DE112009002463T5

DE112009002463T5 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung und Behandlung von Schüttelfrost während einer therapeutischen Tempratursteuerung

Info

Publication number: DE112009002463T5
Application number: DE112009002463T
Authority: DE
Inventors: Alexander Calhoun Flint
Original assignee: Bedrock Inventions LLC
Current assignee: Bedrock Inventions LLC
Priority date: 2008-10-08
Filing date: 2009-10-08
Publication date: 2012-07-12
Also published as: GB2476751B; WO2010042738A3; GB2498274A; AU2009302309A1; GB201105461D0; GB2500131A; US20140135879A1; GB201303843D0; US8706207B2; JP5676455B2; US20100087900A1; AU2009302309B2; WO2010042738A2; JP2012505045A; GB2476751A; CA2739614A1; GB2498274B; GB2500131B; GB201309167D0

Abstract

Es werden Verfahren und Vorrichtungen zur Verhinderung und Behandlung von Schüttelfrost offenbart, der während einer therapeutischen Temperaturregelunenerwärmung nutzen, so dass die zeitliche Steuerung und Intensität der Wärme, die ausgewählten Körperbereichen bereitgestellt wird, als Reaktion auf solche Faktoren, wie das Ausmaß der auf den Kern angewendeten Kühlung, den Grad des angetroffenen Schüttelfrosts und der Patiententemperatur dynamisch geregelt wird. Außerdem werden Verfahren und Vorrichtungen zur Messung und quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost zur Verwendung in dieser und andere Anwendungen offenbart.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufige US-Anmeldung Nr. 61/103,815 mit dem Titel „Method and apparatus for active counterwarming and shivering quantification to treat and measure shivering during therapeutic temperature control” von Alexander Calhoun Flint, die am 8. Oktober 2008 eingereicht wurde; und der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/176,015, mit dem Titel „Method and apparatus for measuring and treating shivering during therapeutic temperature control”, von Alexander C. Flint, die am 6. Mai 2009 eingereicht wurde. Jede dieser Anmeldungen ist hierin durch Verweis aufgenommen.
Hintergrund
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine therapeutische Temperaturregelung und insbesondere die Kontrolle von Schüttelfrost während der Aufrechterhaltung einer Normothermie oder herbeigeführten Hypothermie.
Beschreibung der Stands der Technik
Die therapeutische Herbeiführung einer Hypothermie und die therapeutische Aufrechterhaltung einer Normothermie werden verwendet, um gefährdetes Gehirngewebe in der Situation einer anoxischen Gehirnverletzung nach einem Herzstillstand und anderen Pathologien des zentralen Nervensystems vor einer sekundären Verletzung zu schützen. Ein hauptsächlicher einschränkender Faktor bei der Herbeiführung einer Hypothermie oder Aufrechterhaltung einer Normothermie ist die Erzeugung von Schüttelfrost, der eine normale adaptive physiologische Reaktion ist, die dazu dient, die Körpertemperatur zu erhöhen. Außerdem kann Schüttelfrost in diesem Zusammenhang schädliche physiologische Auswirkungen haben, indem Energie von den kritischen Organen wie dem Gehirn und dem Herzen abgeleitet wird.
Es ist festgestellt worden, dass kontinuierliche Gegenerwärmungsmaßnahmen („passive” Gegenerwärmung) ein gewisses Maß an Wirksamkeit bei der Behandlung von Schüttelfrost haben. Wenn durch das behandelnde medizinische Personal Schüttelfrost beobachtet wird, wird durch das Personal eine Beurteilung vorgenommen und falls entschieden wird, dass sie angezeigt ist, kann eine Gegenerwärmungstherapie eingesetzt werden, indem zum Beispiel eine Heizdecke auf oder unter dem Patienten ausgebracht wird. Herkömmlich wird eine passive Gegenerwärmung, sobald sie angewendet wird, über den therapeutischen Verlauf nicht eingestellt.
Andere allgemein gebräuchliche Antischüttelfrostmaßnahmen umfassen Medikamente, wobei gegenwärtig verfügbare Optionen eine begrenzte Wirksamkeit aufweisen und ernste nachteilige Wirkungen aufweisen können und die Verabreichungsarten Risiken für den Patienten darstellen können.
Zusammenfassung
Im Allgemeinen stellt die Erfindung Systeme bereit, um sich wiederholende Bewegungen eines Patienten quantitativ zu bestimmen und insbesondere im Verlauf einer therapeutischen Temperaturregelung Schüttelfrost bei einem Patienten quantitativ zu bestimmen und in einer geeigneten Behandlung zur Hemmung von Schüttelfrost eine Gegenerwärmung anzuwenden. Die Gegenerwärmungsbehandlung kann in einem Rückkopplungssystem arbeiten. Im Zusammenhang einer therapeutischen Temperaturregelung, wo zur Aufrechterhaltung einer Normothermie oder zur Herbeiführung einer Hypothermie auf den Patienten eine Kernkühlung angewendet wird, kann das System zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost und aktiven Gegenerwärmung mit dem Kernkühlungssystem gekoppelt sein. Die Gegenerwärmungsbehandlung kann auf den quantitativ bestimmten Schüttelfrost oder auf die Kerntemperatur des Patienten oder auf den Betrag der Kernkühlung, die angewendet wird oder auf jede Kombination dieser Faktoren ansprechen.
In einem allgemeinen Aspekt zeichnet sich die Erfindung durch ein Verfahren zum quantitativen Bestimmen von Schüttelfrost bei einem Patient aus, durch Erhalten eines Signals von einer Muskelmasse, die für Schüttelfrost anfällig ist; und zum quantitativen Bestimmen von Schüttelfrost durch Analyse des Signals aus. In einigen Ausführungsformen umfasst das Erhalten des Signals die direkte Detektion einer Bewegung mittels eines Detektors für periodische Bewegungen (Schwingung) wie einen Beschleunigungsmesser; in einigen Ausführungsformen umfasst das Erhalten des Signals das Erhalten eines elektrischen Signals von einer oder mehreren Elektroden, das ein EMG-Signal oder ein EKG + EMG-Signal umfassen kann. In einigen Ausführungsformen umfasst das Erhalten des Signals sowohl die direkte Detektion einer Schwingung der Muskelmasse als auch die Detektion eines elektrischen Signals von der Muskelmasse; in solchen Ausführungsformen können die Ergebnisse der quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost aus den beiden Ansätzen kombiniert werden. In einigen Ausführungsformen umfasst das quantitative Bestimmen von Schüttelfrost das Durchführen einer Wellenanalyse wie einer Analyse der spektralen Dichte am Signal; und das quantitative Bestimmen von Schüttelfrost aus den Ergebnissen der Analyse der spektralen Dichte. In einigen solchen Ausführungsformen ergibt die Spektralanalyse ein Leistungsspektrum. In einigen Ausführungsformen umfasst die Wellenanalyse eine Fourier-Analyse, wie zum Beispiel eine schnelle Fourier-Transformation. In einigen Ausführungsformen umfasst die Wellenanalyse eine Autokorrelationsfunktion gefolgt von einer Fourier-Analyse. Mindestens einige der Daten- und Signalverarbeitungsmanipulationen werden mittels einer Maschine wie einem Mikroprozessor ausgeführt, der programmiert ist, die besonderen Manipulationen auszuführen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Erhalten des Signals die Detektion eines kombinierten EKG- und EMG-Signals von der Körperoberfläche, die über der Muskelmasse liegt, die für Schüttelfrost anfällig ist und das Verarbeiten des Signals, um die EKG-Komponente zu entfernen, was zur EMG-Signalkomponente führt. In einigen solchen Ausführungsformen umfasst die Detektion des kombinierten EKG + EMG-Signals das Anwenden einer Anzahl von Elektroden an eine oder mehrere Stellen auf oder in der Haut, die über der Muskelmasse liegt oder in der Muskelmasse selbst. In anderen Ausführungsformen umfasst das Erhalten des Signals die Detektion eines kombinierten EKG- und EMG-Signals, das Digitalisieren des kombinierten Signals und das Durchführen einer Wellenanalyse wie einer Analyse der spektralen Dichte am kombinierten Signal; in einigen Ausführungsformen wird die Wellenanalyse an einem Frequenzbereich des Spektrums ausgeführt, von dem bekannt ist, dass er einem Schüttelfrost-EMG entspricht. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Erhalten eines Signals vor dem Einleiten einer Kühlbehandlung (eines „Grundlinien”-Signals) und das Verarbeiten des Grundliniensignals durch Spektralanalyse; dann das Erhalten eines Signals während der Kühlung (wenn erwartet werden kann, dass Schüttelfrost auftritt) und das Verarbeiten des Schüttelfrostsignals durch Spektralanalyse; dann Subtrahieren eines Signals von dem anderen, um ein Spektrum zu erhalten, das nur die Schüttelfrostkomponente repräsentiert.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verarbeiten des kombinierten Signals das Digitalisieren des kombinierten Signals. In einigen Ausführungsformen wird die Datentrennung an einem Satz von Kurven ausgeführt, von denen jede einen vollständigen Herzzyklus umfassen kann. Die EMG-Daten können von den kombinierten EKG + EMG-Daten durch Ausrichten der Kurven beruhend auf einem leicht erkannten Merkmal der EKG-Wellenform wie der Spitze des QRS-Komplexes des EKG und Signalmittelung der digitalisierten Kurven getrennt werden, um EMG-freie EKG-Daten zu isolieren und Subtrahieren der EKG-Daten von den kombinierten EMG- und EKG-Daten, um EKG-freie Schüttelfrost-EMG-Daten zu ergeben. Wo die Datentrennung an einem Satz von Kurven ausgeführt wird, können die Signale ausgerichtet werden und die Trennung kann nach der Ausrichtung an ausgewählten Segmenten der EKG-Kurven ausgeführt werden, so dass Bereiche mit minimalen EKG-Datenelementen, wie zum Beispiel das S-T-Segment und der Bereich zwischen dem Ende der T-Welle und dem Beginn der P-Welle, selektiv analysiert werden. In einigen Ausführungsformen werden atypische EKG-Morphologien detektiert und Herzzyklen, die Ausreißer umfassen, werden erkannt und aus der Analyse entfernt. In einigen Ausführungsformen werden atypische EKG-Morphologien durch Subtrahieren gespeicherter gemittelter EKG-Kurven vom selben Patienten unter Nicht-Schüttelfrostbedingungen aus der Analyse ausgeschlossen, unter Ausschluss von Kurven, die zu erheblichen Rest-EKG-Daten führen (zum Beispiel eine Restspannungsamplitude über einer einstellbaren Schwelle oder eine spektrale Restleistungsdichte in einem Frequenzbereich, die tiefer oder höher als jener ist, die typischerweise mit Schüttelfrostenergie verbunden ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Durchführen einer Wellenanalyse das Ausführen einer gemittelten schnellen Fourier-Transformations-(„FFT”)Analyse. Die gemittelte FFT-Analyse kann durch Durchführen einer FFT an jeder Schüttelfrost-EMG-Kurve ausgeführt werden, dem sich eine Mittelung der FFT-Spektren anschließt, um ein gemitteltes FFT-Spektrum zu ergeben. In einigen Ausführungsformen wird eine Autokorrelationsfunktion an jeder Schüttelfrost-EMG-Kurve durchgeführt, um eine Analyse der rhythmischen Schüttelfrostaktivität zu erweitern und dann wird eine Fourier-Analyse an den Ergebnissen der Autokorrelation durchgeführt.
Die Schüttelfrostintensität kann durch Bestimmen der Amplitude der spektralen Spitzenleistung (z. B. der Spitzenleistung des Fourier-Spektrums) innerhalb eines geeigneten Frequenzbereichs quantitativ bestimmt werden, der für ein Schüttelfrost-EMG typisch ist; oder der Schüttelfrost kann durch Bestimmen des Bereichs unter der Kurve der spektralen Leistung innerhalb eines geeigneten Frequenzbereichs quantitativ bestimmt werden, der für ein Schüttelfrost-EMG typisch ist; oder der Schüttelfrost kann durch Analysieren des Auftretens anderer Spitzen quantitativ bestimmt werden, die anderen Frequenzen des Schüttelfrosts entsprechen, die auftreten, wenn der Schüttelfrost intensiver ist; oder der Schüttelfrost kann durch Analysieren einer Änderung der spektralen Spitzen oder Muster als Funktion der Zeit quantitativ bestimmt werden.
In einigen Ausführungsformen kann die gemessene Schüttelfrostintensität verwendet werden, um eine kontinuierliche Skala oder Bewertungsvariable als Funktion der Zeit zu erzeugen, die die Schüttelfrostintensität repräsentiert. Die resultierende Schüttelfrostintensitätsskala oder -bewertung kann als Mittel verwendet werden, um andere kontrollierte Variablen in der Temperaturregelung zu beeinflussen; und/oder, die Schüttelfrostintensitätsskala oder -bewertung kann zu Verwendung durch einen Krankenhausarzt numerisch oder graphisch angezeigt werden; und/oder die Schüttelfrostintensitätsskala kann zur Verwendung in einem anderen oder zusätzlichen Steuerprozess an eine andere Vorrichtung übertragen werden.
In einem anderen allgemeinen Aspekt zeichnet sich die Erfindung durch eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost bei einem Patienten durch die oben beschriebenen Verfahren aus. Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung zum Erhalten eines Signals von einer Muskelmasse, die für Schüttelfrost anfällig ist; und eine Einrichtung zum Analysieren des Signals. Die Einrichtung zum Erhalten eines Signals kann einen direkten Bewegungsdetektor, wie einen Beschleunigungsmesser und Leitungen vom Detektor zu einem Signalprozessor oder einen indirekten Bewegungsdetektor, wie eine oder mehrere Elektroden, die zur Anordnung in oder auf einer Oberfläche des Körpers des Patienten eingerichtet sind und Leitungen zur elektrischen Verbindung der Elektroden mit einem Signalprozessor umfassen. Wo der Detektor Elektroden umfasst, können die Elektroden EKG-Elektroden oder EMG-Elektroden, wie Oberflächenelektroden oder Nadelelektroden umfassen. Die Einrichtung zum Analysieren des Signals umfasst einen Signalprozessor, der eingerichtet ist, Signale von der Einrichtung zum Erhalten des Signals von der Muskelmasse zu empfangen und konfiguriert ist, alle der oben skizzierten verschiedenen Datenverarbeitungsprozeduren auszuführen, wie einen Mikroprozessor, der programmiert ist, die besonderen Manipulationen auszuführen.
In einem anderen allgemeinen Aspekt zeichnet sich die Erfindung durch ein Verfahren zum Anwenden einer aktiven Gegenerwärmung bei einem Patienten durch quantitatives Bestimmen von Schüttelfrost, wie oben skizziert und dynamisches Regeln der Gegenerwärmung als Reaktion auf den quantitativ bestimmten Schüttelfrost oder die Kerntemperatur des Patienten oder als Reaktion sowohl auf den quantitativ bestimmten Schüttelfrost als auch die Kerntemperatur des Patienten aus.
In einem anderen allgemeinen Aspekt zeichnet sich die Erfindung durch ein Verfahren zum Anwenden einer aktiven Gegenerwärmung bei einem Patienten während einer therapeutischen Temperaturregelung des Patienten aus. In einigen solchen Ausführungsformen umfasst die therapeutische Temperaturregelung eine Kühlung, um die Kerntemperatur zu reduzieren. In einigen Ausführungsformen umfasst das Anwenden einer Gegenerwärmung das Anwenden einer Erwärmung auf ausgewählte Stellen am Körper des Patienten; die Stellen können Körperbereiche sein, die nicht zur Kühlung des Kerns verwendet werden, wie zum Beispiel die Hände, die Füße oder die Ohren oder der obere Rücken oder der posteriore Hals oder andere Stellen oder eine Kombination von diesen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Regeln der Gegenerwärmung das Einstellen der angewendeten Erwärmung in Bezug auf die Schüttelfrostintensität in einem Moment oder in Bezug auf die Kerntemperatur des Patienten oder in Bezug auf die Intensität der Kernkühlung oder in Bezug auf zwei oder mehrere davon. In einigen Ausführungsformen umfasst das Regeln der Gegenerwärmung das Einstellen der angewendeten Erwärmung in Bezug auf irgendeine davon oder einer Kombination davon, zusammen mit einer oder mehreren addierten Konstanten, Proportionalitätskoeffizienten oder irgendwelchen mathematischen Manipulationen oder Wechselwirkungen dieser Variablen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Regeln der Gegenerwärmung das Einstellen der angewendeten Erwärmung in Bezug auf die Geschwindigkeit irgendeiner oder jeder Kombination von: Änderung der Kühltemperatur pro Zeiteinheit, Änderung der Schüttelfrostintensität pro Zeiteinheit oder Änderung der Patiententemperatur pro Zeiteinheit; oder jegliche mathematischen Manipulationen oder Wechselwirkungen dieser Variablen, wie zum Beispiel eine Änderung des Quadrats irgendeiner Variablen pro Zeiteinheit oder die Geschwindigkeit der Änderung irgendeiner Variable pro Zeiteinheit im Quadrat.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Anwenden einer Gegenerwärmung ausgewählt aus: Ändern der Erwärmungstemperatur, die auf alle behandelten Körperbereiche angewendet wird; Ändern der Erwärmungstemperatur, die auf spezifische behandelte Körperbereiche angewendet wird; Ändern des Erwärmungsmusters, das auf ausgewählte behandelte Körperbereiche angewendet wird, zum Beispiel durch Anwenden einer Erwärmung auf unterschiedliche Körperbereiche zu unterschiedlichen Zeiten gemäß irgendeiner Anzahl von Mustern; Anwenden einer Erwärmung in einer aufeinander folgenden Weise auf aufeinander folgende Körperbereiche, zum Beispiel durch Erwärmung der Ohren, dann Erwärmung der Ohren und der Hände, dann Erwärmung der Ohren, Hände und Füße; Anwenden einer selektiven Erwärmung auf kleinere Bereiche, zum Beispiel auf die Finger oder die Zehen; oder Anwenden einer Erwärmung auf ganz andere Körperbereiche; und eine Erwärmung verschiedener Körperbereiche in verschiedenen Mustern, einschließlich des Variierens der Intensität der auf unterschiedliche Bereiche angewendeten Wärme und einschließlich dadurch Erzeugen von Wärmegradienten.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Regeln der Gegenerwärmung das Einstellen der angewendeten Erwärmung in Bezug auf einen oder mehrere Computerlernalgorithmen, um mit der Zeit das optimale Schüttelfrostbehandlungsmittel bei einem einzelnen Patienten zu bestimmen.
