Результат интеллектуальной деятельности: ИНДИКАТОР СОСТОЯНИЯ ПРОВЕРКИ ВОЗДУХОВОДА В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Настоящее изобретение относится к медицинским системам отслеживания углекислого газа (СО2) и, в частности, к системе отслеживания СО2, которая обеспечивает указание в режиме реального времени успеха или неудачи интубации пациента.

Системы отслеживания СО2 обычно находятся в операционных блоках больницы и блоках интенсивной терапии, чтобы отслеживать дыхание пациента. Как правило, эти системы являются сложными и имеют вентиляционные системы значительных размеров, которые отслеживают потребление кислорода и выдыхаемый СО2 пациента. Однако существуют и другие сценарии, в которых отслеживание СО2 является желательным. Один из них - во время интубации, когда воздух подается пациенту с помощью устройства для ручной искусственной вентиляции легких. Другой - во время проведения СЛР пациенту при остановке сердца. В таких ситуациях желательно иметь портативное устройство, такое как монитор-дефибриллятор MRx производства Philips Healthcare (Andover, MA), который можно использовать в больницах, но он является портативным и его можно принести к месту несчастного случая или месту нахождения пострадавшего пациента.

Если пациент интубируется как при самостоятельном дыхании, так и при искусственной вентиляции легких, часто у пациента только что остановилось сердце или присутствует другое серьезное повреждение и может иметь место лишь поверхностное дыхание или неглубокие вдохи, или прошел значительный период времени, когда дыхания не было вообще. При интубации дыхательного устройства вспомогательная искусственная вентиляция легких может быть обеспечена немедленно. Важно, чтобы воздуховодное устройство было надлежащим образом размещено в трахее и не размещено ошибочно в пищеводе. Неправильное положение воздуховодных устройств, вставляемых персоналом служб скорой медицинской помощи, вне больницы при остановке сердца может явиться опасной для жизни проблемой. Хотя ручное использование колориметрических детекторов парциального давления углекислого газа в выдыхаемом воздухе в конце выдоха (по другому CO2) или капнография в режиме реального времени снизило частоту случаев неправильного расположения воздуховодов, процесс проверки достоверности успешной интубации остается громоздким и трудоемким.

В ситуациях, когда используются устройства отслеживания СО2, желательно, чтобы автоматически обеспечивалась проверка размещения воздуховода, которая может быть начата сразу после размещения воздуховода и после любого перемещения пациента. Это может быть достигнуто с помощью программы анализа СО2, интегрированной в устройство отслеживания СО2. Вышеупомянутый монитор-дефибриллятор MRx содержит такую программу анализа СО2, которую можно использовать в больнице, или на месте несчастного случая, или на месте нахождения пациента с остановкой сердца. Лицо, оказывающее неотложную медицинскую помощь пациенту, может активировать программу анализа СО2 в любое время нажатием кнопки. После активации программа анализа анализирует сигнал СО2 в течение некоторого количества секунд, прежде чем принять решение об успехе размещения воздуховода. Эта задержка необходима, так как программа анализа СО2 должна будет проследить несколько действительных вдохов, прежде чем она примет решение, было ли размещение воздуховода успешным. Альтернативно, система будет ожидать в течение некоторого периода времени, не прослеживая действительных вдохов, чтобы определить, что размещение воздуховода не было успешным. Эта задержка, которая может иметь длительность двадцать секунд, может показаться даже более долгой в стрессовых неотложных ситуациях, таких как ведение пациента, который не дышит и у которого случилась остановка сердца, в полевых условиях.

Таким образом, желательно иметь возможность быстро обеспечить обратную связь в режиме реального времени для пользователей, как только активируется программа проверки воздуховода и во время ее выполнения до того, как будет принято окончательное решение об успехе размещения воздуховода. Эта обратная связь в режиме реального времени должна указывать состояние проверки воздуховода в ходе выполнения и должна четко и однозначно визуализироваться для спасателя.

В соответствии с принципами настоящего изобретения, описывается автоматизированная система отслеживания СО2, которая обеспечивает визуальную обратную связь в режиме реального времени, во время анализа состояния размещения воздуховодного устройства. Визуальная обратная связь содержит индикатор или индикаторы хода выполнения или состояния, чтобы принять решение о состоянии размещения, включающие в себя графическое отображение вдохов пациента, непрерывно обновляемый индикатор хода выполнения, чтобы определить успех или неудачу интубации, визуальные индикаторы определения истинного вдоха с градацией по времени и цветной или световой индикатор непосредственного и окончательного определения успеха или неудачи размещения воздуховодного устройства. Эта визуальная обратная связь предпочтительно отображается разными яркими цветами на цветном мониторе, таком как у монитора-дефибриллятора MRx.

