Система поддержания оптимального уровня гемодинамических параметров пациента при хирургическом вмешательстве
Полезная модель относится к области медицина и в частности к процессу анестезии, и предназначено для повышения ее эффективности, при хирургических вмешательствах. Компьютер с программой автоматической обработки медицинских данных, четыре шприцевых дозатора для ввода обезболивающего, релаксанта, нейролептика и гипнотика управляемых программным обеспечением. В систему дополнительно введены: процессорный модуль, монитор основных гемодинамических параметров, модуль измерения давления, датчик давления манжета, датчик давления инвазивный, модуль измерения кардиологических параметров, кардиологические электроды, фонокардиомикрофон, модуль измерения сатурации кислорода, датчик пульсоксиметрии, модуль измерения вязкости крови и гемотокрита, датчик пульсовой волны, электроды слуховых потенциалов, модуль измерения слуховых потенциалов, излучатель акустического стимула, датчик ускорения (аксилирометр), модуль контроля нейро-мышечной блокады, электроды электронейростимуляции (ЭНС), модуль сбора данных и управления шприцевыми дозаторами, модуль измерения содержания CO2, блок бесперебойного питания On-Line, собранные на отдельных платах и соединенные с процессорными модулями по USB шине через модуль сбора данных и управления шприцевыми дозаторами. 1 нез. п. ф-ы, 4 зав. п. ф-а, 1 ил.
Полезная модель относится к области медицина и в частности к процессу анестезии, и предназначена для повышения ее эффективности, при хирургических вмешательствах.
Известно устройство для программно-управляемой инфузии препаратов для поддержания внутривенной анестезии «FM-Controller» (B/BRAUN, Германия) [1] Основным существенным недостатком известного устройства является невысокая достоверность, так воздействие на пациента формируется исходя из данных анализа только одного параметра (содержания пропофола), регуляция по концентрации в крови. Ввод двух других препаратов происходит по заданному профилю исходя из фармакокинетических характеристик препаратов, на основе компьютерных фармакокинетических программ («STANPUMP», «RUGLOOP»), или исходя из практического опыта. Известное устройство не может учитывать индивидуальных особенностей пациента (индивидуальную восприимчивость и реакцию на тот или иной препарат).
Известно также устройство для контроля и управления физиологическими параметрами пациента, содержащее компьютер с программным обеспечением, плату управления, блок сопряжения с ЭВМ четыре шприцевых дозатора для ввода обезболивающего, релаксанта, нейролептика и гипнотика, анестезиологический монитор, блок регистрации биспектрального индекса, блок регистрации мышечного тонуса и блок регистрации вызывных слуховых потенциалов, соединенных для обмена данными 8-портовой платой RS-232 для шины РС/104, при этом управляющее воздействие на шприцевые дозаторы передается через плату управления. [2]
Основным существенным недостатком данного аналога, являющегося ближайшим к заявленному техническому решению прототипом, является высокая стоимость устройства, так как в его состав входит, ряд отдельных дорогостоящих приборов: анестезиологический монитор, блок регистрации биспектрального индекса, блок регистрации мышечного тонуса, блок регистрации вызывных слуховых потенциалов. Кроме того к недостаткам прототипа следует отнести точность определения текущих гемодинамических параметров, зависящую от примененного оборудования и алгоритмов, используемых производителями. Так некоторые параметры по мнению производителя носят промежуточный характер и не выводятся, некоторые выводится только на дисплей и не доступны через встроенный интерфейс.
Главной задачей решаемой заявленным техническим решением является возможность воздействовать на пациента выбранными анестезиологическими препаратами с целью поддержания заданных гемодинамических параметров на определенном уровне с высокой степенью точности.
