Устройство интенсивного наблюдения заТяжЕлОбОльНыМи Советский патент 1981 года по МПК A61B5/00 

ствий. Устройства отображения; блок представления визуальной информации, преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный п нифро-печатающий блок. К вспомогательным устройствам относятся интерфейс связи, таймеры, генератор тактовых импульсов, блок команд оиератора. Кроме того, устройство содержит блок формироваиия команд и блок сигнализапип (2.

При работе известного устройства в режиме иепрерывного слежения производится заиись динамических приращений вектора состояния больного в запоминающий блок. Вектор состояния - это совокуиность параметров, описывающих состояние организма в текущий момент. Каждый из параметров может принимать одно из нескольких значений, например, от О до 9, в соответствии с кодировочной таблицей, пример которой приведен в табл. I. Векторы состояиия разделены на классы. Для случая реанимационных больных первый клаес образуют вектора состояния выживших больных. Выбор лечебного фактора производится по командам оператора па основании аиалпза ииформации в запоминающем устройстве динамических приращений вектора состояния. Однако в процессе работы устройства может возникнуть резкое ухудшение состояния больного, которое находит отражение в изменении вектора состояния, нричем известное устройство не реагирует на эту ситуацию.

Резкому ухудшению состояния больного, как иравило, предшествуют измеиения отдельных физиологических параметров к пределах, которьге еще не вызывают сигпала т)евоги. Однако при совокугп ой оценке изменения вектора состояния можно нрогнозировать исход заболевания на различные сроки. Прогноз улучшает обслуживание больных, предуиреждает врача о возможном ухудшении состояния больного. Второе применение прогноза но изменениям вектора состояния больного связано с ироблемой выработки статистически достоверного сигнала тревоги по комплексу параметров. Критерии выдачи еигнала тревоги .Ч.ОЛЖНЫ динамически корректироваться.

. Необходимо учитывать, что измеиеиие отдельных нараметров также имеет ирогностическое значение. Например, некоторые нризнаки сигнала ЭКГ, полученные в результате статистической обработки, могут прогнозировать развитие емертельпых осложнений (острых состояний). С другой стороиы, результаты обработки кардиосигнала являются одним из сложных признаков, который входит в состав вектора состояния.

Таким образом, известное устройство не обеспечивает прогноза состояния больного

и выработки статистически достоверного сигнала тревоги.

Целью изобретения является обеспечение формирования своевременного лечебиого воздействия на больного путем выработки прогноза по результатам анализа соетояния его, а также формирования статистическ. достоверного на данный момент си1нала тревоги.

Поставленная цель достигается тем, что Б устройство, содержащее датчики биоинформации, усилитель, коммутатор аналоговых с гналов, аналого-цифровой иреобразователь, коммутатор- дискретной информации, формирователь вектора еосгояния с блоком постояииых даиных, суммарный заноминающий блок, блок представления впзуальиой информации, иреобразователь двоичного кода в двоично-десятичной и

цифро-иечатающий блок, соединеиные последовательно блок выбора оптимального лечебного фактора, выходы которого еоедипены с интерфейеом связи, блоком набора допустимых лечебных воздействий и исиолпительным механизмом, таймер, генератор тактовых импульсов и блок команд оператора, подключенные ко входам блока формироваиия команд, а также блок сигнализации, прп этом вход блока выбора оптимального лечебного фактора соединен с выходом суммарного запоминающего блока, а выход блока набора допустимых лечебных воздействий со вторым входом исполнительного механизма, введены анализатор амнлитуд электрокардиограммы и блок выделения прогностических сигпалов, соединеиные последовательио, блок анализа ииформации и блок динамической корректировки, иричем блок анализа ипформации еостоит из блоков медицинской па мяти, пороговой схелты, блока аиалнза реакций, еоединеиных иоеледовательио и блока еигиализании, а блок дииамической корректировки состоит из блока выбора

ьекторов состояний, заиом11наюи1его блока векторов нервого клаеса и заиоминающего блока векторов второго класса, решающего блока и блока перезаписи информации, соединенных последовательио, причем перпые входы блоков медицинской памяти в блоке анализа информации соединены с выходом формирователя вектора состояния, вторые входы блоков медицинской иамяти соединены с соответствующими выходами блока формирования команд, а третьи входы блоков медицинской гамяти подключены к вы.ходу блока перезаписи в блоке динамической корректировки, выход блока анализа реакций подключен через блок выбора векторов состояний к входам блока заиоминання векторов первого класса и блока запоминания векторов второго класса, выходы которых соединены е соответетвующими входами )ец1ающего