In einem anderen allgemeinen Aspekt zeichnet sich die Erfindung durch eine Vorrichtung zur Anwendung einer aktiven Gegenerwärmung bei einem Patienten aus, die eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost bei einem Patienten, wie oben beschrieben und eine Vorrichtung zur Erwärmung ausgewählter Bereiche des Körpers des Patienten umfasst.
In einem anderen allgemeinen Aspekt zeichnet sich die Erfindung durch eine Vorrichtung zur Anwendung einer aktiven Gegenerwärmung bei einem Patienten während einer therapeutischen Temperaturregelung des Patienten aus, die eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost bei einem Patienten, wie oben beschrieben und eine Vorrichtung zur Erwärmung ausgewählter Bereiche des Körpers des Patienten umfasst; und ferner eine Vorrichtung zur Kühlung des Patienten umfasst, um die Kerntemperatur zu senken.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung zur Kühlung des Patienten eine Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung, die betrieblich mit einer Kühlvorrichtung verbunden ist; und einen Kerntemperatursensor, der betrieblich mit der Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung verbunden ist. In einigen Ausführungsformen umfasst die Kühlvorrichtung eine Kühldecke oder Kühlkissen oder einen endovaskulären Kühlkatheter.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung zur Erwärmung ausgewählter Bereiche des Körpers Gegenerwärmungselemente und eine Gegenerwärmungssteuereinrichtung, die betrieblich mit den Gegenerwärmungselementen verbunden und konfiguriert und eingerichtet ist, die auf die Gegenerwärmungselemente angewendete Erwärmung einzustellen. In einigen Ausführungsformen ist die Gegenerwärmungssteuereinrichtung betrieblich verbunden mit einem oder einer Kombination von zwei oder mehreren von: einem Kerntemperatursensor; einer Kernkühlungssteuereinrichtung; oder der Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost.
In einigen Ausführungsformen umfassen die Gegenerwärmungselemente eine Heizbekleidung, wie zum Beispiel geheizte Fausthandschuhe, geheizte Überschuhe, geheizte Ohrschützer oder Heizdecken über oder unter dem Körper; die Gegenerwärmungselemente können durch eine Vielfalt von Einrichtungen zur Wärmeübertragung geheizt werden, die in einigen Ausführungsformen zirkulierendes warmes Wasser (oder eine andere Flüssigkeit) oder isolierte elektrische Heizspulen umfassen. In einigen Ausführungsformen umfassen die Gegenerwärmungselemente eine Vorrichtung, die zur Infusion einer geeigneten warmen sterilen Flüssigkeit (zum Beispiel, einer wässrigen oder auf Öl beruhenden Flüssigkeit) in die äußeren Gehörgänge beider Ohren des Patienten konfiguriert ist; eine solche Vorrichtung kann zum Beispiel Röhren (Zufluss und Abfluss) umfassen, die durch Kunststoffohrstöpsel befestigt sind.
Jede der verschiedenen betriebsfähigen Verbindungen, durch die Signale durch irgendeine der verschiedenen Komponenten in irgendeiner der Ausführungsformen gesendet und empfangen werden, kann verdrahtet oder drahtlos sein. In bestimmten Behandlungsumgebungen (zum Beispiel der Intensivstation) kann eine Signalübertragung durch drahtlose Sender- und Empfängerpaare, mittels eines Funkkommunikationsprotokolls wie „Bluetooth” bevorzugt sein.
Ferner stellt die Erfindung im Allgemeinen Systeme zum Isolieren eines Signals von Interesse von einem kombinierten Signal bereit, das überlagerte erste und zweite Signale enthält. Das erste Signal ist das Signal von Interesse und kann jede beliebige aus einer Vielfalt von Eigenschaften aufweisen; das zweite Signal umfasst wiederkehrende Epochen oder Zyklen einer stereotypen Wellenform und kann außerdem eine Beziehung zu einem äußeren Ereignis wie einem äußeren Auslöser aufweisen.
Folglich zeichnet sich die Erfindung in einem allgemeinen Aspekt durch eine Abtrennung eines ersten Signals von einem kombinierten („A + B”)-Signal aus, das erste („A”) und zweite („B”) Signale aufweist, wobei das zweite Signal wiederkehrende Epochen einer stereotypen Wellenform umfasst, durch: digitales Abtasten des kombinierten (A + B)-Signals mit einer geeigneten Abtastrate; Speichern einer Anzahl (n) Epochen des kombinierten (A + B)-Signals; Mitteln der gespeicherten Epochen des kombinierten Signals, um einen Mittelwert der (n) wiederkehrenden Epochen der stereotypen Wellenform zu erhalten; und Subtrahieren der gemittelten wiederkehrenden Epoche von jedem mindestens einer Teilgruppe der (n) Epochen des kombinierten (A + B)-Signals und Speichern der Ergebnisse, die isolierte erste (A) Signalabschnitte enthalten, die im Wesentlichen frei von Merkmalen des Signals (B) sind. Mindestens einige der Daten- und Signalverarbeitungsmanipulationen werden mittels einer Maschine, wie einem Mikroprozessor, ausgeführt, der programmiert ist, die besonderen Manipulationen auszuführen.
In einigen Ausführungsformen wird die Anfangsabtastung jedes kombinierten (A + B)-Signalabschnitts durch Erkennen eines oder mehrerer charakteristischer Merkmale des B-Signals und Verwenden des erkannten Merkmals bestimmt, um die Anfangsabtastung jeder Epoche zu indizieren. In einigen Ausführungsformen weist das B-Signal eine charakteristische Spitze auf und in solchen Ausführungsformen kann eine Schwellenwerttechnik verwendet werden, um die Spitze zu erkennen und ein Merkmal (z. B. den Scheitel) der Spitze als eine Anfangsabtastung einer Epoche zu verwenden. In einigen Ausführungsformen weist das B-Signal eine zeitliche Beziehung zu einem äußeren Ereignis auf und ein Auftreten des außeren Ereignisses kann verwendet werden, um den Beginn einer Epoche zu indizieren. In einigen Ausführungsformen beginnt jede Epoche mit der indizierten ersten Abtastung und endet mit der Abtastung, die der ersten Abtastung der nachfolgenden Epoche unmittelbar vorausgeht (eine „vollständige” Epoche); in andere Ausführungsformen können die Epochen abgeschnitten sein.
Beim Mitteln der gespeicherten kombinierten (A + B)-Epochen wird eine ausreichende Anzahl Epochen gemittelt, um ein Bemitteltes Signal B bereitzustellen, das im Wesentlichen frei vom Signal A ist, das heißt, um den Beitrag des Signals A so zu reduzieren, dass das gemittelte Signal B im Wesentlichen nicht durch Komponenten des Signals A verunreinigt ist.
Die gespeicherten isolierten Epochen des Signals A können danach einer Analyse unterzogen werden, die zum Beispiel das Durchführen einer Wellenanalyse, wie einer Analyse der spektralen Dichte am Signal umfasst. Die Spektralanalyse kann zum Beispiel ein Leistungsspektrum ergeben. Die Wellenanalyse kann zum Beispiel eine Fourier-Analyse, wie zum Beispiel eine schnelle Fourier-Transformation umfassen. Die Wellenanalyse kann in einigen Ausführungsformen eine Autokorrelationsfunktion gefolgt von einer Fourier-Analyse umfassen.
In Ausführungsformen, wo vollständige kombinierte (A + B)-Signalepochen gespeichert werden, können die isolierten Epochen des Signals A an den Enden wiedervereinigt werden, um ein erweitertes (rekonstruiertes) Signal A zu rekonstruieren, das eine längere Dauer als die isolierten Epochen des Signals A aufweist.
Es können auf diese Weise kombinierte Signale aus einer Vielfalt von Typen, aus einer Vielfalt von Quellen behandelt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist ein Blockdiagramm, das einen herkömmlichen Ansatz eines therapeutischen Temperaturmanagements und der Behandlung von Schüttelfrost darstellt.
1B ist ein Blockdiagramm, das einen herkömmlichen Ansatz eines therapeutischen Temperaturmanagements und der Behandlung von Schüttelfrost darstellt.
2A ist ein Blockdiagramm, das einen Ansatz eines therapeutischen Temperaturmanagements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
2B ist ein Blockdiagramm, das einen Ansatz eines therapeutischen Temperaturmanagements gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung darstellt.
2C ist ein Blockdiagramm, das einen Ansatz eines therapeutischen Temperaturmanagements gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung darstellt.
2D ist ein Blockdiagramm, das einen Ansatz eines therapeutischen Temperaturmanagements gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung darstellt.
3 und 4 sind schematische Skizzen, die den Einsatz einer Temperaturmanagementvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen.
5A und 5B sind idealisierte graphische Darstellungen, die eine Beziehung zwischen der Kühlbadtemperatur (5A) und der Erwärmungselementtemperatur (5B) im Zeitablauf darstellen.
6A, 6B und 6C sind idealisierte graphische Darstellungen, die eine Wirkung von Schüttelfrost (6B) auf eine Beziehung zwischen der Kühlbadtemperatur (6A) und der Erwärmungselementtemperatur (6C) im Zeitablauf darstellen.
7A, 7B und 7C sind idealisierte graphische Darstellungen, die die Auswahl von Zeitfenstern in einem EKG zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen.
8A, 8B, 8C und 8D sind idealisierte graphische Darstellungen, die Schritte in einem Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellen.
9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F und 9G sind graphische Darstellungen von Daten, die gemäß eines Aspekts der Erfindung bei einem Schüttelfrostpatienten mittels Oberflächenelektroden detektiert und analysiert werden.
10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F und 10G sind graphische Darstellungen von Daten, die gemäß eines Aspekts der Erfindung bei einem Nicht-Schüttelfrostpatienten mittels einer Elektrode detektiert und analysiert werden.
11A zeigt eine graphische Darstellung von Daten, die bei einem Schüttelfrostpatienten mittels eines Beschleunigungsmessers detektiert werden.
11B zeigt eine graphische Darstellung von Daten, die bei einem Patienten wie in 11A detektiert werden, die die Reduzierung von Schüttelfrost durch eine angewendete Gegenerwärmung zeigen.
11C zeigt das Ergebnis einer Analyse von Daten wie in 11A gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
11D zeigt das Ergebnis einer Analyse von Daten wie in 11B gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
12 ist ein Ablaufplan, der die Schritte in einem Prozess einer quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost zeigt, der eine Elektrodendetektion gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einsetzt.
13 ist ein Ablaufplan, der die Schritte in einem Prozess einer quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost zeigt, der eine Beschleunigungsmesserdetektion gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einsetzt.
14 und 15 sind graphische Darstellungen von Daten, die bei einem Schüttelfrostpatienten mittels Oberflächenelektroden detektiert und analysiert werden, gemäß eines anderen Aspekts der Erfindung.
16A, 16B, 16C und 16D sind graphische Darstellungen, die die Schritte in einem Verfahren zum Erkennen von Ausreißerwellenformen gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung darstellen.
17A, 17B und 17C sind graphische Darstellungen die die Schritte in einem Verfahren zum Erkennen von Ausreißerwellenformen gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung darstellen.
Detaillierte Beschreibung
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben, die alternative Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Die Zeichnungen sind schematisch, wobei sie Merkmale der Erfindung und ihre Beziehung zu anderen Merkmalen und Strukturen zeigen und sind nicht maßstabsgerecht. Zur verbesserten Klarheit der Darstellung sind in den Figuren, die Ausführungsformen der Erfindung darstellen, Merkmale, die in anderen Zeichnungen gezeigten Merkmalen entsprechen, nicht alle gesondert neu nummeriert, obwohl sie alle in allen Figuren leicht identifizierbar sind.
Auf 1A Bezug nehmend, wird bei 10 allgemein ein herkömmlicher Ansatz eines therapeutischen Temperaturmanagements bei einem Patienten gezeigt, der eine Aufrechterhaltung einer Normothermie oder Herbeiführung einer Hypothermie benötigt. Gemäß eines herkömmlichen Ansatzes tastet ein Temperatursensor die Kerntemperatur des Patienten ab. Eine Kühlvorrichtung, wie ein Kühlkissen oder eine endovaskuläre Kühlvorrichtung, bewirkt eine Senkung der Kerntemperatur. Die therapeutische Kühlung des Patienten kann durch ein Rückkopplungssystem gesteuert werden, in dem der Temperatursensor betrieblich mit einer Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung verbunden ist und die Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung betrieblich mit der Kühlvorrichtung verbunden ist. Wenn die durch den Temperatursensor abgetastete Kerntemperatur des Patienten unter einen ausgewählten Einstellwert fällt, signalisiert die Rückkopplungsvorrichtung der Kühlvorrichtung die Kühlung zu reduzieren; wenn die Temperatur an der Sonde über den Einstellwert steigt, signalisiert die Rückkopplungsvorrichtung der Kühlvorrichtung die Kühlung zu erhöhen. Das heißt, Abweichungen der Kerntemperatur des Patienten von einem erwünschten Temperatureinstellwert nach oben lösen eine Kühlung des Kerns aus und Abweichungen vom erwünschten Temperatureinstellwert nach unten lösen eine reduzierte Kühlung oder Erwärmung des Kerns aus. Die resultierenden Änderungen der Kerntemperatur des Patienten werden am Temperatursensor abgetastet. Wenn Schüttelfrost durch das behandelnde medizinische Personal beobachtet wird (wie einen behandelnden Arzt oder eine Krankenschwester), wird durch das Personal eine Beurteilung vorgenommen und falls entschieden wird, dass sie angezeigt sind, können eine Gegenerwärmungstherapie oder andere Antischüttelfrostmaßnahmen wie medikamentöse Behandlungen eingestellt oder eingeleitet werden.
Ein solches herkömmliches System wird in näheren Einzelheiten allgemein bei 100 in 1B dargestellt. In dieser Figur umreißt die unterbrochene Linie 101 Merkmale, die mit dem Patienten verbunden sind und die unterbrochene Linie 111 umreißt Aktivitäten, die mit dem behandelnden medizinischen Personal verbunden sind. Es ist eine Kerntemperatursonde 102 an einer Stelle auf oder im Körper des Patienten angeordnet, um die Kerntemperatur des Patienten abzutasten. Verschiedene Temperatursonden sind durch ihre Anordnungsstelle gekennzeichnet und typische Temperatursonden umfassen Rektal-, (Harn-)Blasen-, Osophageal- oder Endovaskulärsonden. Es ist eine Kühlvorrichtung 104 an einer oder mehreren Stellen auf oder im Körper des Patienten angeordnet, um eine Senkung der Kerntemperatur zu bewirken. Es befinden sich verschiedene Kühlvorrichtungen im allgemeinen Gebrauch; bestimmte Beispiele umfassen eine Kühlungszufuhrvorrichtung 106, die eine Zufuhrflüssigkeit kühlt und sie der Kühlvorrichtung 104 mittels einer Leitung 105 zuführt. Typische Kühlvorrichtungen umfassen eine Kühldecke oder ein Kühlkissen oder einen endovaskulären Kühlkatheter; und typische Kühlungszufuhrvorrichtungen umfassen ein Kühlflüssigkeitsreservoir und eine Flüssigkeitspumpe, durch die eine Kühlflüssigkeit vom Reservoir durch die Kühlvorrichtungen und zurück zum Reservoir umgewälzt wird. Die therapeutische Kühlung des Patienten kann durch ein Rückkopplungssystem gesteuert werden, in dem die Temperatursonde 102 betrieblich mit einer Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung 108 verbunden (103) ist und die Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung 108 betrieblich mit der Kühlungszufuhrvorrichtung 106 verbunden (107) ist. Das behandelnde medizinische Personal wählt Systemeinstellungen, wie einen Solltemperatureinstellwert, mittels einer Bedienerschnittstelle 109 aus, die mit der Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung verbunden ist. Wenn die an der Sonde 102 abgetastete Kerntemperatur des Patienten unter den ausgewählten Solleinstellwert fällt, signalisiert die Rückkopplungsvorrichtung 108 der Kühlvorrichtung 106, 105, 104, die Kühlung zu reduzieren; wenn die Temperatur an der Sonde 102 über den ausgewählten Solleinstellwert steigt, signalisiert die Rückkopplungsvorrichtung 108 der Kühlvorrichtung die Kühlung zu erhöhen. Das heißt, Abweichungen der Kerntemperatur des Patienten von einem ausgewählten Temperatureinstellwert nach oben lösen eine Kühlung des Kerns aus und Abweichungen vom ausgewählten Temperatureinstellwert nach unten lösen eine reduzierte Kühlung oder Erwärmung des Kerns aus. Die resultierenden Änderungen der Kerntemperatur des Patienten werden an der Temperatursonde 102 abgetastet.
