3R bis V5R sind drei zusätzliche Leitungen, die (quer) um den Patienten herum an dessen rechter Seite angelegt sind.
Der Monitor 102 ist dazu eingerichtet, um die Atmungsfrequenz des Patienten durch Erfassen der Impedanzänderung zu bestimmen – nämlich durch Ermitteln der Änderungen der Impedanz zwischen zwei der Elektroden –, und um diese Änderungen auf dem Display wiederzugeben. Der Monitor 102 ist geeignet, die Impedanz zwischen jenen Elektroden zu erfassen, um die Änderungen der Impedanz während der Atemtätigkeit der Person zu verfolgen, die Atemfrequenz auf der Grundlage der Impe danzänderungen zu berechnen und die Atmung auf einem elektronischen Display sowohl in Form einer numerischen Atemfrequenzanzeige 112 als auch einer Spur des Atemverlaufspur 110 auf dem Display 108 wiederzugeben. Um die Atmung zu erfassen, spricht der Monitor 102 auf eine Grundimpedanz des Körpers in mehreren Ohm- und Frequenzbereichen an. Beispielsweise kann der Monitor 102 auf eine Komponente von 0,1 bis 4000 Ohm dieser mit der Atmung variierenden Impedanz ansprechen. Die Frequenz und der Grad der Schwankung zeigt die Frequenz und Tiefe der Atmung an.
Der Monitor 102 stellt ein medizinisches Überwachungssystem dar, das eine Anzahl Eingänge aufweist, die geeignet konfiguriert sind, um, wie oben erwähnt, an die Anzahl Elektroden angeschlossen zu werden. Die Anzahl Elektroden umfasst erste, zweite und dritte Elektroden. Der Monitor 102 enthält eine Verarbeitungsschaltung, die an die mehreren Eingangssignale angeschlossen ist. Die Verarbeitungsschaltung ist dazu eingerichtet, um von der Anzahl Elektroden stammende Signale zu verarbeiten, um einen Atmungsparameter für einen Patienten zu erzeugen. Darüber hinaus ist die Verarbeitungsschaltung in der Lage, gleichzeitig in einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus zu arbeiten.
In dem ersten Betriebsmodus erzeugt die Verarbeitungsschaltung den Atmungsparameter durch Messen der Impedanz zwischen der ersten und der zweiten Elektrode und verwendet die dritte Elektroden, um eine Gleichtaktspannung zu eliminieren oder zu reduzieren, die in den von der ersten und zweiten Elektrode her erhalten Signalen vorhanden ist.
In dem zweiten Betriebsmodus erzeugt die Verarbeitungsschaltung den Atmungsparameter durch Messen der Impedanz zwischen der dritten Elektrode und einer zusätzlichen Elektrode aus der Anzahl Elektroden. Es ist zu beachten, dass der Monitor dazu eingerichtet ist, sowohl die Herzfrequenz als auch die Atemfrequenz gleichzeitig und fortlaufend zu überwachen.
Der Monitor 102 ist ferner konfiguriert, um durch den Benutzer auswählbare obere und untere Grenzen der Atmungsfrequenz aufzuweisen, und ist dazu eingerichtet, um akustisches Signal zu erzeugen, falls die Atmung eine jener Grenzen überschreitet.
Der Monitor 102 ist vorzugsweise konfiguriert, um während der Überwachung der Atmung des Patienten simultan dessen EKG-Signale zu überwachen. Diese Anordnung ist in 1 gezeigt, wobei der Anschluss des Monitors 102 an den EKG-Elektroden und dessen EKG-Signalspur 114 auf dem Display 108 veranschaulicht ist. Darüber hinaus ist der Monitor an ein klinisches Datenkommunikationssystem angeschlossen, um die von dem Atmungssignal abgeleiteten Daten in dem klinische Datenkommunikationssystem verfügbar zu machen.
Die EKG-Schaltkreise des Monitors 102 beinhalten Verstärkerschaltungen. Die Elektroden empfangen Signale, die durch das Herz erzeugt werden und übermitteln diese Signale über die EKG-Anschlussleitungsdrähte an den Monitor 102. Der Monitor 102 verstärkt und verarbeitet diese Signale und gibt diese auf dem Displayschirm des Monitors als Spuren wieder.