блока, а второй вход блока векторов состояний соединен с выходом суммарного запоминающего блока, причем выход блока сигнализации соединен с вторым входом блока выбора оптимального лечебного фактора, первый вход блока сигнализации подключен к выходу пороговой схемы, а второй вход к выходу блока выделения прогностических сигналов и к входу формирователя вектора состояний, н вход анализатора амплитуд электрокардиограммы подключен к выходу коммутатора дискретной информации. На чертеже изображена структурная схема устройства интенснвного наблюдения за тяжелобольными. Устройство интенсивного наблюдения за тяжелобольными содержит колодку 1 датчиков, датчики 2 бионнформацни, усилитель 3, коммутатор 4 аналоговых сигналов, аналого-цифровой преобразователь 5, коммутатор 6 дискретной информации, анализатор 7 амплитуд электрокардиограммы, блок 8 выделения прогностических сигналов, формирователь 9 вектора состояния, блок 10 представления визуальной информации, преобразователь 11 двоичного кода в двончно-десятичпый, цифро-печатающий блок 12, блок 13 выбора оптимального лечебного фактора, интерфейс 14 связи, блок 15 набора допустимых лечебных воздействнй, исполнительпый механизм 16, тай.мер 17, блок 18 формирования команд, генератор 19 тактовых импульсов, блок 20 команд оператора, блоки 21 медицинской памяти, пороговая схема 22, блок 23 сигнализации, блок 24 анализа реакций, блок 25 выбора векторов состояния, запоминающий блок 26 векторов nepisoro класса, запоминающий блок 27 векторов второго класса, решающий блок 28, блок 29 перезаписи информации, блок 30 постоянных данных, суммарный запоминающий блок 31, блоки 21, 23, 24 и схема 22 составляют блок анализа информании, а блоки 25, 26, 27, 28, 29 объединяются в блок динамической корректировки медицинской памяти. Колодка 1 датчиков последовательно соединена с датчиками 2. усилителем 3, коммутатором 4 аналоговых сигналов, аналого-цифровым преобразователем 5, коммутатором 6 дискретной информации. Последний соединен с формирователем 9 вектора состояния, анализатором 7 амплитуд и блоком 10 представления визуальной информации. Блок 30 ностоянных данных соединен с формирователем 9 вектора состояния, который последовательно соединен с блоком анализа информации, блоком динамической корректировки медицинской памяти и суммарным запоминающим блоком 31. Конкретно, формирователь 9 вектора состояния соединен с блоками 21 медицинской памяти, которые соединены с пороговой схемой 22, соединенной с блоком 23 сигнализации и блоком 24 анализа реакций. Блок 23 сигнализации связан с блоком 13 выбора оптимального лечебного фактора, выходы которого соединены с блоком 15 набора допустимых лечебных воздействий, исполнительным механизмом 16 н интерфейсом 14 связи. Блок 25 выбора векторов состояния соединен с суммарным запоминающим блоком 31, блоком 24 анализа реакций и запомииающими блоками 26, 27 векторов первого и второго классов, которые соединены с рещающим блоком 28 и блоком 29 перезаписи ииформации, соединенным с блоками 21 медицинской памяти. Анализатор 7 амплитуд соединен с блоком 8 выделения прогностических сигналов, который соединеп с блоком 23 сигнализации н формирователем 9 вектора состояния. Блок 10 представления визуальной информации, преобразователь 11 двоичного кода в двоично-десятичный и цифро-печатающий блок 12 соединены последовательно. Таймер 17, блок 18 формирования команд, генератор 19 тактовых импульсов и блок 20 команд оператора являются вспомогательными, причем блок 18 формирования команд соединен с блоками 21 медицинской памяти. Устройство работает следующим образом. Блоки медицинской памяти содержат информацию в виде коэффициентов прогностической Л1атрицы и коэффициентов линейной формы уравнения регрессии. Прогностическая матрица А {a;y) содержит р(1) коэффициенты а,; - In -|-, где i - номер признака, j - градация признака, Р.. - частота ноявления j-того значения i-Toro признака в первом классе, - частота появления j-того значения i-Toro признака во втором классе. В простейшем случае первый класс образуют векторы состояния умерших больных, а второй класс образуют векторы состояния выживщих больных. Коэффициенты aij образуются на основании обработки массивов верифицированных историй болезни, выбранных для данного заболевания, нанрнлтер травматиков, на характерны моменты заболевания, например для травматиков на момент оказания первой помощи, после оказания первой по Ю1ци, на исходе первых суток и т. д. Для принятия решения но нрнзнакам, образуюн|нм вектор состояния (xi, ..., х,, ), вычисляется сумма коэффициентов S v а,-у. По значенню суммы S судят об / 1 исходе заболевания: если 1, то исход неблагоприятный, если S М 2, то исход благоприятный, если Vll S М 2, то решение о прогнозе исхода не принимается. М 1 и М 2 - пороги, которые являются функцией заданной точности прогнозирования н зависят от объема клинического материала. Пороги М 1 и М 2 заранее вычисляются -и уточняются экспериментально. Сумма S вычисляется в пороговом устройстве 22, причем при первом и третьем исходе выдается сигнал тревоги на блок 23 сигнализации, или не выдается такой CHJ-нал, а в блоке 24 анализа реакций подтверждается или не подтверждается правильность выдачи сигнала тревоги. В связи с тем, что устройство предназначено для использования в отделениях реанимации-анестезиологии и интенсивной терапии, выбор признаков для прогностической матрицы ориентирован на такие признаки, которые позволяют обнаружить внезапную остановку сердца или предупредить о такой угрозе. Такими, признаками являются; частота пульса, частота дыхания, температура тела, артериальное давление систолическое и диастолическое, сигнал ЭКГ. Диапазон изменения признака можно условно разделить на ряд подциапазонов. Пример кодировочиой таблицы, в которой приведено разграничение признаков для прогностической матрицы, приведен в табл. 1. На основании обработки с помощью ЭВМ историй болезни получены прогностические матрицы А для травматических больных на момент оказания первой помощи. Пример такой прогностической