Um eine Normothermie bei einem Patienten mit einer erhöhten Kerntemperatur (Fieber) herbeizuführen, kann der Einstellwert an der Temperaturrückkopplungsvorrichtung auf einen Wert innerhalb der normalen Körpertemperatur des Patienten (etwa 37°C für einen Menschen) eingestellt werden. Um eine Hypothermie bei einem Patienten herbeizuführen, der eine Hypothermiebehandlung benötigt, kann der Einstellwert an der Temperaturrückkopplungsvorrichtung auf eine Temperatur unter der normalen Körpertemperatur des Patienten eingestellt werden (für eine sanfte Hypothermie zum Beispiel auf eine Temperatur in einem Bereich von etwa 32°C bis etwa 34°C für einen Menschen).
Wenn der Kern gekühlt wird, kann eine Schüttelfrostreaktion 112 einsetzen. Bei Menschen kann der Schüttelfrost ausgelöst werden, wenn die Kerntemperatur fällt und kann sich während einer aktiven Herbeiführung einer Hypothermie intensivieren. Der Schüttelfrost kann wahrend der Aufrechterhaltung einer Normothermie bei einem Patienten am intensivsten sein, der versucht, ein Fieber zu erhöhen. Der Schüttelfrost stört den therapeutischen Kühlungsprozess. In einem herkömmlichen Ansatz wird der Schüttelfrost durch Verabreichung von Antischüttelfrostmedikamenten kontrolliert und typischerweise wird die Verabreichung des Medikaments eingeleitet, bevor die Kühlung begonnen hat oder bevor die Kerntemperatur auf einen Punkt gekühlt worden ist, an dem der Schüttelfrost erwartet würde. Das Antischüttelfrostmedikament wird dem Patienten durch eine Leitung 115 aus einer Medikamenten-zufuhrvorrichtung 116 zugeführt, die durch das behandelnde medizinische Personal mittels einer Bedienerschnittstelle 119 bedienbar ist. Das Medikament kann zum Beispiel durch eine Spritze-und-Nadel-Vorrichtung oder eine Spritze-und-vaskuläre Intubation zugeführt werden.
Typischerweise wird in einem herkömmlichen Ansatz die Wirksamkeit des Antischüttelfrostmedikaments durch direkte Beobachtung (113) des Patienten und Beurteilung 114 durch das behandelnde medizinische Personal 111 überwacht. Wenn Schüttelfrost 112 beobachtet wird (113), kann eine Einstellung 118 des Antischüttelfrostmedikaments angeordnet werden, um zu versuchen, den Schüttelfrost zu reduzieren. Im Anschluss an eine weitere Beobachtung und Beurteilung kann eine zusätzliche Einstellung vorgenommen werden.
2A stellt bei 200 allgemein ein therapeutisches Temperaturmanagementsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar, in dem ein Gegenerwärmungssystem Schüttelfrost quantitativ bestimmt und entsprechend eine Gegenerwärmung bewirkt wird. In dieser Ausführungsform wird die therapeutische Kühlung durch ein Rückkopplungssystem gesteuert, das im Allgemeinen so gestaltet ist, wie oben unter Bezugnahme auf 1B beschrieben; jedoch unterscheidet sich hier die Schüttelfrostkontrolle von jener des herkömmlichen Ansatzes.
In 2A umreißt die unterbrochene Linie 201 Merkmale, die mit dem Patienten verbunden sind und die unterbrochene Linie 211 umreißt Aktivitäten, die mit dem behandelnden medizinischen Personal verbunden sind.
Das therapeutische Kühlsystem ist in dieser Ausführungsform im Wesentlichen ähnlich zu dem, das in einem herkömmlichen Behandlungsansatz eingesetzt wird. Es ist eine Kerntemperatursonde 202 an einer Stelle auf oder im Körper des Patienten angeordnet, um die Kerntemperatur des Patienten abzutasten und eine Kühlvorrichtung 204 ist an einer oder mehreren Stellen auf oder im Körper des Patienten angeordnet, um eine Senkung der Kerntemperatur zu bewirken. Verschiedene Temperatursonden sind durch ihre Anordnungsstelle gekennzeichnet und typische Temperatursonden umfassen Rektal-, (Harn-)Blasen-, Ösophageal- oder Endovaskulärsonden. Es befinden sich verschiedene Kühlvorrichtungen im allgemeinen Gebrauch; bestimmte Beispiele umfassen eine Kühlungszufuhrvorrichtung 206, die eine Zufuhrflüssigkeit kühlt und sie an die Kühlvorrichtung 204 mittels einer Leitung 205 liefert. Typische Kühlvorrichtungen umfassen eine Kühldecke oder ein Kühlkissen oder einen endovaskulären Kühlkatheter; und typische Kühlungszufuhrvorrichtungen umfassen ein Kühlflüssigkeitsreservoir und eine Flüssigkeitspumpe, durch die Kühlflüssigkeit vom Reservoir durch die Kühlvorrichtungen und zurück zum Reservoir umgewälzt wird. Die therapeutische Kühlung des Patienten kann durch ein Rückkopplungssystem gesteuert werden, in dem die Temperatursonde 202 betrieblich mit einer Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung 208 verbunden ist (203) und die Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung 208 betrieblich mit der Kühlungszufuhrvorrichtung 206 verbunden ist (207). Das behandelnde medizinische Personal 211 wählt Systemeinstellungen, wie einen Solltemperatureinstellwert, mittels einer Bedienerschnittstelle 209 aus, die mit der Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung verbunden ist. Wenn die an der Sonde 202 abgetastete Kerntemperatur des Patienten unter den ausgewählten Solleinstellwert fällt, signalisiert die Ruckkopplungsvorrichtung 208 der Kühlvorrichtung 206, 205, 204, die Kühlung zu reduzieren; wenn die Temperatur an der Sonde 202 über den ausgewählten Solleinstellwert steigt, signalisiert die Rückkopplungsvorrichtung 208 der Kühlvorrichtung, die Kühlung zu erhöhen. Das heißt, Abweichungen der Kerntemperatur des Patienten nach oben von einem ausgewählten Temperatureinstellwert lösen eine Kühlung des Kerns aus und Abweichungen nach unten vom ausgewahlten Temperatureinstellwert lösen eine reduzierte Kühlung oder Erwärmung des Kerns aus. Die resultierenden Änderungen der Kerntemperatur des Patienten werden an der Temperatursonde 202 abgetastet.
Um eine Normothermie bei einem Patienten mit einer erhöhten Kerntemperatur (Fieber) herbeizuführen, kann der Einstellwert an der Temperaturrückkopplungsvorrichtung auf einen Wert innerhalb der normalen Körpertemperatur des Patienten (etwa 37°C für einen Menschen) eingestellt werden. Um eine Hypothermie bei einem Patienten herbeizuführen, der eine Hypothermiebehandlung benötigt, kann der Einstellwert an der Temperaturrückkopplungsvorrichtung auf eine Temperatur unter der normalen Körpertemperatur des Patienten eingestellt werden (für eine sanfte Hypothermie zum Beispiel auf eine Temperatur in einem Bereich von etwa 32°C bis etwa 34°C für einen Menschen).
Wenn der Kern gekühlt wird, kann eine Schüttelfrostreaktion einsetzen. Bei Menschen kann der Schüttelfrost ausgelöst werden, wenn die Kerntemperatur fällt und kann sich während einer aktiven Herbeiführung einer Hypothermie intensivieren. Der Schüttelfrost kann während der Aufrechterhaltung einer Normothermie bei einem Patienten auftreten, der versucht, ein Fieber zu erhöhen. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung sind ein oder mehrere Schüttelfrostsensorelemente (Bewegungsdetektoren) 212 an Stellen angeordnet, die über einer Muskelmasse liegen, die für Schüttelfrost anfällig ist. Das (die) Bewegungsdetektorelement(e) können eine Bewegung der Muskelmasse direkt abtasten; sie können zum Beispiel einen Beschleunigungsmesser oder andere Bewegungs- oder Schwingungsdetektionssystem umfassen. Oder das Bewegungsdetektorelement kann die Bewegung indirekt detektieren; es kann zum Beispiel eine oder mehrere Elektroden wie zum Beispiel Oberflächenelektroden, Subkutanelektroden oder intramuskuläre Elektroden umfassen; und die Schüttelfrostsensorelemente können zum Beispiel eine Vielfalt von Elektroden umfassen, die die elektrische Aktivität in der Muskelmasse messen, wie Elektroden, die zur Aufzeichnung eines EKG/EMG oder EMG eingesetzt werden.
Wo eine direkte Bewegungsabtastung der Muskelmasse erwünscht ist, umfassen geeignete Detektoren verschiedener Schwingungsüberwachungsvorrichtungen und der Detektor kann gemäß seiner bekannten Leistungsparameter (wie zum Beispiel Empfindlichkeit, Amplitude, Frequenzbereich) ausgewählt werden. Diese können eine Verschiebung, Geschwindigkeit, und/oder Beschleunigung messen. Geeignete Sensoren umfassen zum Beispiel piezoelektrische Verschiebungsmesswandler (doppelt integrierte Beschleunigungsmesser), elektromagnetische Geschwindigkeitssensoren, piezoelektrische Geschwindigkeitssensoren (intern integrierte Beschleunigungsmesser) und piezoelektrische Beschleunigungsmesser. Piezoelektrische Sensoren können nützlich sein und piezoelektrische Beschleunigungsmesser können besonders geeignet sein. Der Sensor kann zum Beispiel eine mikroelektromechanische System-(MEMS)Vorrichtung umfassen und kann für eine Beschleunigung in einer oder zwei (2D) oder drei Dimensionen (3D) empfindlich sein. Geeignete Bewegungssensoren können zum Beispiel von Cole-Parmer, Vernon, IL 60061 USA erhältlich sein; und zum Beispiel kann ein Kleinformatbeschleunigungsmesser wie ein „9000 Series Accelerometer”, der durch Vibra-Metrics, Princeton Jct., NJ 08550, USA vertrieben wird, geeignet sein. Der Bewegungsdetektor (zum Beispiel Beschleunigungsmesser) kann an seinem Ort auf der Haut des Patienten durch zum Beispiel ein elastisches Band oder ein Klebemittel, wie ein Hydrogelklebemittel, gehalten werden.
Wo es erwünscht ist, die Bewegung der Muskelmasse indirekt durch Elektroden zu messen, kann jede EKG- oder EMG-Elektrode aus einer breiten Auswahl von kommerziell erhältlichen EKG- oder EMG-Elektroden verwendet werden, zum Beispiel wegwerfbare oder wieder verwendbare Klebe- oder haftende EKG- oder EMG- oder scheibenförmige Elektroden oder monopolare oder bipolare Nadel-EMG-Elektroden.
Eine Vorrichtung 218 zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost ist betrieblich mit dem Bewegungsdetektor 212 verbunden (213). Die Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost umfasst einen Computer, der konfiguriert ist, Daten entsprechend elektrischer Signale zu verarbeiten und zu speichern, die vom Bewegungsdetektor empfangen werden und eine Ausgabe der quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost zu erzeugen, wie zum Beispiel unten ausführlicher beschrieben. Das behandelnde medizinische Personal wählt die Einstellungen des Systems zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost mittels einer Bedienerschnittstelle 219, die mit der Vorrichtung 218 zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost verbunden ist. In dieser Ausführungsform kann die Bedienerschnittstelle 219 eine Ausgabe des Resultats der quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost an das behandelnde Personal bereitstellen; die Ausgabe kann zum Beispiel eine visuelle Anzeige oder einen Ton umfassen. Vorzugsweise ist die Ausgabe eine Echtzeit- oder nahezu Echtzeitdarstellung des Zustands von Schüttelfrost beim Patienten, zum Beispiel in graphischer und/oder numerischer Form. In Ausführungsformen, in denen sowohl eine mechanische als auch eine elektrische Schüttelfrostdetektion eingesetzt werden, können die Daten aus den beiden Detektionsystemtypen auf mehrere Arten integriert oder verwendet werden. Zum Beispiel kann der Mittelwert der beiden Signale angezeigt oder verwendet werden oder eine Änderung der Messungen aus einem Verfahren kann verwendet werden, um Änderungen im anderen zu bestätigen. Diskrepanzen zwischen den beiden Signalen, zum Beispiel eine Differenz der Werte zwischen den beiden Systemen um eine voreingestellte oder anwendereinstellbare Differenz oder ein Korrelationsverlust zwischen dem Trend der beiden Signale kann eine erneute -Analyse oder Benachrichtigung des behandelnden medizinische Personal 211 mittels der Bedienerschnittstelle 219 auslösen.
Wie oben angegeben, stört Schüttelfrost den therapeutischen Kühlungsprozess und ist potentiell für den Patienten schädlich. Eine Reduzierung des Schüttelfrosts kann die therapeutische Herbeiführung einer Hypothermie oder Aufrechterhaltung einer Normothermie erheblich verbessern. Schüttelfrost kann durch die Anwendung oder durch Aktivierung oder Einstellung von einem oder mehrere Gegenerwärmungselementen oder durch Verabreichung eines Antischüttelfrostmedikaments kontrolliert werden.
Im Beispiel, das in 2A dargestellt wird, sind eine oder mehrere Gegenerwärmungselemente 214 auf freiliegenden Bereichen des Körpers des Patienten angeordnet. Geeignete Bereiche für die Gegenerwärmungselemente umfassen zum Beispiel die Hände, die Füße und die Ohren oder andere Bereiche, die zur Kernerwärmung nicht gebraucht werden. Optional können eine oder mehrere Heizdecken über oder unter oder über und unter dem Körper des Patienten in Kontakt mit Hautbereichen angeordnet werden, die nicht aktiv gekühlt werden. Die Gegenerwärmungselemente 214 erwärmen die Bereiche des Körpers, die sie berühren, was zu einer Hemmung des Schüttelfrosts führt. Die Gegenerwärmungselemente können Heizkissen oder Heizdecken sein, die zum Beispiel durch einen elektrischen Strom in Widerstandsleitern oder durch einen Flüssigkeitsfluss in einer Rohrleitung aktiviert werden. Eine Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 216 ist betrieblich angeschlossen (215), um die Gegenerwärmungselemente 214 zu aktivieren.
Das behandelnde medizinische Personal, das von einem Schuttelfrostzustand durch die Ausgabe aus der Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost alarmiert ist, kann als Reaktion manuell eine Gegenerwärmung (211) bewirken oder modifizieren, indem die Erwärmung durch das Gegenerwärmungselement 214 erhöht oder gesenkt wird, zum Beispiel durch Einstellung oder Aktivierung (217) der Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 216. Änderungen des Ausmaßes des Schüttelfrosts rühren von Änderungen der Kerntemperatur oder von Änderungen her, die durch das Gegenerwärmungselement 214 bewirkt werden.
Wenn die Gegenerwärmung wirksam ist, den Schüttelfrost zu reduzieren, wird eine Reduzierung des Schüttelfrosts dem behandelnden Personal als eine Ausgabe der quantitativen Echtzeit- oder nahezu Echtzeitbestimmung von Schüttelfrost bereitgestellt; wenn die Gegenerwärmung unzureichend ist, um den Schüttelfrost zu reduzieren, kann das behandelnde Personal weitere Einstellungen vornehmen, bis die Ausgabe der quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost anzeigt, dass der Schüttelfrost auf ein akzeptables Niveau nachgelassen hat.