Поставленная задача достигается в полезной модели за счет дополнительного введения в систему процессорного модуля, монитора основных гемодинамических параметров, модуля измерения давления с датчиком давления манжета и датчиком давления инвазивным, модуля измерения температуры с датчиком температуры, модуля измерения кардиологических параметров с кардиоэлектродами и фонокардиомикрофоном, модуля измерения сатурации кислорода с датчиком пульсоксиметрии, модуля измерения вязкости крови и гематокрита с датчиком пульсовой волны, модуля измерения слуховых вызывных потенциалов с электродами слуховых потенциалов и излучателем акустического стимула, модуля контроля нейро-мышечной блокады с датчиком ускорения и электродами электронейростимуляции, модуля измерения содержания CO2, с датчиком содержания CO2, блока бесперебойного питания On-Line, собранных на отдельных платах и соединенные с процессорными модулями по USB шине через модуль сбора данных и управления шприцевыми дозаторами. Кроме того поставленная задача решается за счет оснащения модуля сбора данных и управления шприцевыми дозаторами, высокоскоростной последовательной шиной данных, соединенной с модулями: измерения давления, модулем измерения кардиологических параметров, модулем измерения сатурации кислорода, модулем измерения вязкости крови и гематокрита, модулем измерения слуховых вызывных потенциалов, модулем контроля нейро-мышечной блокады, а также соединение монитора основных гемодинамических параметров, с модулем сбора данных и управления шприцевыми дозаторами через процессорный модуль и высокоскоростную шину USB.
Ни из патентной и специальной медицинской литературы, а также практики здравоохранения неизвестно о наличии системы поддержания оптимального уровня гемодинамических параметров пациента при хирургическом вмешательстве, идентичной заявленной, что дает основание сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «Новизна». Изложенная выше совокупность существенных признаков - существенные отличия нова и обеспечивает при реализации получение технического результата, т.к. связана с ним причинно-следственной связью. При этом рассматриваемые существенные признаки являются причиной для получения технического результата - следствие.
Вся совокупность существенных признаков может быть неоднократно реализована с получением запланированного полезной моделью результата, что дает основание сделать правомерный вывод о соответствии заявляемого решения критерию «промышленная применимость».
Заявленная полезная модель апробирована на базе отделения анестезиологии и реаниматологии негосударственного учреждения здравоохранения медико-санитарная часть, клиника анестезиологии и реаниматологии АГМА.
Заявляемое техническое решение поясняется структурной схемой
Система состоит из следующих элементов: датчик давления манжета 1, датчик давления инвазивный 2, датчик температуры 3, кардио электроды 4, фонокардиомикрофон 5, датчик пульсоксиметрии 6, датчик пульсовой волны 7, электроды слуховых потенциалов 8, излучатель акустического стимула 9, датчик ускорения (аксилирометр) 10, электроды ЭНС 11, датчик содержания CO2 12, модуль измерения давления 13, модуль измерения температуры 14, модуль измерения кардиологических параметров 15, модуль измерения сатурации кислорода 16, модуль измерения вязкости крови и гематокрита 17, модуль измерения слуховых вызывных потенциалов 18, модуль измерения нейро-мышечной блокады 19, модуль измерения содержания CO2, 20, шприцевой дозатор для ввода обезболивающего 21, шприцевой дозатор для ввода релаксанта 22, шприцевой дозатор для ввода нейролептика 23, шприцевой дозатор для ввода гипнотика 24, модуль сбора данных и управления шприцевыми дозаторами 25, процессорный модуль - 1 26, монитор комплексной анестезиологической информации 27, монитор основных гемодинамических параметров 28, процессорный модуль - 2 29, блок бесперебойного питания On-Line 30.