Т а б л и ц а матрицы, содержащей коэффициенты матрицы А -- { Яу) для прогноза на 5 ч приведен в табл. 2. Второй тип медицинской памяти, который записывается в блоки 21,. может быть представлен в виде коэффициентов линейной формы У У. а,х/ +ао, ;-1 коэффициенты множественной регрессии; Х; -градация признака, которая может принимать некоторое значение. В блоки 21 медицинской памяти могут быть записаны другие виды коэффициентов, полученные в результате различиы.х видов математической обработки клиничгского материала. Например, в качестве медицинской памяти могут использоваться коэффициенты многофакторного дисперсионного комплекса или условные вероятности заболевания при наличии данного признака. Все виды медицинской памяти записываются в блоки 21 предварительно. В пороговой схеме 22 хранятся пороги М I и М 2 для каждого блока 21 медицинской памяти, производится вычисление суммы 2 а и сравнение с соответствующими порогами.

Признак

2 3 4 5 6

Таблица 2 Вектор состояния передается на блоки медицинской памяти периодически. Период задается по команде оператора и сигнала таймера 17. По этим же сигналам производится запись вектора состояния в суммарный запоминающий блок 31. Анализатор амплитуд ЭКГ-сигнала позволяет получить распределение биопотенциалов сердца, которое, как известно, дает возможность регистрировать все те изменения, которые на ЭКГ выражаются деформацией нормальной кривой: изменением полярности зубцов, уширением комплекса ORS, углублением отрицательных зубцов. Прогностическим значением обладают такие числовые характеристики функции распределения, которая имеется на выходе анализатора 7 как мода, ее численное значение, месторасположение и наличие второй моды. Блок 8 выделения прогностических сигналов контролирует числовые характеристики. Выдача сигнала тревоги блоком 23 происходит в следующих случаях, если: численное значение главной моды составляет более 0,7 или менее 0,5 от общего количества проанализированных значений амплитуд; место главной моды смещено в сторону старших разрядов гистограммы, начиная с половинного значения (например, 5, 6, 7... 12 разряды при 12 классах гистограммы); наличие второй моды в любом классе, если она достига1ет 3/4 от величины главНОИ моды. Помимо- этого контролируется размах сигнала ЭКГ. Блок 8 обеспечивает выдачу сигнала тревоги, если размах ЭКГ-сигнала менее 0,3 мВ. Перечисленные числовые характеристики функции распределения биопотенциалов сердца являются составной частью вектора состояния больного Блок динамической корректировки медиципской памяти обеспечивает корректировку содержимого блоков 21 медицинской памяти по мере накопления клинической информацин в .суммарном запоминающем блоке 31. В соответствии с содержанием блоков медицинской ламяти из суммарного запоминающего блока 31 осуществляется выборка векторов состояния под управлением блока 25 выбора векторов состояния, причем выборка производится по типу заболевания, на характерные моменты заболевания, по сроку прогноза. После записи векторов состояния, относящихся к первому и второму классам, в запоминающие блоки 26 и 27 производится подсчет коэффициентов прогностических матриц Зг/ In в решающем блоке 28, которые с помощью лока 29 перезаписи информации записыаются в блоки 21 медицинской памяти. Физиологическая информация о состояии больного с колодки 1 датчиков, снятая помощью датчиков 2, после усиления и нормирования в усилителе 3 и прохождения через коммутатор 4 поступает на вход налого-цифрового преобразователя 5 и далее на коммутатор 6 дискретной информации, с выхода которого информация поступает на анализатор 7 амплитуд, блок 10 представления визуальной информации и формирователь 9 вектора состояния. Постоянные данные из блока 30 поступают на другой вход формирователя 9 ве ктора состояния. В режиме интенсивного наблюдения, векторы состояния из формирователя 9 подаются на вход суммарного запоминающего блока 31, а также на входы блоков 21 медицинской