In einigen Ausführungsformen eines Temperaturmanagementsystems, wie es zum Beispiel allgemein bei 240 in 2B gezeigt wird, wird Schüttelfrost beim Patienten durch ein Rückkopplungssystem kontrolliert. In 2B umreißt die unterbrochene Linie 201 Merkmale, die mit dem Patienten verbunden sind und die unterbrochene Linie 211 umreißt Aktivitäten, die mit dem behandelnden medizinischen Personal verbunden sind. Das therapeutische Kühlsystem in dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen ähnlich zu jenem, das unter Bezugnahme auf 2A beschrieben wird. In dieser Ausführungsform ist die Steuerung der Gegenerwärmung automatisiert. Hier sind wie im Beispiel der 2A Schüttelfrostsensorelemente (Bewegungsdetektoren) 222 an Stellen auf oder im Körper des Patienten angeordnet, die zur Detektion von Schüttelfrost als geeignet ausgewählt werden, üblicherweise an Muskelmassen, die für Schüttelfrost anfällig sind. Der Bewegungsdetektor kann eine oder mehrere Elektroden umfassen; oder der Bewegungsdetektor kann einen oder mehrere Schwingungsdetektionssensoren (zum Beispiel Beschleunigungsmesser) umfassen oder der Bewegungsdetektor kann sowohl Elektroden als auch Schwingungsdetektionssensoren umfassen. Eine Vorrichtung 228 zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost ist betrieblich mit dem Bewegungsdetektor 222 verbunden (223). Die Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost umfasst einen Computer, der konfiguriert ist, Daten entsprechend der elektrischen Signale zu verarbeiten und zu speichern, die vom Bewegungsdetektor empfangen werden und eine Ausgabe der quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost zu erzeugen, wie zum Beispiel unten aussführlicher beschrieben wird. Das behandelnde medizinische Personal wählt Einstellungen des Systems zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost mittels einer Bedienerschnittstelle 229 aus, die mit der Vorrichtung 228 zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost verbunden ist. Außerdem sind im in 2B dargestellten Beispiel eine oder mehrere Gegenerwärmungselemente 224 auf freiliegenden Bereichen des Körpers des Patienten angeordnet, wie oben im Allgemeinen unter Bezugnahme auf 2A beschrieben wurde. Es ist eine Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 226 betrieblich angeschlossen (225), um die Gegenerwärmungselemente 224 zu aktivieren.
In dieser Ausführungsform wählt das behandelnde medizinische Personal wie im Beispiel der 2A, Einstellungen des Systems zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost mittels einer Bedienerschnittstelle 229 aus, die mit der Vorrichtung 228 zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost verbunden ist. Die Bedienerschnittstelle 229 kann an das behandelnde Personal eine Ausgabe des Resultats der quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost liefern; die Ausgabe kann zum Beispiel eine visuelle Anzeige oder einen Ton umfassen. Vorzugsweise ist die Ausgabe eine Echtzeit- oder nahezu Echtzeitdarstellung des Zustands von Schüttelfrost beim Patienten. Außerdem liefert (227) in dieser Ausführungsform die Vorrichtung 228 zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost eine Ausgabe an die Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 226. Die Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 226 umfasst einen Computer, der konfiguriert ist, Daten entsprechend der elektrischen Signale zu verarbeiten und zu speichern, die von der Vorrichtung 228 zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost empfangen werden und Gegenerwärmungsbefehlsausgabe (227) für die Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 226 zu erzeugen, wie zum Beispiel unten ausführlicher beschrieben wird. Diese Ausgabe ist mit dem Grad des Schüttelfrosts korreliert. Die Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 226 kann als Reaktion auf das Ausgangssignal (227) von der Vorrichtung 228 zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost automatisch die Gegenerwärmung beeinflussen oder modifizieren, indem die Erwärmung durch das Gegenerwärmungselement 224 erhöht oder vermindert wird. Änderungen des Ausmaßes des Schüttelfrosts rühren von Änderungen der Kerntemperatur oder von Änderungen her, die durch das Gegenerwärmungselement 224 bewirkt werden. Wenn die Gegenerwärmung wirksam ist, den Schüttelfrost zu reduzieren, wird eine Reduzierung des Schüttelfrosts an die Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 226 als eine Ausgabe der quantitativen Echtzeit- oder nahezu Echtzeitbestimmung von Schüttelfrost durch das System (222, 223, 228) zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost gesendet und die Gegenerwärmung wird automatisch entsprechend eingestellt; wenn die Gegenerwärmung unzureichend ist, den Schüttelfrost zu reduzieren, wird ein Mangel der Reduzierung des Schüttelfrosts durch das System (222, 223, 228) zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost an die Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 226 signalisiert, die automatisch weitere Einstellungen vornehmen kann, bis die Ausgabe der quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost anzeigt, dass der Schüttelfrost auf ein akzeptables Niveau nachgelassen hat.
Ein komplexeres therapeutisches Temperaturmanagementsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird allgemein bei 20 in 2C gezeigt. In dieser Ausführungsform werden wie im Beispiel der 2B sowohl die therapeutische Kühlung als auch die Gegenerwärmung durch Rückkopplung gesteuert und hier stehen optional zusätzliche Rückkopplungsschleifen zur Verfügung. In solchen Ausführungsformen tastet ein Temperatursensor die Kerntemperatur des Patienten ab. Eine Kühlvorrichtung, wie ein Kühlkissen oder eine endovaskuläre Kühlvorrichtung, bewirkt eine Senkung der Kerntemperatur. Eine therapeutische Kühlung des Patienten kann durch ein Rückkopplungssystem gesteuert werden, in dem der Temperatursensor betrieblich mit einer Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung verbunden ist und die Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung betrieblich mit der Kühlvorrichtung verbunden ist. Wenn die durch den Temperatursensor abgetastete Kerntemperatur des Patienten unter einen ausgewählten Einstellwert fällt, signalisiert die Rückkopplungsvorrichtung der Kühlvorrichtung, die Kühlung zu reduzieren; wenn die Temperatur an der Sonde über den Einstellwert steigt, signalisiert die Rückkopplungsvorrichtung der Kühlvorrichtung, die Kühlung zu erhöhen. Das heißt, Abweichungen der Kerntemperatur des Patienten von einem erwünschten Temperatureinstellwert nach oben lösen eine Kühlung des Kerns aus und Abweichungen vom erwünschten Temperatureinstellwert nach unten lösen eine reduzierte Kühlung oder Erwärmung des Kerns aus. Die resultierenden Änderungen der Kerntemperatur des Patienten werden am Temperatursensor abgetastet. Ein Detektor am Patienten sendet ein Signal an ein Schüttelfrostsensorssystem, das das Signal verarbeitet und ein Gegenerwärmungsbefehlssignal an eine Gegenerwärmungssteuervorrichtung sendet. Die Gegenerwärmungssteuervorrichtung wiederum sendet ein Signal an Gegenerwärmungselemente am Patienten, um die Gegenerwärmung einzuleiten oder deren Betrag einzustellen. Eine wirksame Gegenerwärmung hemmt den Schüttelfrost.
Ein Beispiel einer solchen Ausführungsform wird allgemein beispielhaft bei 260 in 2D gezeigt, in der die unterbrochene Linie 201 Merkmale umreißt, die mit dem Patienten verbunden sind und die unterbrochene Linie 211 Aktivitäten umreißt, die mit dem behandelnden medizinischen Personal verbunden sind. Das therapeutische Kühlsystem und das Gegenerwärmungssystem in dieser Ausführungsform sind im Wesentlichen ähnlich zu jenen, die unter Bezugnahme auf 2B beschrieben werden. Insbesondere ist hier wie im Beispiel der 2B ein Schüttelfrostsensorelement (Bewegungsdetektor) 232 an einer Stelle auf oder im Körper des Patienten angeordnet, die zur Detektion von Schüttelfrost als geeignet ausgewählt wird, üblicherweise an einer Muskelmasse, die für Schüttelfrost anfällig ist. Der Bewegungsdetektor kann eine oder mehrere Elektroden umfassen; oder der Bewegungsdetektor kann einen oder mehrere Schwingungssensoren (zum Beispiel einen Beschleunigungsmesser) umfassen. Eine Vorrichtung 238 zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost ist betrieblich mit dem Bewegungsdetektor 232 verbunden (233). Die Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost umfasst einen Computer, der konfiguriert ist, Daten entsprechend der elektrischen Signale zu verarbeiten und zu speichern, die vom Bewegungsdetektor empfangen werden und eine Ausgabe der quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost zu erzeugen, wie zum Beispiel unten ausführlicher beschrieben wird. Das behandelnde medizinische Personal wählt Einstellungen des Systems zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost mittels einer Bedienerschnittstelle 239 aus, die mit der Vorrichtung 228 zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost verbunden ist. Außerdem sind im in 2D dargestellten Beispiel ein oder mehrere Gegenerwärmungselemente 234 an freiliegenden Bereichen des Körpers des Patienten angeordnet, wie oben unter Bezugnahme auf 2B allgemein beschrieben wurde. Eine Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 236 ist betrieblich angeschlossen (235), um die Gegenerwärmungselemente 234 zu aktivieren.
Außerdem ist im in 2D dargestellten Beispiel die Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 236 konfiguriert, Signale von einer oder mehreren anderen Komponenten der Vorrichtung zu empfangen; zum Beispiel kann die Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung betrieblich angeschlossen sein (242), elektrische Signale vom Kerntemperatursensor 202 zu empfangen, und/oder betrieblich angeschlossen sein (244), Datensignale von der Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung 208 zu empfangen, und/oder betrieblich angeschlossen sein (246), Datensignale von der Kühlungszufuhrvorrichtung 206 zu empfangen.
Die drei allgemeinen Rückkopplungsmechanismen, durch die die Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 236 die Gegenerwärmung herbeiführen und/oder deren Grad oder Muster regeln kann, können gemeinsam verwendet werden, wie in 2D schematisch gezeigt; alternativ können die Rückkopplungsmechanismen in verschiedene Ausführungsformen für sich oder in jeder Kombination verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 236 eingerichtet werden, nur auf den Grad der Kühlung zu reagieren, die durch die Kühlungszufuhrvorrichtung 206 angewendet wird, ohne Regelung durch die anderen Rückkopplungsmechanismen. Entsprechend kann jede Kombination der drei Rückkopplungsmechanismen für sich oder in jeder Kombination der zwei oder drei Rückkopplungsmechanismen verwendet werden. In einigen Ausführungsformen sind zum Beispiel die Signale, die durch die Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 236 von der Kühlungszufuhrvorrichtung 206 und die Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung 208 mittels ihrer betriebsfähigen Verbindungen (246), (244) mit der Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 236 empfangen werden, in einer solchen Weise eingerichtet, dass die Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 236 und die Kühlungszufuhrvorrichtung 206 Teil einer Betriebseinheit sind. In anderen Ausführungsformen ist zum Beispiel die Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 236 nicht Teil derselben Betriebseinheit wie die Kühlungszufuhrvorrichtung 206, sondern ist stattdessen mittels betriebsfähiger Verbindungen (246), (244) mit getrennten Kühlungszufuhrvorrichtung 206 verbunden, die imstande ist, digitale oder analoge Signale zu senden, die die Patiententemperatur und/oder das Ausmaß der Kernkühlungsenergie repräsentieren, die eingesetzt werden, um betriebsfähige Verbindungen (246), (244) mit einer äußeren Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 236 zu bilden, so dass diese Verbindungen verwendet werden können, um irgendeine oder alle Funktionen der Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 236 zu regeln, wie hierin beschrieben. In einigen Ausführungsformen können zum Beispiel Patiententemperaturdaten durch eine direkte betriebsfähige Verbindung einer Temperatursonde mit der Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 236 mit oder ohne Verwendung zusätzlicher Temperaturdaten von einer betrieblich angeschlossenen Kühlungszufuhrvorrichtung 206 getrennt erfasst werden.
Außerdem kann die Gegenerwärmungssteuer- und -zufuhrvorrichtung 236 optional konfiguriert sein, direkt vom behandelnden medizinischen Personal eine Eingabe zu empfangen (247), im Fall, dass ein manueller Eingriff in die Eingabe in die Gegenerwärmungssteuerung durch die Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost angezeigt oder erwünscht ist. Ein manueller Eingriff kann zum Beispiel angezeigt sein, wo unter bestimmten Umständen, kombinierte EKG + EMG-Daten schwierig zu verarbeiten sind; oder wo zum Beispiel die quantitative Bestimmung von Schüttelfrost dem behandelnden Personal falsch erscheint. In einer solchen Situation kann das behandelnde Personal wünschen, einen Grad des Schüttelfrosts manuell einzugeben, beruhend auf einer klinischen Skala, die eine standardisierte klinische Skala sein kann. (Siehe z. B. Stroke, B. 39(12) Seiten 324247, Dez. 2008, EPub 16. Okt. 2008). Wo ein manueller Eingriff in die quantitative Bestimmung von Schüttelfrost eingesetzt wird, kann nach Ermessen des behandelnden medizinischen Personals 211 mittels der Bedienerschnittstelle 239 die Rückkopplung, die auf der Kühlintensität oder der Kerntemperatur beruht, immer noch durch die Gegenerwärmungssteuereinrichtung automatisch eingesetzt werden. Ein manueller Eingriff mittels der Bedienerschnittstelle 239 oder ein automatischer Eingriff durch einen Rückkopplungsmechanismus kann ausgelöst werden, wenn eine ausgedehnte Gegenerwärmung mit höherer Intensität angewendet worden ist, um die Möglichkeit einer thermischen Verletzung zu verhindern.
Gemäß verschiedener Ausführungsformen der Erfindung kann das Schüttelfrostkontrollsystem die Intensität, zeitliche Steuerung und/oder das Muster der Anwendung der Gegenerwärmung in einer dynamischen Weise beruhend auf Daten regeln, die mit der Intensität der Kernkühlung oder dem gemessenen Schüttelfrost oder der Kerntemperatur des Patienten oder jeder Kombination von beliebigen zwei oder mehreren dieser Faktoren zusammenhängen.
Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Systems werden schematisch allgemein bei 30 und 40 in den 3 und 4 dargestellt, so wie es bei einem Patienten 16 angewendet wird, der eine Normothermieaufrechterhaltung oder herbeigeführte Hypothermie benötigt. Typischerweise befindet sich der Patient in einer Rückenlage. In diesen Ausführungsformen ist eine integrierte Steuervorrichtung (ein geeignet konfigurierter Computer) 12 betrieblich mit einem Kühlkissen 18, Gegenerwärmungselementen 20 und Schüttelfrostsensorelementen 22 verbunden, die an geeigneten Stellen am Körper des Patienten angeordnet sind. Außerdem ist eine (in den Figuren nicht gezeigte) Kerntemperatursonde mit der integrierten Steuervorrichtung 12 verbunden. Optional kann eine Heizdecke 24 angeordnet über und/oder unter dem Patienten verbunden sein, wie in 4 gezeigt.
Die integrierte Steuervorrichtung 12 ist konfiguriert und programmiert, elektrische Signale von/an die jeweiligen Sensoren, Elemente, Sonden und Kissen an und im Körper des Patienten zu empfangen und/oder zu senden. Zum Beispiel kann die integrierte Steuervorrichtung elektrische Signale von den Schüttelfrostsensorelementen und der Kerntemperatursonde empfangen; und zum Beispiel kann sie elektrische Befehlssignale an die Kühlkissen und Gegenerwärmungselemente senden. Die integrierte Steuervorrichtung 12 kann verschiedene Komponenten umfassen, einschließlich eines oder mehrerer Mikroprozessoren und Speichervorrichtungen, die verschiedene Empfangssignale empfangen und verarbeiten. Es können verschiedene Komponenten der integrierten Steuervorrichtung 12 konfiguriert sein, elektrisch miteinander zu kommunizieren und Empfangssignale zu verarbeiten. Zum Beispiel kann eine Gegenerwärmungssteuereinrichtungskomponente konfiguriert sein, elektrische Signale von einer Temperatureinstellwertsteuerkomponente zu empfangen und zu verarbeiten. Alle Daten- und Signalverarbeitungsfunktionen können in der integrierten Steuervorrichtung ausgeführt werden, wie es durch die Figuren vorgeschlagen wird; optional kann mindestens ein Anteil der Datenverarbeitungs- oder Signalverarbeitungsfunktionen in einer Hardware (Mikroprozessor und/oder Speicher) ausgeführt werden, die sich auf oder in einem oder mehreren der Sensorelemente befindet.
Die aktiven Gegenerwärmungselemente werden verwendet, um verschiedene Körperbereiche wie die Hände, Füße, Ohren, den oberen Rücken, posterioren Hals oder andere freiliegenden Bereiche zu erwärmen, die nicht als eine Stelle zur Kernkühlung verwendet werden. Handerwärmungselemente können in einer Handschuhform vorliegen, die jeden Finger getrennt umschließt, in einer Fausthandschuhform, die vier Finger zusammen umschließt oder in einer Form einer Hülle um die Hand. Es können Variationen der Form der Handerwärmungselemente verwendet werden, um einen geeigneten Zugang zu Stellen zu ermöglichen, die häufig in der Intensivpflege verwendet werden, wie zum Beispiel den Bereich der Ateria radialis im Handgelenk. Es können Fußerwärmungselemente selektiv auf die Füße (in einer zu Schuhen ähnlichen Form) oder auf die Füße und die Knöchel zusammen (in einer zu Socken ähnlichen Form) angewendet werden. Ohrerwärmungselemente können eine Form ähnlich zu Ohrschützern annehmen oder können die Form einer kleinen Heizdecke annehmen, die zum Beispiel auf die Ohren und den Halsbereich angewendet wird. Andere Bereiche werden durch Heizdecken oder kleine Kissen gewärmt, die selektiv angewendet werden oder einen größeren Bereich des Körpers des Patienten bedecken oder unter dem Patienten angeordnet sind.
Die Anordnung und Analyse der Schüttelfrostsensorelemente wird an die Notwendigkeiten einer bestimmten Anwendung angepasst.