В системе (процессорные блоки 26 и 29) реализованы на базе одноплатного компьютера EPIC CPC800-02
Система работает следующим образом: после подачи питания начинается загрузка программного обеспечения в процессорные модули 26 и 29. Система входит в режим тестирования. Происходит обмен данными между модулями 25-26 и 25-29. Модуль 25 контролирует работоспособность процессорных модулей 26 и 29. Если загрузка и тестирование процессорных модулей успешно завершено начинается следующий этап - проверка шприцевых дозаторов модули 21, 22, 23, 24, при возникновении аварийных ситуаций выводятся служебные сообщения для их разрешения. Затем происходит опрос модулей 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 в ходе которого определяется их работоспособность, проверяется состояние датчиков и электродов. Допускается работа устройства без датчиков 3, 4, 5, 7, 9, 10, 11, 12. При этом, снижается точность регулирования и уменьшается функционал устройства.
Данные тестирования через модуль 25 поступают в модуль 26, где становятся доступными для обработки. Данные проверяются программой и если их значения соответствуют заданным параметрам, система выходит из режима тестирования, в противном случае выводятся сообщения об ошибках и краткая информация о путях решения возникшей проблемы, при необходимости предлагается выполнить ряд простых инструкций для калибровки соответствующих модулей. После калибровки программа переходит в основной режим, в противном случае выводится сообщение об ошибке. Предлагается просмотреть параметры сигнализации, сделать соответствующие уточнения, просмотреть виды датчиков подключенных к системе и прошедших калибровку. Далее врач анестезиолог, следуя указаниям ПО, загружает данные о пациенте, при необходимости вводит недостающую информацию и выбирает препараты для проведения анестезии. ПО позволяет вводить в базу данных системы новые препараты. Исходя из выбранных препаратов, текущих показателей гемодинамики и собственной «базы знаний» ПО производит расчет, включающий в себя подбор дозировки, выбор скорости введения препарата и построение графика интегральной номограммы. График интегральной номограммы, выбранные врачом тренды и текущие гемодинамические параметры выводятся на монитор - комплексной анестезиологической информации. Система исходя из текущих данных формирует управляющее воздействие (производится формирование управляющего сигнала на шприцевые дозаторы для ввод расчетного объема препарата с расчетной скоростью). При увеличении скорости изменения какого-либо параметра выше установленной нормы (настройки полей в листе сигнализации), или при достижении им какой-то заранее установленной величины система сигнализирует об этом врачу.
Система обеспечивает в период проведения анестезии регистрацию и запись (в реальном времени) гемодинамических и физиологических параметров пациента, данных о текущей скорости и объеме введенного препарата. Эти данные по окончанию операции передаются на госпитальный сервер баз данных (поддерживается протокол HL7) и будут доступны врачу анестезиологу для анализа и формирования анестезиологической карты на своем ПК. Система может работать в составе телемедицинского комплекса, передавая телеметрическую информацию по отдельному каналу связи.
Система мобильна, компактна и может быть легко транспортирована вместе с пациентом из оперблока в палату интенсивной терапии. Благодаря примененному одноплатному компьютеру и отсутствию дополнительных блоков (анестезиологический монитор, блок регистрации биспектрального индекса, блок регистрации мышечного тонуса, блок регистрации вызывных слуховых потенциалов.) удалось снизить энергопотребление системы. При отсутствии сетевого напряжения не происходит заряда аккумуляторной батареи установленной внутри блока 30. От полностью заряженной батареи система сохранит работоспособность в течение 12 часов.
Система снижает количество относительных противопоказаний к оперативному вмешательству у пациентов среднего и пожилого возраста, также способна предотвратить развитие критических осложнений во время анестезии, повышая тем самым ее безопасность. Система способна предоставить уникальный материал для научных работ по изучению воздействия различных анестезиологических препаратов на организм, позволяет детально изучить фармакодинамические свойства используемых веществ.
По сравнению с прототипом система обладает следующими преимуществами:
1) наносит более точное управляющее воздействие так как позволяет дополнительно в расчетах использовать параметры полученные при обработке сигналов с датчиков, среди них: скорость пульсовой волны, уровень гематокрита, время систолы, время диастолы, содержания углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе, применить различные методики для расчета сердечного индекса и других гемодинамических параметров.