На чертежах:

На Фиг. 1 представлена в виде блок-схемы система отслеживания СО2 согласно настоящему изобретению, которая используется с пациентом, подвергающимся интубации.

На Фиг. 2 представлены стандартизированные параметры сигнала СО2.

На Фиг. 3 представлена типичная последовательность сигналов СО2.

На Фиг. 4 представлено состояние устройства отображения индикатора состояния воздуховода в режиме реального времени согласно настоящему изобретению при инициализации.

На Фиг. 5 представлено состояние устройства отображения по Фиг. 4 через семь секунд после успешного размещения воздуховода.

На Фиг. 6 представлено состояние устройства отображения по Фиг. 5 после того, как был подтвержден первый истинный вдох.

На Фиг. 7 представлено состояние устройства отображения по Фиг. 6 после двадцати секунд анализа выдыхаемого воздуха.

На Фиг. 8 представлено состояние устройства отображения по Фиг. 7 после определения успешного размещения воздуховода.

На Фиг. 9 представлено состояние устройства отображения индикатора состояния воздуховода в режиме реального времени согласно настоящему изобретению после двадцати секунд анализа неудачного размещения воздуховода.

На Фиг. 10 представлено состояние устройства отображения по Фиг. 9 после определения неудачного размещения воздуховода.

На Фиг. 11 представлено состояние устройства отображения индикатора состояния воздуховода в режиме реального времени согласно настоящему изобретению после одиннадцати секунд анализа с единственным подтвержденным вдохом.

На Фиг. 12 представлено состояние устройства отображения по Фиг. 11 после определения неудачного размещения воздуховода.

Обратимся сначала к Фиг. 1, на которой система 20 отслеживания СО2 согласно настоящему изобретению представлена в виде блок-схемы, которая используется для отслеживания пациента 10, который подвергается интубации. В сконструированном варианте осуществления система 20 отслеживания интегрирована в монитор-дефибриллятор MRx. Выдыхаемый воздух пациента проводится к датчику 12 СО2 монитора, который обнаруживает содержание СО2 в выдыхаемых пациентом газах. Сигналы измерения СО2 от датчика 12 преобразовываются в цифровую форму в цифровые отсчеты, которые записываются как представлено в позиции 24 блока 22 обработки монитора 20. Отсчеты сигналов СО2 анализируются на присутствие уровня шума в 26 и могут также подвергнуться шумоподавлению. Один из методов анализа состава шума состоит в анализе высокочастотных составляющих образцов сигналов. Чистый сигнал СО2 будет иметь сравнительно малую высокочастотную составляющую. Уровень шума из сигналов может быть уменьшен посредством их обработки с помощью цифрового низкочастотного фильтра в блоке 22 обработки в 26. Принятые сигналы СО2 затем подвергаются определению сигналов в 30. Один из методов обнаружения сигнала СО2 состоит в том, что берется разность последовательных отсчетов, которые эффективно обнаруживают наклон сигнала. Нормальный сигнал СО2 будет демонстрировать круто возрастающий подъем, так как пациент начинает выдыхать, относительно плоскую вершину во время выдоха и круто падающий спуск, когда выдох заканчивается и пациент делает новый вдох, как обсуждается более подробно ниже. Затем измеряются определенные характеристики обнаруженной формы сигнала в 32. Эти характеристики могут включать в себя базовую форму волны, высоту или амплитуду сигнала, частоту сигнала, ритм сигнала, углы сигнала, склоны сигнала и характеристики формы волны. Измеренные характеристики затем классифицируются в 34 для того, чтобы оценить, проявляет ли сигнал характеристики нормального дыхания для лечения, которое будет применяться, интубации, или являются характеристикой специфической трудности, которая может возникнуть при определенной схеме лечения. Данные дыхания соединяются в процессоре 40 для анализа истинного вдоха и размещения воздуховода. Если выявлена проблема или трудность, может прозвучать или отобразиться для клинициста тревожный сигнал 44, или может быть выдано клиническое справочное сообщение 42, чтобы уведомить клинициста, что конкретная проблема или трудность должна быть исследована. В сконструированном варианте осуществления клиническое справочное сообщение содержит отображение в режиме реального времени индикатора состояния воздуховода, описываемого ниже, которое отображается на цветном дисплее монитора.