Wie schematisch in den 5A und 5B dargestellt, wird die Gegenerwärmungselementtemperatur im Allgemeinen annähernd proportional zum Kehrwert der Kühlelementtemperatur geregelt, die zum Beispiel im Bad der Kühlflüssigkeit gemessen wird, das zu den Patientenkühlelementen fließt. Das heißt, wenn die Kühlelement-(Kühlbad-)Temperatur fällt, bewirkt eine Rückkopplungsschleife, dass die Gegenerwärmungstemperatur steigt.
Wie schematisch in den 6A, 6B und 6C dargestellt, kann die Erwärmungselementtemperatur (6C) erfindungsgemäßen während Schüttelfrostperioden nach oben eingestellt werden (6B). 6A zeigt die gemessenen Änderungen der Kühlbadtemperatur. 6B zeigt eine beispielhafte graphische Darstellung von Schüttelfrost über dieselbe Zeitspanne, der in diesem Beispiel erfindungsgemäß bei drei Bewertungspegeln quantitativ bestimmt wird: einem Pegel 0, der keinem Schüttelfrost oder einem Schüttelfrost entspricht, der kleiner als ein Schwellenpegel ist; einem Pegel 1, der einem sanften Schüttelfrost entspricht; und einem Pegel 2, der der einem heftigen Schüttelfrost entspricht. In anderen Ausführungsformen kann die Schüttelfrostintensität als eine kontinuierliche Variable oder als eine Bewertungsvariable mit mehr Pegeln codiert werden. 6C zeigt die Gegenerwärmungselementtemperatur über dieselbe Zeitspanne. Wie oben angegeben spiegelt beim Fehlen einer Regelung die Gegenerwärmungselementtemperatur im Allgemeinen die Kühlbadtemperatur wider. Die unterbrochene Linie 62 zeigt, wie die durch Schüttelfrost ungeregelte Gegenerwärmungselementtemperatur aussehen würde, die im Allgemeinen die graphische Darstellung der Kühlbadtemperatur in 6A widerspiegelt. Die graphische Darstellung 64 zeigt eine geregelte Gegenerwärmungstemperatur, in der die Erwärmung während Schüttelfrostperioden nach oben eingestellt wird. Die geregelte Gegenerwärmungselementtemperatur über dieselbe Zeitspanne wird während eines Schüttelfrosts vom Pegel 1 nach oben eingestellt, während eines Schüttelfrosts vom Pegel 2 weiter nach oben eingestellt, während einer nachfolgenden Periode eines reduzierten Schüttelfrosts (Pegel 1) nach unten eingestellt und während einer nachfolgenden Periode (mit keinem oder undetektiertem) Schüttelfrost vom Pegel 0 weiter nach unten eingestellt (was die graphische Darstellung der Kühlbadtemperatur widerspiegelt). Insbesondere wäre zum Beispiel die Gegenerwärmungstemperatur beim Fehlen einer auf Schüttelfrost beruhenden Regelung während des Intervalls, das durch die mit 2 gekennzeichnete Klammer angezeigt wird, auf Aus oder auf einen Grundlinienpegel zurückgestellt worden; stattdessen bleibt die eingestellte Gegenerwärmungstemperatur hoch, wie durch den Doppelpfeil bei 66 angezeigt, da während dieses Intervalls ein maximaler Schüttelfrost detektiert wird.
Die quantitative Bestimmung von Schüttelfrost gemäß der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung kann einige oder alle der folgenden Schritte und Komponenten umfassen.
Für eine auf Elektroden beruhende Detektion können zwei oder mehrere Elektroden angeordnet werden, um die Oberflächen-EMG-Daten zu erhalten. In einigen Anwendungen können die Schüttelfrostsensorelemente Oberflächenelektroden, wie zum Beispiel EKG- oder EMG-Elektroden umfassen; und sie sie können auf einen beliebigen freiliegenden Hautbereich angewendet werden, der über einer Muskelgruppe liegt, die beim Schüttelfrost beteiligt ist. Oder es können in einigen Anwendungen Nadel-EMG-Elektroden anstelle von Oberflächen-EKG-Elektroden verwendet werden, um den Schüttelfrost mit einem höheren Empfindlichkeitspegel zu detektieren.
Der Datenverarbeitungsalgorithmus, um selektiv die Schüttelfrost-EMG-Komponente der EKG- und EMG-Daten zu erhöhen, kann in einer an den Patienten anpassbaren Weise eingerichtet werden: es können vollständigen Herzzyklen von EKG-Daten analysiert werden oder es können spezifische Segmente von EKG-Kurven nach einer Ausrichtung analysiert werden, so dass Bereiche mit minimalen EKG-Datenelementen (wie das S-T-Segment und der Bereich zwischen dem Ende der T-Welle und dem Beginn der P-Welle) selektiv analysiert werden.
Wie bei der bekannten EKG-Messung mittels Oberflächenelektroden, können Spannungsdifferenzen von Paaren von Oberflächen-EKG-Elektroden mittels eines üblichen EKG-Verstärkers mit einer geeigneten Referenz und Masse gemessen werden. Bei einem Schüttelfrostpatienten wird die gemessene Spannungskurve von einem beliebigen Paar EKG-Oberflächenelektroden, die über einer Muskelgruppe liegen, die beim Schüttelfrost beteiligt ist, eine Überlagerung von EKG- und Schüttelfrostelektromyogramm-(EMG)Kurven sein. Die gemischte EKG + EMG-Kurve kann durch eine übliche Analog-Digital-Wandlung mit einer Abtastrate digitalisiert werden, die die EMG-Daten mit höherer Frequenz adäquat aufzeichnet.
Mittels üblicher Techniken zur automatisierten digitalen Signaldetektion der charakteristischen Komponenten des EKG, wie z. B. des QRS-Komplexes, können mehrere vollständige Herzzyklen der EKG + EMG-Daten abgetastet und in getrennten digitalen Zwischenspeichern gespeichert werden.
Mittels Standardtechniken zur automatisierten digitalen Signaldetektion des vorzeitigen ventrikulären Komplexes (PVCs) oder anderer Beispiele einer atypischen QRS-Morphologie, können Herzzyklen, die eine QRS-Morphologie umfassen, die verglichen mit der Grundlinie ein Ausreißer ist, erkannt und aus der Analyse weggelassen werden. Es sind übliche Techniken zur Unterscheidung einer atypischen QRS-Morphologie im Stand der Technik bekannt und umfassen zum Beispiel die Detektion von QRS-Komplexen mit längerer Dauer als die Grundliniendauer, die Detektion von QRS-Komplexen mit einem anderen elektrischen Vektor (der EKG-,Achse') als dem Grundlinien-QRS und die Detektion von QRS-Komplexen mit höherer Amplitude als die des Grundlinien-EKG.
Eine beliebige von mehreren Techniken kann eingesetzt werden, um atypische EKG-Komplexe auszuschließen. In einigen Ausführungsformen, in denen die erwünschte zeitliche Auflösung zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost das Mitteln über eine größere Anzahl von Komplexen ermöglicht, kann die Anzahl gemittelter Komplexe erhöht werden, um den Einfluss von Ausreißerkomplexen in der Analyse zu minimieren oder wesentlich zu reduzieren. Unter solchen Umständen, in denen häufige Ausreißer-EKG-Morphologien durch den Anwender oder durch eine der hierin beschriebenen oder angeführten Analysetechniken erkannt werden, kann die Anzahl gemittelter Kurven manuell oder automatisch erhöht werden, um den Einfluss der Ausreißerkomplexe in der Analyse zu minimieren oder wesentlich zu reduzieren.
In einigen Ausführungsformen wird ein schmales Zeitfenster erfasst, das an der Spitze des QRS-Komplexes beginnt (die zum Beispiel durch einen Amplitudenauslöser erkannt wird). Das schmale zeitliche Fenster erfasster Daten mit einer Zeitdauer, die einen kleinen Prozentsatz des gesamten EKG-Zyklus repräsentiert, zum Beispiel 10 bis 50 Millisekunden, kann einer Analyse unterzogen werden, um Ausreißer-EKG-Zyklen mit atypisch breiten QRS-Morphologien zu diskriminieren.
Ausreißer-EKG-Wellenformen können durch Detektion von QRS-Komplexen erkannt werden, die atypisch breit sind. Zum Beispiel zeigen die 16A–16D Schritte in einem solchen Ansatz, durch Messung der Neigung des Ausschlags der QRS nach unten. In diesem Ansatz umfasst die Analyse des schmalen zeitlichen Fensters, das die Abwärtsneigung des QRS-Komplexes umfasst, die Erkennung von Ausreißern durch Bestimmen der Neigung des Ausschlags der EKG-Wellenform nach unten von der Spitze des QRS-Komplexes zum Ende des schmalen zeitlichen Fensters, so dass Komplexe mit einer Neigung nach unten, die ungenügend steil ist, aus der Analyse ausgeschlossen werden. Da Ausreißer-QRS-Komplexe, wie vorzeitige ventrikuläre Kontraktionen, häufig eine höhere Amplitude als typische QRS-Komplexe aufweisen, werden in einigen Ausführungsformen vor der Analyse der QRS-Abwärtsneigung die Amplituden der Kurven auf die Amplitude eines typischen QRS-Komplexes normiert. 16A zeigt zwei Zyklen, wobei einer einen typischen QRS-Komplex 162 enthält und der andere einen atypischen QRS-Komplex 164 enthält. Es wird ein schmales Zeitfenster festgelegt, das an jeder QRS-Spitze, bei 163 (typisch) und 165 (atypisch), wie in 16B gezeigt. Die Epochen der Kurven innerhalb der zeitlichen Fenster werden ausgewählt, wie in 16C gezeigt: das Fenster 163 enthält den Ausschlag 166 des typischen QRS-Komplexes nach unten und das Fenster 165 enthält den Ausschlag 168 des atypischen QRS-Komplexes nach unten. Die Neigungen der Kurvenabschnitte können verglichen werden, wobei optional eine Normierung der Amplituden der definierten Kurvenabschnitte folgt, wie in 16D gezeigt. Die weniger steile Neigung des Kurvenabschnitts 168' kennzeichnet durch Vergleich mit der Neigung des typischen Kurvenabschnitts 166' den QRS-Komplex mit der Spitze 164 als atypisch und die EKG-Wellenform, die einen solchen atypischen QRS-Komplex enthält, wird aus der nachfolgenden Analyse ausgeschlossen. Die Grenzneigung für den Ausschluss durch diese Technik kann beruhend auf einer Feststellung der typischen Neigung nach unten des EKG durch Analyse der mittleren EKG-Neigungen beim Patienten, der überwacht wird oder durch eine Erkennung durch den Anwender einer typischen EKG-Wellenform für den Patienten bestimmt werden, der überwacht wird. In einigen Ausführungsformen können dem Anwender mittels einer Computeranzeige eine visuelle Anordnung der EKG-Wellenformen des Patienten präsentiert werden, die überwacht wird, so dass der Anwender durch eine Computerschnittstelle eine oder mehrere typische EKG-Wellenformen auswählen kann, aus denen die geeignete Trennstelle fur die Abwärtsneigung des QRS-Komplexes bestimmt werden kann.
Und die 17A–17C zeigen zum Beispiel Schritte in einem Ansatz durch Messung der Breite der QRS-Komplexe auf der Grundlinie. EKG-Komplexe mit einer Grundlinie-QRS-Komplex-Breite über einer spezifischen Grenze werden aus der nachfolgenden Analyse ausgeschlossen. 17A zeigt zwei Zyklen, einen, der einen typischen QRS-Komplex 172 aufweist und den andere, der einen atypischen QRS-Komplex 174 aufweist. Die Grundlinie 170b der EKG Kurve wird festgestellt und die zeitlichen Grenzen der QRS-Komplexe auf der Grundlinie werden bestimmt, wie in 17B gezeigt. Der zeitlich begrenzte typische QRS-Komplex wird bei 176 gezeigt und der zeitlich begrenzte atypische QRS-Komplex wird bei 178 gezeigt. Es werden dann die Breiten der QRS-Komplexe auf der Grundlinie gemessen, wie in 16C gezeigt: die Breite des typischen QRS-Komplexes 176' wird bei 172w angezeigt und die Breite des atypischen QRS-Komplexes 178' wird bei 174w angezeigt. Wo eine QRS-Breite eine Schwellenbreite überschreitet (wie zum Beispiel die Breite 174w), wird die EKG-Kurve, die den QRS-Komplex mit der breiteren Spitze aufweist, aus der nachfolgenden Analyse ausgeschlossen.
Die Schwellen-QRS-Breite zum Ausschluss durch diesen Ansatz kann bestimmt werden, indem die typische QRS-Breite beim jeweiligen überwachten Patienten festgestellt wird. Dies kann durch Analyse der mittleren QRS-Breiten beim Patienten oder durch eine Erkennung durch den Anwender einer typischen EKG-Wellenform für den Patienten geschehen. In einigen Ausführungsformen wird dem Anwender mittels einer Computeranzeige eine visuelle Anordnung der EKG-Wellenformen des Patienten präsentiert, die überwacht wird, so dass der Anwender durch eine Computerschnittstelle eine oder mehrere typische EKG-Wellenformen auswählen kann, aus denen die geeignete Schwellen-QRS-Komplexbreite bestimmt werden kann. Die Schwelle kann in gewissen Grenzen mit zum Beispiel einer oder zwei Standardabweichungen über einer durchschnittlichen typischen Wellenformbreite eingestellt werden.
In andere Ausführungsformen umfasst die Analyse des schmalen zeitlichen Fensters, das die Abwärtsneigung des QRS-Komplexes aufweist, die Erkennung von Ausreißern durch Analyse im Frequenzbereich mittels zum Beispiel einer Fourier-Analyse, wie einer schnellen Fourier-Transformation (FFT), so dass typische schmale Komplexe erkannt werden, da sie eine Hochfrequenzspitze aufweisen und dieser Hochfrequenzspitze atypische breite Komplexe fehlen. Die Frequenz- und Amplitudentrennstellen der Fourier-Analyse oder einer anderen Frequenzanalyse, die zum Ausschluss von EKG-Kurven durch dieses Verfahren verwendet werden, können beruhend auf einer Feststellung der typischen EKG-Hochfrequenzspitze durch Analyse der mittleren EKG-Hochfrequenzspitzen oder durch eine Erkennung durch den Anwender einer typischen EKG-Wellenform bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen wird dem Anwender mittels einer Computeranzeige eine visuelle Anordnung der EKG-Wellenformen des Patienten präsentiert, der überwacht wird, so dass der Anwender durch eine Computerschnittstelle eine oder mehrere typische EKG-Wellenformen auswählen kann, aus denen die geeigneten Frequenz- und Amplitudentrennstellen der Fourier-Analyse oder einer anderen Frequenzanalyse bestimmt werden können, um Ausreißer-EKG-Komplexe auszuschließen.
Außerdem können Standardtechniken zur automatisierten digitalen Signaldetektion des vorzeitigen ventrikulären Komplexes (PVCs) oder anderer Beispiele einer atypischen QRS-Morphologie eingesetzt werden. Herzzyklen, die eine QRS-Morphologie umfassen, die verglichen mit der Grundlinie ein Ausreißer ist, können erkannt und aus der nachfolgenden Analyse weggelassen werden. Es sind Standardtechniken zur Unterscheidung einer atypischen QRS-Morphologie bekannt und umfassen zum Beispiel die Detektion einer QRS mit einem anderen elektrischen Vektor (der EKG-,Achse') als den Grundlinien-QRS und die Detektion von QRS-Komplexen mit höheren Amplitude als die des Grundlinien-EKG.
Die Datentrennung kann an einem Satz von Kurven ausgeführt werden, von denen jede einen vollständigen Herzzyklus umfassen kann. Die EMG-Daten können von den kombinierten EKG + EMG-Daten durch Ausrichten der Kurven getrennt werden beruhend auf einem leicht erkannten Merkmal der EKG-Wellenform wie der Spitze des QRS-Komplexes des EKG und Signalmittelung der digitalisierten Kurven, um EKG-Daten mit einem reduzierten Beitrag von EMG-Daten bereitzustellen und Subtrahieren der EKG-Daten von den kombinierten EMG- und EKG-Daten, um Schüttelfrost-EMG-Kurven mit einem reduzierten Beitrag der EKG-Daten zu erhalten.
Wo die Datentrennung an einem Satz von Kurven ausgeführt wird, können die Signale ausgerichtet werden und die Trennung kann nach der Ausrichtung an ausgewählten Segmenten des EKG ausgeführt werden, so dass Bereiche mit minimalen EKG-Datenelementen, wie zum Beispiel das S-T-Segment und der Bereich zwischen dem Ende der T-Welle und dem Beginn der P-Welle, selektiv analysiert werden. Wie oben vor neun Absätzen (Seite 35) beginnend beschrieben, können typische und atypische EKG-Morphologien detektiert werden und Herzzyklen, die Ausreißer umfassen (atypische EKG-Morphologien), konnen erkannt und aus der Analyse entfernt werden. Atypische EKG-Morphologien können ebenfalls aus der Analyse durch Subtrahieren gespeicherter gemittelter EKG-Kurven vom selben Patienten unter Nicht-Schüttelfrostbedingungen, unter Ausschluss von Kurven ausgeschlossen werden, die zu erheblichen Rest-EKG-Daten führen (zum Beispiel eine Restspannungsamplitude über einer einstellbaren Schwelle oder eine spektrale Restleistungsdichte in einem Frequenzbereich, die tiefer oder höher als jene ist, die typischerweise mit Schüttelfrostenergie verbunden ist).