Die EKG-Schaltkreise benötigen eine von der Haut der Person abgenommene Spannungsreferenz. Die Referenz wird dem Monitor 102 gewöhnlich zur Verfügung gestellt, in dem an dem Körper des Patienten an der RL-Position eine Elektrode angelegt wird und diese Elektrode an den Monitor 102 angeschlossen wird. Die Spannungsreferenz kann (wie bei den meisten EKG-Monitoren der Fall) einfach einen passiven Pfad niedrigen Widerstands gegenüber Masse vorsehen, oder sie kann mit einem gewöhnlich als ein "Treiber für das rechte Bein" bezeichneten aktiven Schaltkreis in dem Monitor 102 verbunden sein.
Die EKG-Spannungsreferenz kann auch als einer der beiden variable Impedanz verwendenden Atmungsüberwachungsanschlüsse an dem Monitor 102 eingesetzt werden.
In beiden Fällen stellt die Spannungsreferenzelektrode dem Monitor ein Signal zur Verfügung 102, das es dem Monitor 102 ermöglicht, Gleichtaktrauschen zu reduzieren oder zu eliminieren. Dieses Gleichtaktrauschen tritt an den EKG-Elektroden auf, die verwendet werden, um das tatsächliche EKG-Signal zu liefern, das der Monitor 102 verstärkt und auf einem Display wiedergibt.
Jede der hier mit einem am Ende angehängten "R" bezeichneten Elektrodenpositionen, weist dieselbe Position auf wie eine auf identische Weise bezeichnete Elektrodenposition in der nicht-R Position, ist jedoch lediglich auf der gegenüberliegenden Seite der Mittelebene 116 des Körpers des Patienten angeordnet. Diese gilt für jede der V-Elektrodenposition.
Dementsprechend befindet sich die Position V5R lediglich gegenüber der Mittelebene 116 gespiegelt in der horizontalen Ebene 117 auf gleicher Höhe mit der Position V5. Diese "R"-Elektrodenpositionen sind am deutlichsten in 3 veranschaulicht.
Sämtliche der in 1, 2 und 3 gezeigten Elektroden sind vorzugsweise Hartgel-EKG-Elektroden. Diese Elektroden werden in Konfigurationen von 4 bis 10 oder mehr Elektroden an der Person angelegt, wobei die V-Elektrode in einer beliebigen Position V5R bis V9 oder in einer darüber hinaus vorhandenen Position angeordnet ist. Wenn der umfangreichere Anschlussleitungsdrahtsatz verwendet wird, der mit den mit V2-V6 bezeichneten zusätzlichen fünf Anschlussleitungsdrähten ausgestattet ist, sollte V in der Position V1 angeordnet sein. 1, 2 und 3 veranschaulichen außerdem ferner eine Anzahl von nicht-Standard R- (rechte Seite) Elektrodenpositionen.
3 zeigt eine rechte Seitenansicht des Körpers des Patienten, die die Positionen der V5R-, V6R-, HV5R- (hohe V5R-) und HV6R- (hohe V6R-) Elektroden veranschaulicht. Sämtliche dieser Positionen sind im Allgemeinen unterhalb der rechten Achselgrube auf dem Thorax angeordnet.
Unter Bezugnahme auf 2, verfügt die Person 106 über einen Thorax 118, von dem aus ein linker Arm 120, ein rechter Arm 122, ein linkes Bein 124 und ein rechtes Bein 126 ragen. Der linke Arm 120 definiert eine linke Achselgrube 128 und der rechte Arm 122 definiert eine rechte Achselgrube 130. Die Person 106 verfügt ferner über einen linken Lungenflügel 132, einen rechten Lungenflügel 134 und das Zwerchfell 136.
Die Elektrodenpositionen sind im Einzelnen in 3 zu sehen und beinhalten hohe V5R- (HV5R-) und hohe V6R- (HV6R-) Elektrodenpositionen. Diese Positionen liegen mit V5R bzw. V6R auf einer Linie und sind auf halbem Wege zwischen deren entsprechenden Standardpositionen (V5R und V6R) und der Achselgrube angeordnet. HV6R befindet sich auf der Mittellinie der Achselgrube auf halbem Weg zwischen der Mitte der Achselgrube und der Standard-V6R-Position. HV5R befindet sich auf der Mittellinie der Achselgrube auf halbem Weg zwischen der Mitte der Achselgrube und der Standard-V5R-Position.
Bewegungs- und kardiogene Artefakte werden durch Impedanzänderungsüberwachung mittels eines Vektors verringert, der sich ausgehend von einem Bein auf der einen Seite des Körpers des Patienten hin zu dem oberen Thoraxbereich des Patienten auf der gegenüberliegenden Seite des Körpers erstreckt.