памяти, выходы которых соединены с пороговой схемой 22, в котором г роизводится вычисление прогностической суммы и сравнение с порогами М 1 и М 2. случае выхода прогностической суммы за один из порогов М 1 или М 2, а также в случае отказа от принятия решения срабатывает блок 23 сигнализации, запускающее блок 13 выбора оптимального лечеб фактора, блок 15 набора лечебных факторов и исполнительный механизм 16, с помощью которого производится лечебное вoздeйcJBиe. Обращение к блоку анализа реакций производится непосредственно от порогового блока. Выбор блока медицинской памяти или их последовательности производится по командам от блока 18 формирования команд. Выход блока 24 анализа реакций является в то Же время выходом блока анализа информации, связанного через вход блока 25 выбора вектора состояния с блоком динамическои корректировки. В режиме динамической корректгтровкп медицинской памяти из суммарного запоминающего блока 31 в блоке 25 выбираются вектора состояний, относящихся к первому и второму классам по командам от блока 24 анализа реакций. Векторы записываются в запоминающие блоки 26, 27 векторов первого или второго классов, поступают в решающий блок 28, где производится вычисление элементов прогностической матрицы и далее на блок 29 перезаписи информации, который обеспечивает корректировку информации в блоках 21 медицинской памяти. Таким образом, с одной стороны информация из блока 31 поступает одновременно на блок 10 и блок .13 выбора оптимального лечебного фактора, а с другой стороны подвергается дополнительной обработке в блоке динамической корректировки, Сигнал ЭКГ с выхода коммутатора 6 дискретной информации поступает па ана лизатор 7 амплитуд, выход которого соеди пеп с блоком 8 выделения прогностических сигналов, который при пеблагоприятпом прогнозе включает блок 23 сигнализации и цепь лечебного воздействия, включающую блоки 13, 14, 15 и исполнительный механизм 16. При отсутствии признаков неблагоприятного прогноза числовые характеристики распределения амплитуд ЭКГ-сигнала входят составной частью в вектор состояния в формирователе 9 вектора состояния. Команды управления, вырабатывающиеся в блоке 18 формирования команд, синхронизированы с временными характеристиками применяемых воздействий, определяемыми набором таймера 17. Интерфейс 14 связи обеспечивает обмен информацией с управляющей вычислительной машиной. Таймер 17, блоки 18, 20 и генератор 19 обеспечивают опрос и формирование векторов состояния с заданными интервалами (ЭКГ, частота пульса и т. д.). Блок 10 представления визуальной информации позволяет оператору контролировать работу устройства. В преобразователе 11 двоичного кода в двоично-десятичный осуществляется стыковка с цифро-печатающим блоком 12, которое регистрирует информацию о процессе лечения. В результате проведенных эксперимептов установлено, что для реанимационных больных наиболее рационально прогнози рование на 1 и 5 ч, однако реальное устройство допускает прогнозирование и на 24, 120 и 240 ч. Вектор состояния формируется по различному числу признаков: 39, 17, 15, 10, 6 и 5 в зависимости от класса заболевания и состояния больного. Период формирования векторов состояния и оценки ЭКГ производится один раз в 2 мин или в другие сроки по указанию врача. Период выработки прогноза и его вид в зависимости от заболевания также назнача ется врачом. Динамическая корректировка медицинской памяти производится по мере накопления клинического материала, по не реже одного раза в неделю. Сигналы тревоги выдаются на блоки сигнализации, размещенные в помещеннях для дежурного .