Es wird dann eine Anzahl (n) Abtastwerte von digitalen EKG + EMG- „Roh”-Daten (z. B. 10 Herzzyklen) im Zeitbereich beruhend auf der R-Welle (der positiven Spitze des QRS-Komplexes des EKG) oder anderer EKG-Merkmale automatisch ausgerichtet, wie für 3 Herzzyklen 34 in 8A dargestellt.
Es wird nun auf 8B Bezug genommen. Der Mittelwert („Durchschnitt von n Kurven” 35) der ausgerichteten n EKG + EMG- „Roh”-Datenabtastwerten 34 wird in einem ausgewählten Zwischenspeicher (dem „Mittelwert-EKG-Zwischenspeicher”) gespeichert. Die Mittelung entfernt oder minimiert beträchtlich das „Rauschen” aus dem Schüttelfrost-EMG und erhält die stereotype EKG-Wellenform (üblicher Stand der Technik zur Signalmittelung, um das Rauschen zu reduzieren). Die Differenz 36 zwischen jeder der n EKG + EMG-Kurven und dem Mittelwert-EKG wird in einer anderen Reihe von Zwischenspeichern („EMG-Zwischenspeichern” 1 – n) gespeichert. Die 8A und 8B können zusammengefasst werden durch: (EKG + EMG 34) – (gemitteltes EKG 35) = (EMG 36)
Die auf die hierin beschriebene Weise erhaltenen EMG-Daten ergeben eine EMG-Kurve mit einer stabilen Grundlinie, die nicht durch Abweichungen mit hoher Amplitude des EKG verunreinigt ist. In einigen Ausführungsformen können EMG-Kurven mit einer instabilen oder welligen Grundlinie, die durch das Vorhandensein von atypischen EKG-Komplexen im beschriebenen gemittelten Signalsubtraktionsprozess erzeugt werden, erkannt und aus der Analyse ausgeschlossen werden. Kurven mit solchen instabilen oder welligen Grundlinien können in einigen Ausführungsformen durch Analyse im Frequenzbereich mittels zum Beispiel Fourier-Analyse, wie einer schnellen Fourier-Transformation („FFT”) erkannt werden, um das Vorhandensein über einem vorgeschriebenen Pegel einer Niederfrequenzverunreinigung (zum Beispiel kleiner als 4 Hz) zu erkennen.
Der oben beschriebene Prozess zum Extrahieren von EMG-Daten aus den überlagerten EKG + EMG-Daten kann allgemeiner durch den Prozess einer gemittelten Signalsubtraktion charakterisiert werden, um ein stereotypes Signal (zum Beispiel EKG-Daten) aus einem zweiten Signal großteils zu entfernen, dem dieselben stereotypen Merkmale fehlen (zum Beispiel EMG-Daten), durch den Prozess des Subtrahierens des gemittelten stereotypen Signals nach der Ausrichtung der überlagerten Kurven mittels detektierbarer Merkmale des stereotypen Signals. Der Prozess der Ausrichtung der Kurven kann Merkmale des stereotypen Signals nutzen (wie die Spitze mit hoher Amplitude der EKG-R-Welle) oder kann eine zeitliche Verriegelung des stereotypen Signals mit einem messbaren Ereignis ausnutzen (wie einem äußeren Stimulus, der eine stereotype Reaktion mit einer stereotypen Zeitverzögerung) erzeugt, um die überlagerten Kurven miteinander einzurasten, wobei die Prozesse üblicherweise in der Signalmittelung eingesetzt werden. Nach der Ausrichtung der Kurven, so dass die Mittelung der Kurven das zweite Signal großteils entfernt, wird diese isolierte erste Signalkurve verwendet, um das zweite Signal von der Überlagerung der beiden durch den Prozess der Wellensubtraktion zu trennen.
Um eine Verunreinigung der in den EMG-Zwischenspeichern gespeicherten EMG-Daten weiter zu minimieren, können die (EKG + EMG)- und (gemittelten EKG)-Kurven zuerst im Zeitbereich ,beschnitten' werden, so dass ein Datensegment mit minimalen EKG-Spannungsabweichungen vor der Subtraktion des (EKG + EMG) – (gemitteltes EKG) gewählt wird. Beispiele einer solchen Beschneidung werden in den 7A, 7B und 7C dargestellt. 7A zeigt eine Kurve über einen Zeitbereich, die zwei vollständige Herzzyklen umfasst. Dieses Signal kann im Zeitbereich beschnitten werden, um das PQ-Intervall und den QRS-Komplex zu entfernen, was die T-Wellenkurve und das Intervall zwischen der T-Welle und der folgenden P-Welle zur Analyse übrig lässt, wie zum Beispiel bei A in 7B gezeigt. Diese Kurve A kann weiter beschnitten werden, um die T-Welle zu entfernen, was nur das Intervall zwischen der T-Welle und der folgenden P-Welle zur Analyse übrig lässt, wie zum Beispiel bei B in 7C gezeigt.
Dann kann eine Wavelet-Analyse wie eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) an jedem der 1 – n EMG-Zwischenspeichern durchgeführt werden und das resultierende Leistungsspektrum jeder FFT kann in einer anderen Reihe von Zwischenspeichern („EMG FFT Zwischenspeichern” 1 – n) gespeichert werden, wie bei 38 in 8C dargestellt. Die 1 – n EMG-FFT-Zwischenspeicher können dann gemittelt werden und das Resultat in einem anderen Zwischenspeicher („Mittelwert-EMG-FFT-Zwischenspeicher”) gespeichert werden, wie in 8D dargestellt. In einigen Ausführungsformen wird eine Autokorrelation vor der schnellen Fourier-Transformation (FFT) durchgeführt.
Alternativ kann die mittlere spektrale Leistung des Schüttelfrost-EMG bestimmt werden, indem Nicht-Schüttelfrost-EKG-Epochen einer Spektralanalyse und während der Überwachung Schüttelfrost-EKG-Zyklusepochen (die EKG- und EMG-Daten) einer Spektralanalyse unterzogen werden und dann ein Mittelwert der Nicht-Schüttelfrostspektren (nur EKG) von einem Mittelwert der Schüttelfrostspektren (EKG + EMG) subtrahiert werden, um ein gemitteltes EMG-Spektrum zu erhalten.
Insbesondere werden gemäß dieses Ansatzes zuerst EKG-Kurven von einem Patienten während Nicht-Schüttelfrostbedingungen erhalten, wie zum Beispiel vor einer Kühlung für eine Normothermie oder zur herbeigeführten Hypothermie. Das Nicht-Schüttelfrost-EKG wird in einzelne EKG-Zyklusepochen getrennt, wie oben beschrieben und im Zeitbereich an spezifischen EKG-Merkmalen wie der Spitze des QRS-Komplexes ausgerichtet. Diese Nicht-Schüttelfrost-EKG-Epochen werden jeweils einer Spektralanalyse, zum Beispiel einer FFT-Analyse unterzogen und es wird dann der Mittelwert von n Spektralanalysen (an n solchen Nicht-Schüttelfrost-EKG-Epochen) erhalten und in einem digitalen Zwischenspeicher gespeichert. Wenn es erwünscht ist, den Schüttelfrost beim selben Patienten zu überwachen, wird dieser Prozess wiederholt: es wird eine Schüttelfrostzustands-(EKG + EMG)-Kurve erhalten und wird in einzelne EKG-Zyklusepochen getrennt, wie oben beschrieben und im Zeitbereich an spezifischen EKG-Merkmalen wie der Spitze des QRS-Komplexes ausgerichtet. Diese Schüttelfrostzustand EKG + EMG Epochen werden jeweils einer Spektralanalyse, zum Beispiel einer FFT-Analyse, unterzogen und der Mittelwert von n Spektralanalysen (an n solchen Schüttelfrost-EKG-Epochen) wird dann erhalten und in einem anderen digitalen Zwischenspeicher gespeichert. 14 zeigt das Ergebnis solcher gemittelten Spektralanalysen 144 für Nicht-Schüttelfrost-EKG-Epochen 144 und Schüttelfrostzustands-EKG-EMG-Epochen 142, wobei jede Epoche einem Herzzyklus von der Spitze des QRS zum Bereich der T-Welle entspricht. Die Mittelwertspektralanalyse (in diesem Beispiel FFT-Analyse) von den Nicht-Schüttelfrostzustandsepochen wird von der Mittelwertspektralanalyse (in diesem Beispiel FFT-Analyse) von den Schüttelfrostzustandsepochen subtrahiert, wobei im Wesentlichen der Spektralbeitrag der mittleren EKG-Spektralleistung minimiert wird und das gemittelte Schüttelfrost-EMG-Spektrum offen gelegt wird mit einer Spitze im geeigneten Frequenzbereich für Schüttelfrost, wie in 15 gezeigt. Die erhöhte spektrale Energie um 10 Hz, die als eine Trennung der beiden Linien 142, 144 in 14 erkannt werden kann, erscheint in 15 als eine deutliche Spitze 154 in diesem Frequenzbereich. Der Grad des Schüttelfrosts kann gemäß der Höhe 156 der Spitze 154 quantitativ bestimmt werden. Es kann ein Frequenzbereich der Schüttelfrostenergie, der von Interesse ist, isoliert werden, wie durch die vertikalen Linien 150 und 160' vorgeschlagen, die einen Bereich 158 der Schüttelfrostenergie, der von Interesse ist, definieren und der Grad des Schüttelfrosts kann zum Beispiel durch die Fläche unter der Kurve 152 in diesem Bereich und/oder durch die Spitze der Kurve 152 in diesem Bereich quantitativ bestimmt werden.
Die mittlere spektrale Leistung des Schüttelfrost-EMG, das durch ein beliebiges oben beschriebenes Verfahren erhalten wird, kann für sich oder in Kombination verwendet werden, um die Schüttelfrostintensität quantitativ zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen können dieselben Daten durch beide Verfahren parallel verarbeitet werden und das Ergebnis beider Analyseverfahren kann verwendet werden, um eine Übereinstimmung der beiden Messungen anzuzeigen oder auf andere Weise zu verwenden oder um die Gültigkeit der durch ein Verfahren erhaltenen Messungen zu prüfen, die durch das andere Verfahren erhalten werden.
Die mittlere spektrale Leistung der EMG-Daten kann verwendet werden, um ein quantitatives oder halbquantitatives Maß der Schüttelfrostintensität zu erzeugen, indem zum Beispiel einer der folgenden Werte aufgezeichnet wird:

a. Die Amplitude der spektralen Spitzenleistung innerhalb eines geeigneten Frequenzbereichs, der für ein Schüttelfrost-EMG typisch ist.
b. Die Fläche unter der Kurve der spektralen Leistung innerhalb eines geeigneten Frequenzbereichs, der für ein Schüttelfrost-EMG typisch ist.
c. Die Analyse des Auftretens anderer Spitzen, die anderen Frequenzen von Schüttelfrost entsprechen, die auftreten, wenn der Schüttelfrost intensiver wird.
d. Die Analyse der Änderung solcher spektralen Spitzen oder Muster als Funktion der Zeit.

Die so gemessene Schüttelfrostintensität kann verwendet werden, um eine kontinuierliche Variable oder Bewertungsvariable als Funktion der Zeit zu erzeugen, die die Schüttelfrostintensität repräsentiert. Die Schüttelfrostintensitätsskala oder -bewertung kann zur klinischen Verwendung numerisch oder graphisch angezeigt werden; oder die Schüttelfrostintensitätsskala oder -bewertung kann als Mittel verwendet werden, um andere Variablen zu beeinflussen, die in verwandten Anwendungen unter Kontrolle stehen (wie die Kontrolle der Gegenerwärmung in den Verfahren gemäß der Ausführungsformen der Erfindung).
Der Verstärkungsfaktor der Verstärkung der oben beschriebenen EKG + EMG-Daten wird bestimmen, ob ein Schüttelfrost-EMG mit niedriger Amplitude durch den Prozess detektiert wird und folglich kann der Verstärkerverstärkungsfaktor wie folgt eingestellt werden:

a. Höhere Verstärkerverstärkungsfaktoreinstellungen können durch den Anwender für Anwendungen gewählt werden, in denen der Anwender feinere Grade von Schüttelfrost detektieren möchte.
b. Verstärkerverstärkungsfaktoreinstellungen können durch das System oder den Anwender voreingestellt werden, so dass vor der Anwendung der therapeutischen Kühlung (und folglich vor dem Schüttelfrost), der Grundlinienverstärkerverstärkungsfaktor erhöht wird, bis Rauschen detektiert wird, das nicht mit dem Schüttelfrost in Zusammenhang steht und der Verstärkungsfaktor auf einen Pegel genau unter diesem eingestellt wird.

Für das EKG + EMG-Datenanalysesystem kann der Anwender in einigen Ausführungsformen das (die) beste(n) Elektrodenpaar(e), die durch Elektronikeinrichtungen analysiert werden sollen, mittels der Bedienerschnittstelle auswählen, um die optimale EKG-Morphologie zur Analyse zu ergeben. In einigen Ausführungsformen kann das Schüttelfrostanalysesystem das (die) beste(n) Elektrodenpaar(e) zur Analyse beruhend auf einer computergesteuerten Erkennung spezifischer EKG-Komponenten automatisch auswählen, indem zum Beispiel das Elektrodenpaar mit der höchsten R-Wellenamplitude ausgewählt wird.
In einigen Ausführungsformen des direkten Bewegungsabtastungsschüttelfrostdetektionssystems wird ein Beschleunigungsmesser oder ein anderer Schwingungssensor verwendet, der zur Bewegungsmessung in drei Dimensionen imstande ist. In diesen Ausführungsformen, werden die Daten von jeder der drei Ebenen (x, y und z) von der Vorrichtung in digitaler Form erfasst und diese Daten können auf unterschiedliche Arten verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Ebene mit dem Signal mit der höchsten Amplitude oder der höchsten spektralen Energie in einem Frequenzbereich, der mit Schüttelfrost verbunden ist, zur Analyse verwendet werden. In anderen Ausführungsformen wird das gemittelte Signal von den drei Ebenen zur Analyse verwendet. In anderen Ausführungsformen kann der Vektor der maximalen Schüttelfrostbewegung aus der relativen Amplitude der Wellenformen aus jeder Ebene oder aus der relativen spektralen Energie in einem Frequenzbereich, der mit Schüttelfrost verbunden ist, aus jeder Ebene bestimmt werden und die Schüttelfrost-Wellenform für diesen Vektor der maximalen Schüttelfrostbewegung kann durch eine geeignete gewichtete Mittelung der Wellenformen aus den drei Ebenen zur Verwendung in der Analyse von Schüttelfrost rekonstruiert werden. In anderen Ausführungsformen wird die Bestimmung des Vektors der maximalen rhythmischen Bewegung aus der relativen spektralen Energie in einem Frequenzbereich, der mit Schüttelfrost verbunden ist, aus jeder Ebene bestimmt und dieser Wert wird im Zeitablauf verfolgt, um zwischen Nicht-Schüttelfrostmuskelbewegungen oder -aktivität (die einen sich ändernden Bewegungsvektor aufweist) und einer Schüttelfrostaktivität zu unterscheiden (die für eine gegebene Muskelgruppe einen verhältnismäßig konstanten Bewegungsvektor aufweist).
Für eine Detektion, die auf der direkten Abtastung einer periodischen Bewegung (Schwingung) beruht, kann direkt am Datensignal aus dem Sensor eine Wavelet-Analyse (spektrale Verarbeitung) wie eine schnelle Fourier-Transformations-(FFT-)Analyse ausgeführt werden. Oder es kann in manchen Fällen vorzugsweise ein Autokorrelationsschritt vor dem Durchführen der Wavelet-Analyse ausgeführt werden. Die Spitze der resultierenden Kurve oder die Fläche unter der Kurve oder ein anderer Ansatz, wie zur Behandlung von elektrodenabgeleiteten Daten, kann verwendet werden, um das Signal zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost zu erzeugen. Wie bei der Behandlung von elektrodenabgeleiteten Daten kann der Frequenzbereich im schwingungssensorabgeleiteten Datenstrom optional auf einen Bereich begrenzt werden, der für Schüttelfrost geeignet ist. Es kann ein „Grundlinien”-Vor-Schüttelfrostdatenstrom aus den Schwingungssensordaten wie bei den Elektrodendaten erhalten werden, um die Beiträge mechanischer Schwingungen, die nicht mit Schüttelfrost im Zusammenhang stehen, zu minimieren (oder mindestens zu reduzieren). Zum Beispiel könnten Wavelet-Komponenten, die mit Bewegungen oder Schwingungen in Zusammenhang stehen, die mechanisch von Vorrichtungen in der Behandlungsumgebung (zum Beispiel der Intensivstation), wie Pumpen oder Ventilatoren übertragen werden, auf diese Weise entfernt werden. Nichtperiodische oder kleinere regelmäßige Schwingungsverunreinigungen, wie eine Patientenbewegung oder Husten oder der Kontakt mit andere Personen, konnen durch Mittelung der Schwingungs-FFT im Zeitablauf und durch die Verwendung einer Autokorrelationsfunktion vor jeder FFT minimiert werden (wodurch die Analyse der rhythmischen Signale verbessert wird), so dass nicht-periodische und nicht-kontinuierliche Daten aus der Analyse eliminiert werden.