Die erste Elektrode ist vorzugsweise an einem Bein angeordnet, eher bevorzugt an dem Bein, das sich auf der Seite des Thorax befindet, das der ersten Elektrode gegenüberliegt, insbesondere an der Position LL oder RL.
Die zweite Elektrode ist vorzugsweise an dem oberen Thorax angeordnet, insbesondere an dem oberen Thorax unterhalb einer Achselgrube, insbesondere an der Seite des oberen Thorax, insbesondere an der Seite des oberen Thorax unterhalb der Achselgrube, noch mehr bevorzugt an der rechten Seite des Thorax an den Positionen V5, HV5, V6 oder HV6, oder alternativ an der linken Seite des Thorax an den Positionen V5, V6, HV5, HV6. Selbstverständlich können auch nicht-Standard-Positionen verwendet werden.
Die zweite Elektrode ist nicht nur an die Atmungsüberwachungsschaltung des Monitors 102 angeschlossen, sondern auch an die EKG-Spannungsreferenz des Monitors 102, um dem Monitor 102 ein Spannungsreferenzsignal für die EKG-Schaltung zur Verfügung zu stellen.
Ein Elektrodenpaar, das aus einer beliebigen der oben erwähnten Positionen der zweiten Elektrode und aus einer beliebigen der Positionen der ersten Elektrode auf der gegenüberliegenden Seite des Thorax ausgewählt ist, ermöglicht eine hervorragende Überwachung der Atmungsimpedanz. Da die zweite Elektrode auch mit der Spannungsreferenzschaltung der EKG-Schaltkreise des Monitors 102 verbunden ist, wird die zweite Elektrode ausgewählt, um sowohl der EKG-Schaltung das Referenzsignal bereitzustellen als auch eine der beiden Impedanzsignale zur Verfügung zu stellen, die der Monitor 102 verwendet, um die Atmungsfrequenz zu ermitteln. Diese duale Verwendung des Signals der zweiten Elektrode ermöglicht es der EKG-Überwachung und Atmungsüberwachung, eine Signalleitung gemeinsam zu verwenden (nämlich den Anschlussleitungsdraht, der zwischen der zweiten Elektrode und dem Monitor 102 verläuft) und reduziert folglich die Gesamtzahl an erforderlichen Anschlüsse an dem Körper des Patienten.
Die Qualität der Plazierung einer Elektrode hängt nicht nur von der Rauschantwort ab, sondern auch von der Qualität und Stärke des durchschnittlichen Signals. Es kann auch eine Messung und Rangordnung der Standardsignalfeldstärke verwendet werden. Dies verhindert auch die Wahrscheinlichkeit, das ein unzureichendes Signal, das keine Rauschantwort aufweist, als das beste ausgewählt wird.
Es wird nun auf 4 eingegangen, in der eine Patientenmonitoreinrichtung 102 veranschaulicht ist, die dazu dient, einen Messwert der abdominalen Atmung zu erzeugen. Die Patientenmonitoreinrichtung 102 ist unter anderem mit einem Leitungssignalerzeugungsschaltkreis 202, einem A/D-Konverter (ADC) 204, einer Steuerlogik 206 und einer Benutzerschnittstelle 208 ausgerüstet. Wie oben im Einzelnen beschrieben, sind vier der Signalerfassungselektroden, nämlich RA, LA, LL und V5R, über elektrische Standard-EKG-Anschlussleitungsdrähte 104 mit dem Leitungssignalerzeugungsschaltkreis 202 verbunden. Außerdem können zusätzliche (nicht gezeigte) Signalerfassungselektroden angeschlossen sein. Mehrere Signaleingaben sind dazu eingerichtet, um Signale von den an einen Patienten angelegten Elektroden entgegenzunehmen. Der Leitungssignalerzeugungsschaltkreis 202 ist dazu eingerichtet, um anhand der mehreren Signaleingaben ein Anschlussleitungs-I-Signal 210, ein Anschlussleitungs-II-Signal 212 und eine Signal der Bauchatmungsleitung 214 zu erzeugen. Die Anschlussleitungssignale 210, 212 und 214 werden anschließend durch den A/D-Konverter (ADC) 204 in Signale digitaler Form umgewandelt und an die Steuerlogik 206 ausgegeben. In dieser Anordnung ist der Konverter 204 ein Multikanal-A/D-Konverter (ADC) 204, der dazu verwendet wird, um auszuwählen, ob/welche Anschlussleitungssignale (Anschlussleitung I, Anschlussleitung II, Abdominal-Vektor) digitalisiert und der Steuerlogik 206 zugeführt werden. Der Konverter 204 nimmt ein Kanalauswahlsignal 216 von der Steuerlogik 206 entgegen. Die Steuerlogik 206 enthält einen herkömmlichen Mikroprozessor 217 und einen Arbeitsspeicher 218, der das Softwareprogramm speichert, das den Betrieb der Patientenmonitoreinrichtung 102 steuert und die während der Ausführung des Programms verwendeten Daten speichert. Eingangs- und Ausgangsschaltkreise verbinden die Steuerlogik 206 mit weiteren Komponenten der Patientenmonitoreinrichtung. Beispielsweise ist eine Benutzerschnittstelle 208 vorgesehen, die eine Bedienereingabevorrichtung 220 (beispielsweise einen Steuerknopf, ein Tastenfeld, usw.) und ein Display 108 (beispielsweise ein LCD-Display, einen Kathodenstrahlmonitor, usw.) aufweist. Das Display 108 ist dazu eingerichtet, um Atmungsparameter und einen Hinweis wiederzugeben, dass der Atmungsparameter einen Messwert für abdominale Atmung liefert.