2) улучшена надежность системы, при возникновении сбоя в работе процессорного модуля 26 (сбой питания, выход из строя элементов модуля и т.д.) модуль 25 передает ведущие функции управления процессорному модулю 29. При этом несколько ограничится функционал системы (для врача будут доступны критически важные гемодинамические параметры выводимые системой на монитор основных гемодинамических параметров), система сохранит управление шприцевыми дозаторами. При необходимости врач может управлять дозаторами посредством их органов управления. После устранения сбоя, модуль 25 вернет процессорному модулю 26 управление и восстановит полный функционал системы.
3) удалось исключить влияние мощных импульсов электронейростимуляции на результаты измерения кардиологических параметров и слуховых вызывных потенциалов, устранены возникающие при этом на анестезиологическом мониторе артефакты и ложное срабатывание системы сигнализации, за счет организации дополнительной связи между модулем контроля нейро-мышечной блокады и модулями измерения слуховых вызывных потенциалов, и модулем измерения кардиологических параметров.
4) значительно снижена себестоимость системы за счет исключения следующих дорогостоящих блоков: анестезиологического монитора, блока регистрации биспектрального индекса, блока регистрации мышечного тонуса, блока регистрации вызывных слуховых потенциалов.
Источники информации
1. Статья программно-управляемая инфузия препаратов «FM-Controller» для поддержания внутривенной анестезии И.А.Козлов, С.В.Воронин, Т.А.Виткалова, Д.В.Вершута ГУ НИИ трансплантологии и искусственных органов МЗ РФ, Вестник интенсивной терапии, 2004, N5.
2. Патент на полезную модель 
88963 от 27.11.2009 г
1. Система поддержания оптимального уровня гемодинамических параметров пациента при хирургическом вмешательстве, содержащая одноплатный компьютер EPIC CPC800-02 с программой автоматической обработки медицинских данных, четыре шприцевых дозатора для ввода обезболивающего, релаксанта, нейролептика и гипнотика, управляемых программным обеспечением, отличающаяся тем, что в ней дополнительно установлены модули: процессорный модуль, монитор основных гемодинамических параметров, модуль измерения давления с датчиком давления манжета и датчиком давления инвазивным, модуль измерения температуры с датчиком температуры, модуль измерения кардиологических параметров с кардиоэлектродами и фонокардиомикрофоном, модуль измерения сатурации кислорода с датчиком пульсоксиметрии, модуль измерения вязкости крови и гематокрита с датчиком пульсовой волны, модуль измерения слуховых вызывных потенциалов с электродами слуховых потенциалов и излучателем акустического стимула, модуль контроля нейромышечной блокады с датчиком ускорения и электродами электронейростимуляции, модуль измерения содержания CO2 с датчиком содержания CO2, блок бесперебойного питания On-Line, собранные на отдельных платах и соединенные с процессорными модулями по USB шине через модуль сбора данных и управления шприцевыми дозаторами.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в ней модуль сбора данных и управления шприцевыми дозаторами оснащен высокоскоростной последовательной шиной данных, соединенной с модулями измерения давления, модулем измерения кардиологических параметров, модулем измерения сатурации кислорода, модулем измерения вязкости крови и гематокрита, модулем измерения слуховых вызывных потенциалов, модулем контроля нейромышечной блокады.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в ней монитор основных гемодинамических параметров соединен с модулем сбора данных и управления шприцевыми дозаторами через процессорный модуль и высокоскоростную шину USB.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что в ней установлена дополнительная связь между модулем контроля нейромышечной блокады, модулем измерения слуховых вызывных потенциалов и модулем измерения кардиологических параметров, что исключает возможность возникновения на анестезиологическом мониторе артефактов и ложное срабатывание системы сигнализации.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что установленный в ней модуль измерения содержания CO2 , подключенный к модулю сбора данных и управления шприцевыми дозаторами через высокоскоростную последовательную шину, обеспечивает контроль содержания углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.