Beispiel 1
Für eine Detektion, die auf einer auf Elektroden beruhenden Abtastung der elektrischen Aktivität beruht, können eine oder mehrere Elektroden auf oder im Körper an Stellen angeordnet werden, die für Schüttelfrost anfällig sind. 9A ist eine graphische Darstellung (Kurve) eines Datensignals, das über eine Dauer von mehreren Sekunden (der EKG-Epoche) durch eine EKG-Elektrode, die auf die Haut eines Schüttelfrostpatienten aufgebracht ist, an einer Stelle erhalten wird, die über einer Muskelmasse liegt (den Brustmuskeln), die für Schüttelfrost anfällig ist. Es werden EKG-Zyklen aus der EKG-Epoche ausgeschnitten und Ausreißer-QRS-Komplexe werden verworfen. Die resultierenden EKG-Zyklen werden an der positiven Spitze des QRS-Komplexes von jedem Zyklus ausgerichtet, wie bei 92 in 9B gezeigt. Dann werden die ausgerichteten EKG-Zyklen gemittelt, was ein Ergebnis ergibt, wie bei 93 in 9C gezeigt. Dann werden die in 9C gezeigten Daten von den Daten für jeden der ausgerichteten EKG-Zyklen subtrahiert, die in 9B gezeigt werden, um ein Ergebnis zu ergeben, wie bei 94 in 9D gezeigt. Die Daten der 9D werden dann bei 95 beschnitten, um die (durch den Pfeil A angezeigten) Anfangs-QRS-Epoche der Kurven zu entfernen, was die Epoche 96, wie in 9E gezeigt (der dem Pfeil B in 9D entspricht), zur Autokorrelation übrig lässt, der sich eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) anschließt. 9F zeigt die resultierenden Kurven der spektralen Leistungsdichte (PSD), die von den Daten in den Kurven der 9E abgeleitet werden. Die PSDs für die Kurven werden dann gemittelt, um die Mittelwert-PSD-Kurve zu ergeben, wie in 9G gezeigt. Die PSD-Kurven (Spitzen) 98, 99 repräsentieren eine quantitative Bestimmung des Schüttelfrosts.
10A ist eine graphische Darstellung (Kurve) von Daten, die, wie allgemein unter Bezugnahme auf 9A beschrieben, von einem Patienten erhalten wurden, der keinen Schüttelfrost hatte; und die 10B–10G stellen die Analyse der Daten in einer Weise dar, die im Allgemeinen ähnlich zu jener ist, die unter Bezugnahme auf die 9A–9G beschrieben wird. Die Daten in 10A wurden über eine Dauer von mehreren Sekunden (der EKG-Epoche) durch eine EKG-Elektrode, die auf die Haut eines Schüttelfrostpatienten aufgebracht war, an einer Stelle erhalten, die über einer Muskelmasse liegt (den Brustmuskeln), die für Schüttelfrost anfällig ist. Es werden EKG-Zyklen aus dem EKG-Epoche ausgeschnitten und die resultierenden EKG-Zyklen werden jeweils an der positiven Spitze des QRS-Komplexes ausgerichtet, wie bei 192 in 108 gezeigt. Dann werden die ausgerichteten EKG-Zyklen gemittelt, was ein Ergebnis ergibt, wie bei 193 in 10C gezeigt. Dann werden die in 10C gezeigten Daten von den Daten für jeden der ausgerichteten EKG-Zyklen subtrahiert, die in 10B gezeigt werden, um ein Ergebnis zu ergeben, wie bei 194 in 10D gezeigt. Die Daten der 10D werden dann bei 195 beschnitten, um die (durch den Pfeil A angezeigten) Anfangs-QRS-Epoche der Kurven zu entfernen, was die Epoche 196, wie in 10E gezeigt, zur Autokorrelation übrig lässt, der sich eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) anschließt. 10F zeigt die resultierenden Kurven der spektralen Leistungsdichte (PSD), die von den Daten in den Kurven der 10E abgeleitet werden. Die PSDs für die Kurven werden dann gemittelt, um die Mittelwert-PSD-Kurve zu ergeben, wie in 10G gezeigt. Wie die sehr niedrigen PSD-Kurven (Spitzen) bei 198, 199 zeigen, ist der Schüttelfrost wesentlich reduziert worden.
12 ist ein Ablaufplan, der die Schritte in einem Beispiel eines Prozesses zur Behandlung von Daten darstellt, die von einer Elektrode erfasst werden.
Beispiel 2
Für eine Detektion, die auf einer direkten Abtastung der periodischen Bewegung (Schwingung) beruht, können ein oder mehrere Bewegungssensoren, wie ein Beschleunigungsmesser, auf einem beliebigen freiliegenden Hautbereich angewendet werden, der über einer Muskelgruppe liegt, die beim Schüttelfrost beteiligt ist. Die Sensoren können durch ein Klebemittel, wie ein Hydrogel oder ein elastisches Band, an ihrem Ort gehalten werden. 11A ist eine graphische Darstellung (Kurve) eines Datensignals von einem Beschleunigungsmesser, der auf der Haut eines Schüttelfrostpatienten an einer Stelle gehalten wird, die über einer Muskelmasse liegt, die für Schüttelfrost anfällig ist (den Brustmuskeln). In dieser Demonstration wurden die Daten mittels eines Beschleunigungsmessers erhalten. 11B ist eine graphische Darstellung (Kurve) eines Datensignals, das in derselben Weise vom selben Patienten anschließend an die Anwendung einer Gegenerwärmung erhalten wird. 11C ist eine graphische Darstellung, die die spektrale Leistungsdichtekurve zeigt, die aus den Daten der 11A durch Autokorrelation gefolgt von einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) abgeleitet wird. Es erscheinen eine hohe schmale Spitze 142 bei etwa 6,75 Hz und eine sehr viel niedrigere Spitze bei etwa 13,3 Hz. 11D ist eine graphische Darstellung, die die Kurve der spektralen Leistungsdichte (PSD) zeigt, die von den Daten der 11B entsprechend durch Autokorrelation gefolgt durch schnelle Fourier-Transformation (FFT) abgeleitet wird. Der Schüttelfrost ist wesentlich reduziert worden; es bleibt nur eine sehr niedrige Spitze 144 bei etwa 7,2 Hz.
13 ist ein Ablaufplan, der Schritte eines Beispiels eines Prozesses zur Behandlung von Daten darstellt, die von einem Beschleunigungsmesser erfasst werden.
Die erfindungsgemäße Gegenerwärmung kann zur Minimierung, Verhinderung oder Behandlung von Schüttelfrost so angewendet werden, dass einer der folgenden Punkte zutrifft.

1. Der angewendete Gegenerwärmungsgrad kann gemäß des Kühlungsbetrags eingestellt werden, der auf den Kern in jedem gegebenen Moment angewendet wird;
2. Der angewendete Gegenerwärmungsgrad kann gemäß des Schüttelfrostgrads eingestellt werden, der in einem gegebenen Moment gemessen wird (mittels zum Beispiel der hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtung für die quantitative Bestimmung/Messung von Schüttelfrost);
3. Der angewendete Gegenerwärmungsgrad kann gemäß der Körpertemperatur des Patienten eingestellt werden, die durch übliche Verfahren gemessen wird;
4. Der angewendete Gegenerwärmungsgrad kann gemäß einer beliebigen Kombination der Kühltemperatur, der Schüttelfrostintensität und/oder Patiententemperatur mit einer Vielfalt zusätzlicher Variablen, Konstanten, Proportionalitätskoeffizienten oder einer anderen mathematischen Manipulationen oder Wechselwirkungen dieser Variablen eingestellt werden;
5. Der angewendete Gegenerwärmungsgrad kann gemaß der Änderungsgeschwindigkeit von der Änderung der Kühltemperatur pro Zeiteinheit, der Änderung der Schüttelfrostintensitat pro Zeiteinheit, und/oder Änderung der Patiententemperatur pro Zeiteinheit; oder einer anderen mathematischen Manipulation oder Wechselwirkung dieser Variablen eingestellt werden (einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf die Änderung irgendeiner Variablen pro Quadrat der Zeiteinheit);
6. Der durch eines der obigen Verfahren beeinflusste Gegenerwärmungsgrad kann auf eine von mehreren unterschiedlichen Arten erreicht werden, einschließlich: Änderungen der auf alle behandelten Körperbereiche angewendeten Erwärmungstemperatur; Änderungen der auf spezifische behandelte Körperbereiche angewendeten Erwärmungstemperatur; Änderungen der auf selektiv behandelte Körperbereiche angewendeten Erwärmungstemperatur (Erwärmung, die auf unterschiedliche Körperbereiche zu unterschiedlichen Zeiten gemäß einer beliebigen Anzahl von Mustern angewendet wird); Anwendung der Erwärmung in einer aufeinander folgenden Weise auf aufeinander folgende Körperbereiche (z. B. auf die Ohren, dann die Ohren + Hände, dann die Ohren + Hände + Füße); Anwendung einer selektiven Erwärmung auf kleinere Bereiche, wie die Finger oder Zehen; oder Anwendung der Erwärmung auf unterschiedliche Körperbereiche, so dass ein detektiertes räumliches Muster des Schüttelfrosts das angewendete räumliche Erwärmungsmuster beeinflusst;
7. Die Anwendung von Wärme auf verschiedene Körperbereiche umfasst ein Verfahren zur Anwendung von Wärme, das durch die hierin beschriebenen Verfahren gesteuert werden kann, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf, geheizte Fausthandschuhe, geheizte Überschuhe, geheizte Ohrschützer oder Heizdecken über oder unter dem Körper und einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf, ein herkömmliches Verfahren zur Wärmeübertragung, wie die Erwärmung mit zirkulierendem Wasser (oder einer anderen Flüssigkeit) oder die Erwärmung durch isolierte Heizspulen;
8. Die mit einer Gegenerwärmung behandelten Bereiche können aus einem beliebigen freiliegenden Körperbereich bestehen, der nicht zur Kühlung verwendet wird;
9. Die Intensität der Wärmeanwendung auf verschiedene Körperbereiche kann in verschiedenen Mustern mit einer Variation der Intensität der Wärme durchgeführt werden, die auf unterschiedliche Bereiche angewendet wird und kann verwendet werden, um Wärmegradienten zu erzeugen;
10. Der angewendete Gegenerwärmungsgrad kann gemäß einer beliebigen Anzahl von Computerlernalgorithmen eingestellt werden, um mit der Zeit ein optimales Schüttelfrostbehandlungsmittel bei einem einzelnen Patienten zu bestimmen.

Die Verfahren in den verschiedenen Ausführungsformen können eine Vielfalt technischer Einrichtungen zur Körperkühlung, Wärmeanwendung oder Messung von Schüttelfrost einsetzen, einschließlich jedoch nicht begrenzt auf das oben beschriebene Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost.
Die erfindungsgemäße quantitative Bestimmung sich wiederholender anderer adventitieller Bewegungen als Schüttelfrost kann medizinisch sehr nützlich sein, einschließlich zum Beispiel bei der Messung und quantitativen Bestimmung von Zittern, Tremor oder Krämpfen. Solche Informationen könnten insbesondere bei der Verfolgung der Krankheitsprogression oder bei der Verfolgung der Wirkungen von Medikamenten oder chirurgischen Eingriffen nützlich sein.
Die quantitative Bestimmung der motorischen Komponente von Anfällen kann insbesondere in Anfallsüberwachungseinstellungen nützlich sein. Herkömmlich werden Epilepsiepatienten häufig zur Überwachung mittels Video-EEG-Telemetrie eingewiesen, wobei die elektrische Komponente der Anfälle durch ein kontinuierliches EEG überwacht wird, jedoch die krampfhaften Bewegungen nur durch Video aufgenommen werden. Die Anfallsüberwachung könnte erfindungsgemäß verbessert werden, indem Bewegungsdetektoren (wie Beschleunigungsmesser oder EKG- oder EMG-Elektroden) an geeigneten Stellen am Körper des Patienten angeordnet werden und die verarbeiteten Signale von den Bewegungsdetektoren in Echtzeit oder nahezu Echtzeit mit der elektrographischen Anfallsaktivität korreliert werden.
Bekanntlich kann Schüttelfrost durch das Verarbeiten von Signalen quantitativ bestimmt werden, die gleichzeitig von Elektroden und von (Schwingungs-)Sensoren für sich wiederholende Bewegungen erhalten werden und es können Verbindungen zwischen der mechanischen Bewegung und der elektrischen Aktivität verfolgt werden.
In bestimmten der oben erläuterten Signalanalyseansätze, die insbesondere in der Detektion und Messung von Schüttelfrost bei einem Patienten nützlich sind, wird ein kombiniertes Signal, das überlagerte EKG- und EMG-Komponenten umfasst, durch Identifizieren und Speichern von Epochen beruhend auf einem Merkmal der EKG-Komponente, Mitteln der gespeicherten kombinierten Signalabschnitte, um ein mittleres EKG-Signal zu erhalten, das im Wesentlichen von der EMG-Komponente frei ist, Subtrahieren des mittleren EKG-Signals von jedem der gespeicherten kombinierten Signalabschnitte, um isolierte EMG-Epochen zu erhalten und danach weiteres Behandeln der EMG-Epochen behandelt, um Schüttelfrost quantitativ zu bestimmen. Mindestens einige der Signal- und Datenverarbeitungsmanipulationen werden mittels einer Maschine, wie einem Mikroprozessor ausgeführt, der programmiert ist, die besonderen Manipulationen auszuführen.
Bekanntlich sind Systeme unter bestimmten Umständen allgemeiner zum Isolieren eines Signals, das von Interesse ist, von einem kombinierten Signal vorgesehen, das überlagerte erste und zweite Signale enthält. Insbesondere wenn das erste Signal das Signal von Interesse ist, kann das erste Signal eine Vielfalt von Eigenschaften aufweisen; das zweite Signal muss wiederkehrende Epochen oder Zyklen einer stereotypen Wellenform umfassen und kann außerdem eine Beziehung zu einem äußeren Ereignis aufweisen, wie einem äußeren Auslöser. Beispiele solcher Signale umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf, die wiederkehrende elektrische Wellenform eines Elektrokardiogramms, eine sich wiederholende Tonwellenform oder eine sich wiederholende mechanische Schwingung.
Der Prozess ist im Allgemeinen wie folgt gestaltet.
Das kombinierte Signal (Signal A + Signal B) wird mittels eines üblichen Analog-Digital-Wandlers mit einer Abtastrate digital abgetastet, die ausreicht, um relevante Details des Signals A und des Signals B zu erfassen. Epochen des kombinierten Signals (A + B) werden dann in Zwischenspeichern gespeichert. Die Anfangsabtastung jeder Epoche wird durch die Signalverarbeitung bestimmt, um ein oder mehrere charakteristische Merkmale des sich wiederholenden Signals B zu erkennen. Wenn zum Beispiel das Signal B eine beträchtliche Spitze aufweist, kann ein Schwellenwertverfahren verwendet werden, um die Spitze zu erkennen, um den Scheitel der Spitze zu nutzen, um die Anfangsabtastung jeder Epoche zu indizieren. Es kann ein Merkmal des sich wiederholenden und stereotypen Signals B, das durch übliche Signalverarbeitungsverfahren erkannt werden kann, die in der Technik bekannt sind, verwendet werden, um den Beginn jeder gespeicherten Epoche abzurufen. Zum Beispiel kann der Spitzenscheitel selbst als die Anfangsabtastung einer Epoche genommen werden; oder die Spitze kann durch Detektion ihres Scheitels erkannt werden und ein anderes Merkmal der Spitze (oder ein anderes Merkmal des sich wiederholenden Signals) kann als die Anfangsabtastung der Epoche genommen werden. In spezifischen Anwendungen, in denen auch das Signal B eine zeitliche Beziehung zu einem äußeren Ereignis, wie einen äußeren Auslöser aufweist, kann das äußere Ereignis verwendet werden, um den Beginn jeder Epoche beruhend auf der zeitlichen Beziehung zwischen dem äußeren Ereignis und dem Signal B auszuwählen. Typischerweise wird jede Epoche bis zur Abtastung unmittelbar vor der ersten Abtastung der nächsten Epoche dauern, jedoch kann eine kürzere Epochendauer in bestimmten Anwendungen vorzuziehen sein. Sobald eine bestimmte Anzahl von Epochen des kombinierten Signals (A + B) in den Zwischenspeichern gespeichert ist, werden die Signale in den Zwischenspeichern gemittelt. Es wird eine ausreichende Anzahl von Epochen gemittelt, um ein mittleres Signal B, das frei vom Signal A ist, gemäß eines gängigen Verfahrens zur Signalmittelung zur Rauschminderung zu erhalten, das aus dem Stand der Technik bekannt ist und die Ergebnisse werden in einem neuen Zwischenspeicher gespeichert. Um Epochen des Signals A mit einer minimalen Verunreinigung durch das Signal B zu erhalten, wird das gemittelte Signal B dann von jeder gespeicherten Epoche des kombinierten Signals (A + B) subtrahiert, wobei das Ergebnis jeder Subtraktion in einem neuen Zwischenspeicher gespeichert wird. Die gespeicherten isolierten Epochen des Signals A können dann einer erwünschten Signalanalyse unterzogen werden. Wenn die Epochen so ausgewählt würden, dass jede Epoche sich bis zur Abtastung unmittelbar vor der ersten Abtastung der folgenden Epoche erstreckt, könnten die Signale mit ihren Enden wieder vereinigt werden, um die längere Aufzeichnung des Signals A zu rekonstruieren, falls erwünscht.