Alternativ kann der A/D-Konverter (ADC) 204 ein Multikanal-ADC (z.B. ein gesonderter ADC für jede EKG-Anschlussleitung) sein, der für mehrere EKG-Anschlussleitungen Daten an die Steuerlogik 206 ausgibt. In dieser Konfiguration wird das Kanalauswahlsignal 216 nicht an den Multikanal-ADC übermittelt, sondern wird vielmehr innerhalb der Steuerlogik 206 verwendet, beispielsweise, um zu ermitteln, welche EKG-Anschlussleitungen durch das Display 108 abgebildet sind. Dies ermöglicht dem Bediener die Bedienereingabevorrichtung 220 zu verwenden, um einen Teilsatz der vielfältigen abzubildenden EKG-Anschlussleitungen auszuwählen. Die Steuerlogik 206 und die Benutzerschnittstelle 208 wirken zusammen, um ein Bild/Daten zu erzeugen, das/die durch das Display 108 abzubilden ist/sind, das die durch den Bediener ausgewählten mehreren EKG-Kurvenverläufe zeigt. Andere Konfigurationen, beispielsweise eine zeitgemultiplexter ADC, können ebenfalls verwendet werden.
Falls der Strompfad zur Überwachung der Atmungsimpedanz als ein Schaltkreis entworfen ist, der eine Gerade aufweist, die sich ausgehend von einer Elektrode des Paars Elektroden zu der anderen Elektrode des Paars erstreckt, definieren die am meisten bevorzugten Elektrodenpositionen (d. h. die V5R-LL Elektrodenpositionen) einen Strompfad, der einen viel größeren Abschnitt der Lungen schneidet als die anderen Anordnungen. Das V5R-LL-Paar verfügt über die Möglichkeit durch zwei oder sogar drei Lungenlappen zu verlaufen. Es ist vermieden, dass der Strompfad die Aorta durchquert, so dass kardiogene Artefakte reduziert sind. Indem der Anschluss der rechten Seite an der V5R-Position anstelle der RA-Position angelegt ist, reduziert diese Konfiguration die auf Bewegung zurückzuführenden Artefakte, die entstehen, fall der Patienten den rechten Arm, den Hals und/oder den Kopf bewegt.
Eine Impedanzänderung verwendende Atmungsüberwachungseinrichtung 102 ermittelt die Veränderung einer Impedanz im menschlichen Körper 106 zwischen zwei an der Oberfläche des Körpers 106 angelegten/angebrachten Elektroden. Eine der beiden Elektroden wird an dem Thorax 118 unterhalb der Achselgrube 128 oder 130 angebracht, und die andere der beiden E lektroden wird an dem Bein 124 oder 126 angebracht, das sich von der gegenüberliegenden Seite des Thorax 118 aus erstreckt. Die durch die Überwachungseinrichtung 102 gemessene Veränderung der Impedanz zwischen diese beiden Elektroden steht in enger Beziehung zu der Atmungsfrequenz der Person 106 und spricht besonders empfindlich auf kombinierte Bauch- und Brustatmung an und zeigt diese an.
Während die Ausführungsbeispiele und die Anwendung der in den Figuren veranschaulichten und oben beschriebenen Erfindung im Vorliegende bevorzugt sind, sollte es klar sein, dass diese Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele dargeboten sind. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein spezielles Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst vielfältige Modifikationen die nichtsdestoweniger in den Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung fallen.