медицинского персонала. Ряд блоков устройства: суммарный запоминающий блок, решающий блок, блоки медицинской памяти и некоторые другие могут быть выполнены на базе ЭВМ типа «Минск-32. Таким образом, поскольку в устройстве производится динамическая корректировка критерия прогноза и критерия сигнала тревоги, а также обработка сигнала ЭКГ, предназначенная для выделения признаков, имеющих самостоятельное прогностическое значение и входящих составной частью в вектор состояния больного, в устройстве обеспечивается главная цель: выработка прогноза по результатам анализа вектора состояния больного с выдачей статистически достоверного на данный момент сигнала тревоги. В результате повыщается качество обслуживания больного, облегчается труд врача, так как ряд монотонных многократно повторяющихся функций по оцеике информации, постунающей от больного, передается устройству, которое вырабатывает сигналы тревогр при неблагонриятном прогнозе. Помимо этого повыщается оперативность обслуживания больных. Содержимое блоков медицинской памяти динамически корректируется, что обеспечивает необходимое качество работы устройства. Формула изобретения Устройство интеисивного паблюдеиия за тяжелобольными, содержащее датчики биоинформации, з силитель, коммутатор аналоговых сигналов, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор дискретной информации, формирователь вектора состояния с блоком постоянных данных, суммарный запоминающий блок, блок представления визуальиой информации, преобразователь двоичного кода в двоичио-десятичный и цифро-печатающий блок, соединенные последовательно, блок выбора оптимального лечебного фактора, выходы которого соединены с интерфейсом связи, блоком набора допустимых лечебных воздействий и исполнительным механизмом, таймер, генератор тактовых импульсов и блок команд оператора, подключенные к входам блока формирования команд, а также блок сигнализации, при этом вход блока выбора оптимальиого лечебного фактора соединен -с выходом суммарного запоминающего блока, а выход блока набора допустимых лечебных воздействий с вторым входом исполнительного механизма, отличающееся тем, что, е целью формирования своевременного лечебного воздействия на больного путем выработки прогноза по результатам анализа состояния его, а также, формирования статистически достоверного на данный момент сигнала тревоги, в устройство введены анализатор электрокарднограммы и блок выделения прогностических сигналов, соединеные последовательно блок анализа инфорации и блок динамической корректировки, причем блок анализа информации состоит из блоков медицинской иамяти, пороговой схемы, блока анализа реакций, соединепиых последовательно, а блок динамической корректировки состоит из блока выбора векторов состояний, запоминающего блока векторов первого класса и запоми}1ающего блока векторов второго класса, рещающего блока и блока перезаписи ииформации, соединенных последовательно. причем первые входы блоков медицинской памяти в блоке анализа информации соединены с выходом формирователя вектора состояния, вторые входы блоков медицинской памяти соединены с соответствующими выходами блока формирования команд, а третьи входы блоков медицинской памяти подключены к выходу блока перезаписи з блоке динамической корректировки, выход блока анализа реакций подключен через блок выбора векторов состояний к входам блока запоминания векторов первого класса н блока запоминания векторов второго класса, выходы которых соединены с соответствуюп1,ими входами решающего блока, а второй вход блока выбора векторов состояний соединен с выходом суммарного запоминающего блока, причем выход блока сигнализации соединен с вторым входом блока выбора оптимального лечебного фактора, первый вход блока сигнализации подключен к выходу пороговой схемы, а второй вход к выходу блока выделения прогностических сигналов и к входу формирователя вектора состояний, и вход аналнзатора амплитуд электрокардиограммы подключен к выходу коммутатора дискретной информации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Иерархическая система интенсивного наблюдения на базе мини-компыоторов. Экспресс-информация В НИМИ. Серия «Меднцииская техника, 1977, № 7, с. 17-27. 2.Фролов А. Б. и др. Автоматизированное унравление лечением. «Медицинская техника, 1977, № 4, с. 5-9 (прототип).