Es können auf diese Weise kombinierte Signale aus einer Vielfalt von Typen, aus einer Vielfalt von Quellen behandelt werden.
Andere Ausführungsformen liegen innerhalb des Schutzumfangs der Patentansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Stroke, B. 39(12) Seiten 324247, Dez. 2008, EPub 16. Okt. 2008 [0079]

Claims

Verfahren zum quantitativen Bestimmen von Schüttelfrost bei einem Patienten, durch: Erhalten eines Signals von einer Muskelmasse, die für Schüttelfrost anfällig ist, wobei das Signal eine EKG-Komponente und eine EMG-Komponente umfasst und quantitatives Bestimmen von Schüttelfrost durch Analyse des Signals.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Anzeigen eines Maßes der Intensität des quantitativ bestimmten Schüttelfrosts aufweist.
Verfahren zum quantitativen Bestimmen von Schüttelfrost bei einem Patienten, durch: Erhalten eines Signals von einer Muskelmasse, die für Schüttelfrost anfällig ist; und quantitatives Bestimmen von Schüttelfrost durch Analyse des Signals mittels einer Autokorrelation gefolgt von einer Fourier-Analyse.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner das Anzeigen eines Maßes der Intensität des quantitativ bestimmten Schüttelfrosts aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Erhalten des Signals eine Bewegungsdetektion mittels eines Bewegungsdetektors aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Erhalten des Signals Bewegungsdetektion mittels eines Beschleunigungsmessers aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Erhalten des Signals das Erhalten eines elektrischen Signals von einer oder mehreren Elektroden aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Erhalten des Signals das Erhalten eines EMG-Signals aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Erhalten des Signals das Erhalten eines EKG + EMG-Signals aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Erhalten des Signals die direkte Detektion einer Schwingung der Muskelmasse und die Detektion eines elektrischen Signals von der Muskelmasse aufweist.
Verfahren zum quantitativen Bestimmen von Schüttelfrost bei einem Patienten, durch: Detektion eines kombinierten EKG- und EMG-Signals von einer Muskelmasse, die für Schüttelfrost anfällig ist, Verarbeiten des Signals, um die EKG-Komponente zu entfernen, und quantitatives Bestimmen von Schüttelfrost durch Analyse des verarbeiteten Signals.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Detektion des kombinierten EKG + EMG-Signals die Detektion eines Signals von einer oder mehreren Elektroden an einer oder mehrere Stellen aufweist, die über der Muskelmasse liegen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Detektion eines kombinierten EKG + EMG-Signals die Detektion eines Signals von einer oder mehreren Elektroden an einer oder mehrere Stellen aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11–13, das ferner das Digitalisieren des kombinierten EKG- und EMG-Signals und das Durchführen einer Wellenanalyse am digitalisierten kombinierten Signal aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Durchführen einer Wellenanalyse das Durchführen einer Analyse der spektralen Dichte am kombinierten Signal aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Durchführen einer Wellenanalyse das Ausführen einer Wellenanalyse in einem Frequenzbereich des Spektrums aufweist, von dem bekannt ist, dass er einem Schüttelfrost-EMG entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11–16, wobei das Verarbeiten des Signals aufweist: Digitalisieren des kombinierten Signals, Segmentieren des digitalisierten kombinierten Signals in einen Satz von Kurven, wobei jede Kurve mindestens eine Epoche eines Herzzyklus aufweist, Signalmittelung der digitalisierten Kurven, um EKG-Daten mit einem reduzierten Beitrag von EMG-Daten bereitzustellen und Subtrahieren der gemittelten EKG-Daten von den kombinierten EMG- und EKG-Daten, um Schüttelfrost-EMG-Kurven mit einem reduzierten Beitrag von EKG-Daten zu ergeben.
Verfahren nach Anspruch 17, das das Ausrichten der Kurven beruhend auf einem Merkmal der EKG-Wellenform aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, das das Ausrichten der Kurven beruhend auf der Spitze des QRS-Komplexes des EKG aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17–18, das die Signalmittelung eines ausgewählten Segments der Kurven aufweist, wobei das ausgewählte Segment Bereiche mit minimalen EKG-Datenelementen aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11–20, das ferner die Detektion atypischer EKG-Morphologien und das Entfernen von Kurven, die atypische EKG-Morphologien enthalten, aus der weiteren Analyse aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14–21, wobei das Durchführen der Wellenanalyse das Ausführen einer gemittelten FFT-Analyse aufweist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Ausführen der gemittelten FFT-Analyse das Durchführen einer FFT an jeder Schüttelfrost-EMG-Kurve und die Mittelung der resultierenden FFT-Spektren aufweist, um ein gemitteltes FFT-Spektrum zu ergeben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17–23, das ferner das Durchführen einer Autokorrelationsfunktion an jeder Schüttelfrost-EMG-Kurve und das Durchführen einer Wellenanalyse an den Ergebnissen der Autokorrelation aufweist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Durchführen einer Wellenanalyse das Durchführen einer Fourier-Analyse aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 22, wobei das quantitative Bestimmen von Schüttelfrost das Bestimmen der Amplitude der spektralen Spitzenleistung innerhalb eines Frequenzbereichs aufweist, der für ein Schüttelfrost-EMG typisch ist.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 22, wobei das quantitative Bestimmen von Schüttelfrost das Bestimmen der Fläche unter der Kurve der spektralen Leistung innerhalb eines Frequenzbereichs aufweist, der für ein Schüttelfrost-EMG typisch ist.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 22, wobei das quantitative Bestimmen von Schüttelfrost das Analysieren des Auftretens anderer Spitzen aufweist, die anderen Frequenzen von Schüttelfrost entsprechen, die auftreten, wenn der Schüttelfrost intensiver wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 22, wobei das quantitative Bestimmen von Schüttelfrost das Analysieren einer Änderung der spektralen Spitzen oder Mustern als Funktion der Zeit aufweist.
Verfahren zum quantitativen Bestimmen von Schüttelfrost bei einem Patienten, durch: zu einer Zeit, wenn nicht erwartet wird, dass der Patient zittert, Erhalten eines ersten Signals von einer Muskelmasse, die für Schüttelfrost anfällig ist und Verarbeiten des Grundliniensignals durch Spektralanalyse; zu einer Zeit, wenn erwartet wird, dass der Patient zittert, Erhalten eines zweiten Signals und Verarbeiten des zweiten Signals durch Spektralanalyse; und Subtrahieren der Ergebnisse einer Spektralanalyse vom Ergebnis der anderen Spektralanalyse, um ein Spektrum zu erhalten, das nur eine Schüttelfrostkomponente repräsentiert.
Verfahren zur Behandlung von Schüttelfrost bei einem Patienten im Verlauf einer therapeutisch Temperaturregelung, das das Anwenden einer aktiven Gegenerwärmung zur Hemmung von Schüttelfrost aufweist.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Anwenden der aktiven Gegenerwärmung in einem Rückkopplungssystem arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei die therapeutische Temperaturregelung das Anwenden einer Kernkühlung beim Patienten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Gegenerwärmung als Reaktion auf einen quantitativ bestimmten Schüttelfrost angewendet wird.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Gegenerwärmung als Reaktion auf eine Änderung der Kerntemperatur des Patienten angewendet wird.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei die Gegenerwärmung als Reaktion auf den Betrag der angewendeten Kernkühlung angewendet wird.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Gegenerwärmung als Reaktion auf eine Kombination des quantitativ bestimmten Schüttelfrosts und/oder der Änderung der Kerntemperatur des Patienten und/oder der angewendeten Kernkühlung angewendet wird.
Vorrichtung zum quantitativen Bestimmen von Schüttelfrost bei einem Patienten, die eine Einrichtung zum Erhalten eines Signals von einer Muskelmasse, die für Schüttelfrost anfällig ist, wobei das Signal eine EKG-Komponente und eine EMG-Komponente umfasst und eine Einrichtung zum Analysieren des Signals aufweist.
Vorrichtung zum quantitativen Bestimmen von Schüttelfrost bei einem Patienten, die eine Einrichtung zum Erhalten eines Signals von einer Muskelmasse, die für Schüttelfrost anfällig ist, und eine Einrichtung zum Analysieren des Signals mittels einer Autokorrelation gefolgt von einer Fourier-Analyse aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei die Einrichtung zum Erhalten eines Signals einen direkten Bewegungsdetektor und eine elektrische oder drahtlose betriebsfähige Verbindung zwischen dem Detektor und einem Signalprozessor aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 40, wobei der direkte Bewegungsdetektor einen Beschleunigungsmesser aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei die Einrichtung zum Erhalten eines Signals einen indirekten Bewegungsdetektor und eine elektrische oder drahtlose betriebsfähige Verbindung zwischen dem Detektor und einem Signalprozessor aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 38, wobei der indirekte Bewegungsdetektor eine oder mehrere Elektroden aufweist, die zur Anordnung in oder auf einer Oberfläche des Körpers des Patienten eingerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei der indirekte Bewegungsdetektor eine oder mehrere EKG-Elektroden aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei der indirekte Bewegungsdetektor eine oder mehrere EMG-Elektroden aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 38, wobei die Einrichtung zum Analysieren des Signals einen Signalprozessor aufweist, der eingerichtet ist, Signale von der Einrichtung zum Erhalten des Signals von der Muskelmasse zu empfangen.
Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei die Einrichtung zum Analysieren des Signals einen Signalprozessor aufweist, der eingerichtet ist, Signale von der Einrichtung zum Erhalten des Signals von der Muskelmasse zu empfangen.
Verfahren zum Anwenden einer aktiven Gegenerwärmung bei einem Patienten während einer therapeutischen Temperaturregelung des Patienten, wobei die therapeutische Temperaturregelung eine Kühlung umfasst, um die Kerntemperatur des Patienten zu reduzieren, die das Regeln der Anwendung einer Erwärmung auf eine oder mehrere ausgewählte Stellen am Körper des Patienten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 48, wobei die ausgewählte Stelle einen Körperbereich umfasst, der nicht zur Kühlung des Kerns verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 48, wobei das Anwenden der Gegenerwärmung eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfasst: Ändern der auf alle behandelten Körperbereiche angewendeten Erwärmungstemperatur, und/oder Ändern der auf spezifische behandelte Körperbereiche angewendeten Erwärmungstemperatur, und/oder Ändern des auf ausgewählte behandelte Körperbereiche angewendeten Erwärmungsmuster.
Vorrichtung zum Anwenden einer aktiven Gegenerwärmung bei einem Patienten, die eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost bei einem Patienten und eine Vorrichtung zur Erwärmung ausgewählter Bereiche des Körpers des Patienten aufweist.
Vorrichtung zum Anwenden einer aktiven Gegenerwärmung bei einem Patienten während einer therapeutischen Temperaturregelung des Patienten, die eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost beim Patienten und eine Vorrichtung zur Erwärmung ausgewählter Bereiche des Körpers des Patienten aufweist und die ferner eine Vorrichtung zur Kühlung des Patienten aufweist, um die Kerntemperatur zu senken.
Vorrichtung nach Anspruch 52, wobei die Vorrichtung zur Kühlung des Patienten eine Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung, die betrieblich mit der Kühlvorrichtung verbunden ist und einen Kerntemperatursensor aufweist, der betrieblich mit der Temperatureinstellwertrückkopplungsvorrichtung verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 52, wobei die Kühlvorrichtung mindestens eine Kühldecke, ein Kühlkissen und/oder ein endovaskuläres Kühlkatheter aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 52, wobei die Vorrichtung zur Erwärmung ausgewählter Bereiche des Körpers Gegenerwärmungselemente und eine Gegenerwärmungssteuereinrichtung aufweist, die betrieblich mit den Gegenerwärmungselementen verbunden und konfiguriert und eingerichtet ist, die auf die Gegenerwärmungselemente angewendete Erwärmung einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 55, wobei die Gegenerwärmungssteuereinrichtung betrieblich mit einem oder mehreren ausgewählt aus einem Kerntemperatursensor, einer Kernkühlungssteuereinrichtung und/oder der Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Schüttelfrost verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 55, wobei die Gegenerwärmungselemente Heizbekleidung umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 55, wobei die Gegenerwärmungselemente ausgewählt sind aus geheizten Fausthandschuhen, geheizten Überschuhen, geheizten Ohrschützern, Heizdecken und/oder Heizkissen.
Vorrichtung nach Anspruch 55, wobei die Gegenerwärmungselemente durch eine Einrichtung zum Wärmeübertragung erwärmt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 59, wobei die Einrichtung zur Wärmeübertragung eine zirkulierende warme Flüssigkeit und/oder isolierte elektrische Heizspulen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 55, wobei die Gegenerwärmungselemente eine Vorrichtung aufweisen, die zur Infusion einer geeigneten warmen sterilen Flüssigkeit in die äußeren Gehörgänge beider Ohren des Patienten konfiguriert ist.
Verfahren zum Steuern der Anwendung einer Gegenerwärmung bei einem Patienten, durch: Einstellen des Betrags der Erwärmung als Reaktion auf eines oder mehrere der folgenden Merkmale: Änderung einer gemessenen Kerntemperatur des Patienten, Betrag der angewendeten Kernkühlung und/oder Maß des Schüttelfrosts.
Verfahren nach Anspruch 62, wobei das Maß des Schüttelfrosts durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1–30 erhalten wird.
Verfahren zum Steuern der Anwendung einer Gegenerwärmung bei einem Patienten, durch: Überwachung der Kerntemperatur des Patienten und Einstellen des Betrags der Erwärmung als Reaktion auf eine Änderung der Kerntemperatur.
Verfahren zum Steuern der Anwendung einer Gegenerwärmung bei einem Patienten, durch: Anwenden einer Kernkühlung auf den Patienten und Einstellen des Betrags der Erwärmung als Reaktion auf eine Änderung des Betrags der Kernkühlung.
Verfahren zum Steuern der Anwendung einer Gegenerwärmung bei einem Patienten, durch: Erhalten eines Maßes des Schüttelfrosts beim Patienten und Einstellen des Betrags der Erwärmung als Reaktion auf das Maß des Schüttelfrosts aufweist.
Verfahren nach Anspruch 66, wobei das Maß des Schüttelfrosts durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1–30 erhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 62–67, wobei das Regeln der Anwendung der Erwärmung das Beginnen der Erwärmung oder das Einstellen ihres Betrags aufweist, die auf eine oder mehrere ausgewählte Stellen am Körper des Patienten angewendet wird.
Verfahren nach Anspruch 65, wobei die ausgewählte Stelle einen Körperbereich umfasst, der nicht zum Anwenden der Kernkühlung verwendet wird.
Verfahren zum Isolieren eines ersten Signals von einem kombinierten Signal, das erste und zweite Signale enthält, wobei das zweite Signal wiederkehrende Epochen einer stereotypen Wellenform umfasst, durch: digitales Abtasten des kombinierten Signals mit einer geeigneten Abtastrate; Speichern einer Anzahl von Epochen des kombinierten Signals in einem Speicher; Mitteln der gespeicherten Epochen des kombinierten Signals, um einen Mittelwert der wiederkehrenden Epochen der stereotypen zweiten Signalwellenform zu erhalten; und mittels eines Mikroprozessors Subtrahieren der gemittelten wiederkehrenden Epoche von jeder mindestens einen Teilgruppe der Epochen des kombinierten Signals und Speichern der Ergebnisse im Speicher, die isolierte erste Signalabschnitte enthalten, die im Wesentlichen frei von Merkmalen des zweiten Signals sind.
System zum Isolieren eines ersten Signals von einem kombinierten Signal, das erste und zweite Signale enthält, wobei das zweite Signal wiederkehrende Epochen einer stereotypen Wellenform umfasst, das aufweist: eine Einrichtung zum digitalen Abtasten des kombinierten Signals mit einer geeigneten Abtastrate; eine Einrichtung zum Speichern einer Anzahl von Epochen des kombinierten Signals in einem Speicher; eine Verarbeitungseinrichtung zum Mitteln der gespeicherten Epochen des kombinierten Signals, um einen Mittelwert der wiederkehrenden Epochen der stereotypen zweiten Signalwellenform zu erhalten; eine Verarbeitungseinrichtung zum Subtrahieren der gemittelten wiederkehrenden Epochen von jeder mindestens einen Teilgruppe der Epochen des kombinierten Signals; und eine Einrichtung zum Speichern der Ergebnisse im Speicher, die isolierte erste Signalepochen enthalten, die im Wesentlichen frei von Merkmalen des zweiten Signals sind.