100: Medizinisches Überwachungssystem
102: Atmungsüberwachungseinrichtung
104: Mehrere Eingangssignale
106: Menschlicher Körper/ Körper/Person/Patient
112: Atmungsparameter
118: Thorax
124: Linkes Bein
126: Rechtes Bein
128: Linke Achselgrube
130: Rechte Achselgrube
132: Linker Lungenflügel
134: Rechter Lungenflügel
206: Verarbeitungsschaltung oder Steuerlogik
RL: Erste Elektrode
V5/V5R/HV5R: Zweite Elektrode
RA: Dritte Elektrode

Claims

Medizinisches Überwachungssystem (100), zu dem gehören: mehrere Eingänge (104), wobei die mehreren Eingänge (104) geeignet konfiguriert sind, um an eine Anzahl von Elektroden gekoppelt zu werden, zu denen eine erste (RL-), eine zweite (V5R-) und eine dritte (RA-) Elektrode gehören; eine Verarbeitungsschaltung (206), die an die mehreren Eingänge (104) gekoppelt ist, wobei die Verarbeitungsschaltung (206) dazu eingerichtet ist, um den Elektroden stammende Signale zu verarbeiten, um einen Atmungsparameter (112) für einen Patienten (106) zu erzeugen, wobei die Verarbeitungsschaltung (206) einen ersten Betriebsmodus aufweist, in dem die Verarbeitungsschaltung (206) den Atmungsparameter (112) durch Messen der Impedanz zwischen der ersten (RL-) Elektrode und der zweiten (V5R-) Elektrode erzeugt und die dritte (RA-) Elektrode verwendet, um eine Gleichtaktspannung zu eliminieren oder zu reduzieren, die in den Signalen vorhanden ist, die von der ersten Elektrode (RL-) und der zweiten (V5R-) Elektrode erhalten werden, wobei die Verarbeitungsschaltung (206) einen zweiten Betriebsmodus aufweist, in dem die Verarbeitungsschaltung (206) den Atmungsparameter (112) durch Messen einer Impedanz zwischen der dritten Elektrode (RA) und einer zusätzlichen Elektrode aus der Anzahl von Elektroden erzeugt.
System (100) nach Anspruch 2, bei dem die dritte (RA-) Elektrode über den RL-Anschlussleitungsdraht mit der Verarbeitungsschaltung (206) verbunden ist.
System (100) nach Anspruch 1, bei dem die Verarbeitungsschaltung (206) in der Lage ist, gleichzeitig in dem ersten und in dem zweiten Betriebsmodus zu arbeiten.
System (100) nach Anspruch 1, bei dem die zusätzliche Elektrode aus der Anzahl von Elektroden entweder die erste (RL-) oder die zweite (V5R-) Elektrode ist.
System (100) nach Anspruch 1, bei dem der Atmungsparameter (112) die Atmungsfrequenz ist.
System (100) nach Anspruch 1, bei dem die erste (RL-) und die zweite (V5R-) Elektrode an einem Menschen (106) befestigt sind, der über einen Abdomen und wenigstens einen Lungenflügel (132 oder 134) verfügt, und bei dem ferner die erste (RL-) Elektrode und die zweite (V5R-) Elektrode so an dem Menschen (106) angelegt sind, dass eine Gerade, die sich ausgehend von der ersten (RL-) Elektrode zu der zweiten (V5R-) Elektrode erstreckt, benachbarte zu dem Abdomen durch einen unteren Abschnitt der Lungenflügel (132 oder 134) verläuft.
System (100) nach Anspruch 6, bei dem im Wesentlichen vermieden ist, dass die Gerade durch die Aorta, das Herz, den Hals oder eine der beiden Schultern des Patienten (106) verläuft.
System nach Anspruch 6, bei dem die erste (RL-) Elektrode entweder an dem rechten (126) oder dem linken Bein (124) angebracht ist.
System (100) nach Anspruch 8, bei dem die erste (RL-) Elektrode an dem linken Bein (124) an einer LL-Position oder an dem rechten Bein (126) an einer RL-Position angebracht ist.
System (100) nach Anspruch 6, bei dem die zweite (V5R-) Elektrode als die erste (RL-) Elektrode an einer gegenüberliegenden Seite des Abdomens angebracht ist, und bei dem ferner die zweite (V5R-) Elektrode unterhalb einer Achselgrube (128 oder 130) angeordnet ist.