Если система отслеживания СО2 соединена с пациентом, она должна быть установлена для того, чтобы определить лечение, которое будет применяться к пациенту, такое как интубация, СЛР, или вентиляция. Это может быть сделано с помощью ручного переключателя или входных данных в систему отслеживания, которая установлена клиницистом. Установка также может быть сделана автоматически конкретным устройством лечения, которое используется. Например, когда трубка для воздуха устройства интубации подсоединена к монитору 20, монитор может обнаружить подсоединение трубки для воздуха и таким образом уведомляется о том, что интубация находится под контролем. Идентификация схемы лечения будет налагать условия на монитор 20, который должен быть особенно чувствителен к дыхательным условиям, которые могут быть достигнуты в ходе применяемой схемы лечения.

На Фиг. 2 показаны стандартные параметры нормального сигнала СО2. Когда пациент выдыхает и начинается фаза выдоха, сигнал будет возрастать от исходного уровня I с крутым наклоном II до достижения стабильного уровня III содержания СО2 выдыхаемого воздуха. Сигнал будет иметь угол альфа (α), когда стабильный уровень будет достигнут. Когда пациент заканчивает выдыхание, сигнал упадет под углом бета (β) в начале фазы вдоха 0. Сигнал будет повторяться таким образом с частотой и периодичностью дыхания пациента. Фактическая запись сигнала дыхания представлена на Фиг. 3 по горизонтальной шкале времени. Видно, что сигнал имеет альфа точки α1 и α2 в точках перегиба во время начального возрастания сигнала, и четко обозначенные бета точки β1 и β2 при наступлении вдоха и падения сигнала. Другие характеристики, такие как максимальная амплитуда, средняя высота, длительность сигнала и частота сигнала, также видимы на этой иллюстрации.

В соответствии с принципами настоящего изобретения, автоматизированная программа в процессоре 40 анализирует СО2 сигнала дыхания, чтобы проверить состояние размещения воздуховода. Сигнал содержит поток оцифрованных отсчетов СО2, вводимых в программу из датчика 12 СО2. Программа анализирует все отсчеты в течение промежутка времени для того, чтобы принять решение об успехе размещения воздуховода. Чтобы принять такое решение, возможно программе нужно обнаружить действительные (истинные) вдохи в сигнале СО2 и проверить их по классифицирующим признакам, чтобы решить, успешно ли был размещен воздуховод. В сконструированном варианте осуществления изобретения можно получить доступ и использовать эти промежуточные этапы при анализе, внутреннем по отношению к автоматизированной программе, для обеспечения визуальной обратной связи в режиме реального времени, в каком направлении (в сторону успеха или неудачи воздуховода) движется анализ. Например, если программа не находит вдоха, хотя отсчеты СО2 поступают, скорее всего, окончательное решение проверки воздуховода будет неудача, а не успех.

Следующие чертежи иллюстрируют конструкцию и работу примера дисплея состояния воздуховода в режиме реального времени согласно настоящему изобретению. Сконструированный вариант осуществления отображается на цветном дисплее с помощью цветов, которые ярко указывают ход выполнения анализа размещения воздуховода. Зеленый является свидетельством того, что размещение воздуховода было успешным или что анализ имеет тенденцию к определению успешного размещения. Красный является свидетельством того, что размещение воздуховода не удалось. Все остальные цвета являются неопределенными и могут быть слегка окрашенными или затененными для указания тенденции, как показано ниже.

Сконструированный вариант осуществления работает в соответствии со следующим протоколом. На устройстве отображения отображается двадцатисекундный период анализа воздуховода, который основан на предположении, что полное определение размещения воздуховода может занять до двадцати секунд. Изначально цветовые индикаторы желтые, указывающие на состояние неопределенности, и остаются желтыми течение 5 секунд. Отсутствующая благоприятная информация, тенденция цвета в сторону красного. Цветовые индикаторы обновляются с учетом приема или анализа каждого нового образца СО2. Если истинный вдох не обнаруживается в первые десять секунд анализа, цвет меняется на красный. Цветовой индикатор изменяется на или имеет тенденцию к зеленому, если истинный вдох подтверждается, то есть соответствует заранее определенным критериям истинного вдоха. Если индикатор становится зеленым, он будет оставаться зеленым в течение заранее определенного периода времени, 2 секунды в следующих примерах, и будет оставаться зеленым в течение все возрастающих периодов времени, если последовательные истинные вдохи подтверждаются. Четыре типа визуальных индикаторов представлены в следующих примерах устройства отображения: непрерывно обновляющееся графическое отображение вдохов пациента, непрерывно обновляющийся динамический индикатор выполнения анализа успеха или неудачи интубации с градацией по времени, полосы индикатора проверки достоверности истинного вдоха и цветовой индикатор непосредственного и окончательного определения успеха или неудачи интубации. Реализация настоящего изобретения должна содержать один или более таких визуальных индикаторов.

На Фиг. 4 представлено примерное состояние устройства отображения индикатора состояния воздуховода с тремя областями визуально отображаемой информации. Графические сигналы СО2 будут представлены в области 50. Динамический индикатор 60 выполнения будет представлен в области 52. Поле 54 состояния воздуховода окрашено для обозначения непосредственного окончательного определения анализа воздуховода. На Фиг. 4 представлено состояние устройства отображения при инициализации. Никакая информация не отображается и поле 54 состояния воздуховода залито нейтральным желтым цветом.

На Фиг. 5 представлено состояние устройства отображения по Фиг. 4 после того, как были получены отсчеты СО2 в течение 7,2 секунды, как указано с помощью таймера в верхней части графического отображения 50. Стартовый цвет состояния как индикатора 60 выполнения, так и поле 54 состояния воздуховода является желтым цветом. В течение первых 5 секунд сбора данных дыхания индикатор выполнения остается желтым, как указано в 62. Хотя два вдоха 70 и 71 видны в окне 50 сигнала, ни тот, ни другой пока не были подтверждены как истинный вдох автоматизированной программой. Таким образом, поле 54 состояния остается желтым и оттенок индикатора выполнения начинает становиться оранжевым, так как он имеет тенденцию к красному в отсутствии действительного вдоха, как указано в 64. Представленные данные сигнала происходят от интубированного пациента, который был реанимирован по причине остановки сердца, и содержание СО2 выдыхаемого воздуха при выдохах находится в диапазоне 12-25 мм рт.ст., что указывает на очень низкую перфузию и выделение СО2 в организме. Устройства отслеживания СО2, такие как у монитора-дефибриллятора MRx, способны отображать выход СО2 в любой % (процентной) концентрации в выдыхаемом воздухе или в мм рт. ст., где 5%-6% концентрацию СО2 приравнивают к 35-40 мм рт. ст.

В период 8,7 секунды первый вдох 70 подтверждается как истинный вдох автоматизированной программой, как представлено на Фиг. 6. Вдох подтверждается как истинный вдох на основе известных измеряемых характеристик СО2 сигнала. Например, может рассматриваться высота сигнала 70 СО2. Сигналы с амплитудой выше заранее заданной амплитуды в 3 мм рт. ст. могут считаться действительными. Другой характеристикой сигнала, которая может быть рассмотрена, является длительность сигнала. Например, действительный вдох должен обладать продолжительностью не менее 200 мс, и не больше нескольких секунд, чтобы считаться действительным. Другие характеристики формы импульса также могут быть приняты во внимание, такие как рост, падение и склон волны. Дальнейшие подробности обработки программы анализа сигнала СО2 можно найти в одновременно заявке на патент № ____, озаглавленной “CAPNOGRAPHY SYSTEM AND METHOD FOR AUTOMATIC DIAGNOSIS OF PATIENT CONDITION”, в которой авторы настоящего изобретения являются соавторами. Эта заявка включена в настоящий документ путем ссылки.

В примере на Фиг. 6 зеленая полоса 80 помещается на отображении сигнала СО2 на отметке времени 8,7 на дисплее указывая, что истинный вдох был подтвержден. Сигнал 70, который был подтвержден в этом примере, также отмечен зеленой точкой 80'. После того, как истинный вдох был определен, индикатор 60 выполнения, который имел тенденцию к красному, теперь начнет окрашиваться в зеленый цвет, начиная с отметки времени 8,7 и будет оставаться зеленым в течение по меньшей мере двух секунд. Поле 54 состояния теперь также отображается зеленым цветом.

На Фиг. 7 представлено состояние устройства отображения после 20 секунд анализа. В этом примере первые четыре вдоха 70-73 были подтверждены как истинные вдохи, как указано зелеными точками 80'. Моменты времени проверки достоверности первых трех из этих вдохов обозначены цветными полосами 80, 82 и 84 в моменты времени, указанные посредством шкалы времени. В этом примере индикатор 60 выполнения оставался зеленым в течение двух секунд после первой проверки достоверности вдоха, от 8,7 до 10,7 секунды, как указано посредством 66. Так как другой истинный вдох не был обнаружен около второй отметки 10,7, индикатор выполнения пожелтел снова в это время и оставался желтым, как указано на 67, пока второй истинный вдох не был подтвержден в момент времени 13,8 секунды, в каковой момент времени индикатор выполнения позеленел снова. После проверки достоверности второго истинного вдоха индикатор выполнения остается зеленым в течение не менее 4 секунд в этом примере, как указано на 68. В момент времени 17,8 секунды индикатор выполнения пожелтел снова, но только на короткий промежуток времени, указанный как 69, потому что третий истинный вдох был подтвержден в момент времени 18,2 секунды, в результате чего индикатор выполнения стал снова зеленеть. В конце 20-секундного периода анализа индикатор 60 выполнения и поле 54 состояния оба являются зелеными в этом примере.

В конце двадцатисекундного периода автоматизированная программа обнаружила достаточное количество истинных вдохов и сделала достаточный анализ для того, чтобы определить, что размещение воздуховодного устройства является правильным и вызывает информационное сообщение «Воздуховод В ПОРЯДКЕ», которое будет отображаться. В этом примере информационное сообщение «Воздуховод В ПОРЯДКЕ» отображается на индикаторе выполнения 60 и на зеленом поле 54 состояния воздуховода. Врач или медицинский работник теперь знает, что интубация была успешно расположена в трахее, а не в пищеводе или в другом месте в горле.

На Фиг. 9 приведен пример дисплея состояния воздуховода согласно настоящему изобретению, в котором устройство воздуховода неправильно расположено в пищеводе. Видно, что дисплей 90 сигнала СО2 не показывает различимых сигналов вдохов. Индикатор 60 выполнения начался с желтого цвета и через 5 секунд оттенок начал меняться в сторону красного. Индикатор выполнения постепенно становился оранжевым в середине временного интервала и двигался к отчетливому красному цвету к концу двадцатисекундного периода анализа. На показанной отметке времени в двадцать секунд, поле 54 состояния воздуховода также отчетливо красного цвета. В это время автоматизированная программа выносит определение, что размещение воздуховода является неправильным и отображает предупреждение «Проверьте Воздуховод». В этом примере предупреждение «Проверьте Воздуховод» отображается как на индикаторе 60 выполнения, так и на красном поле 54 состояния воздуховода, как показано на Фиг. 10.

На Фиг. 11 представлен другой пример дисплея состояния воздуховода согласно настоящему изобретению, в котором действительный вдох, на что указывает зеленая точка 80', был определен в момент времени 11,3 секунды, как указывает зеленая полоса 80. Это вызывает, по истечении времени 11,3 секунды, следующие две секунды индикатор 60 выполнения отображаться зеленым цветом. До момента времени 11,3 секунды индикатор выполнения был желтым с тенденцией в сторону красного. После выявления действительного вдоха индикатор 60 выполнения затем меняется на зеленый в течение следующих двух секунд, так же как и поле 54 состояния воздуховода. Двухсекундный зеленый интервал 66 индикатора 60 выполнения указан на Фиг. 12. Но так как никакого другого истинного вдоха не идентифицируется, то согласно этому индикатор выполнения меняется на желтый, как указано в 67, и стремится к красному к концу двадцатисекундного интервала, как указано в 68, так же как и поле 54 состояния воздуховода. Окончательное решение о размещении воздуховода автоматизированной программе сделать не удается, потому что ни секунды действительного вдоха не было обнаружено, и предупреждение «Проверьте Воздуховод» отображается для пользователя, как показано на Фиг. 12. Сигнал СО2 этого примера таков, как у пациента, который перенес интубацию пищевода, а не успешную интубацию трахеи.

Приведенные выше примеры показывают различные способы отображения пользователю в режиме реального времени хода проверки воздуховода и успешного или неудачного размещения. В сконструированном варианте осуществления могут быть использованы различные варианты форматов отображения, в отдельности или в комбинации по решению разработчика системы. На мониторе-дефибрилляторе MRx, например, только сигналы СО2 представляются в графическом виде, без полос 80 или точек 80' проверки достоверности, так как цвета индикатора 60 выполнения передают по существу ту же информацию. Другие реализации могут выбрать отображение либо динамически обновляемого индикатора 60 выполнения или индикатор 54 состояния воздуховода с меняющимся цветом, по усмотрению разработчика.