DE69800637T2

DE69800637T2 - Auswahl von Grenzwerten für Patientenüberwachungssysteme

Info

Publication number: DE69800637T2
Application number: DE69800637T
Authority: DE
Inventors: Philipp Heusel; Nikolai Marinow; Rainer Schluess
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2001-08-30
Anticipated expiration: 2018-08-08
Also published as: JP4361643B2; US6241661B1; DE69800637D1; EP0909551B1; EP0909551A1; JP2000070230A

Description

GRUNDLAGEN DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft die Auswahl eines Grenzwertes, beispielsweise einer Alarmgrenze, aus einem Bereich von Grenzwerten, insbesondere für Patientenüberwachungssysteme.
Bei heutigen Patientenüberwachungssystemen besteht eine der wichtigsten Aufgaben darin, das Befinden und/oder den Zustand eines Patienten zu überwachen und das medizinische Personal zu alarmieren, falls ein oder mehrere überwachte physiologische Parameter des Patienten eine festgelegte obere oder untere Alarmgrenze überschreiten. Diese Alarmgrenzen können entweder manuell, z. B. vom medizinischen Personal, oder automatisch gesetzt werden, z. B. zu Beginn einer Messung oder bei einer Benutzeranforderung. Die Alarmgrenze kann als feststehende Grenze für jeden physiologischen Parameter gesetzt werden oder auf einem oder mehreren aktuellen Werten des physiologischen Parameters des Patienten beruhen, die z. B. vom Patientenüberwachungssystem festgelegt werden.
US-A-4 994 790 beschreibt ein Verfahren zum Setzen eines Alarms in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Vielzahl von Patienten. Ein aktueller Zeitwert, eine Ober- und eine Untergrenze eines Körperfunktionssignals von einem der Patienten werden angezeigt. Ein Grenz- oder Schwellenwert der Obergrenze und der Untergrenze können auf der Grundlage des aktuellen Zeitwertes des Körperfunktionssignals gesetzt werden, indem eine entsprechende Taste einer Tastatur gedrückt wird.
US-A-5 226 416 beschreibt eine Vorrichtung zur Überwachung von Ausgangssignalen von einem Messfühler. Obere und untere Alarmstufen werden auf der Grundlage von einem Anfangswert oder von Werten definiert, die vom Messfühler festgestellt werden.
Falls die Alarmgrenzen von der Überwachungseinheit automatisch gesetzt werden, gibt es verschiedene Möglichkeiten zur Berechnung der Alarmgrenze auf der Grundlage der Signale des Patienten. In US-A-5 226 416 und US-A-4 994 790 wird eine lineare Formel verwendet, um die oberen und unteren Alarmgrenzen zu berechnen. Im Allgemeinen werden zur Berechnung der Alarmgrenzen einfache Formeln verwendet, indem entweder eine parameterspezifische Verschiebung zu einem aktuellen Wert addiert bzw. von diesem subtrahiert wird, indem der aktuelle Wert mit einem parameterspezifischen Faktor multipliziert wird oder indem eine Kombination aus beidem verwendet wird. Alle bekannten Algorithmen zur Berechnung der Alarmgrenzen weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie nicht flexibel genug sind und zu einem unnötigen Alarmieren durch das Überwachungssystem führen könnten.
US-A-5 749 907 beschreibt die Identifikation und Anzeige medizinischer Daten, die programmierbare Alarmbedingungen verletzen. US-A-3 978 849 beschreibt einen Pulsfrequenzanzeiger, der die Pulsfrequenz einer Person und Änderungen dieser Frequenz automatisch anzeigt. Wenn der Benutzer mit gemäßigtem Training beginnt, wird die Pulsfrequenz gemessen und eine optimale Trainingsfrequenz festgestellt.
WO 89/12420 beschreibt eine Überwachungsvorrichtung, bei der obere und untere Alarmstufen auf der Grundlage von Anfangswerten definiert werden, die von einem Messfühler festgestellt werden. Die Lehre dieses Dokumentes stellt den Oberbegriff zu Anspruch 1 dar.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung flexiblerer Alarmgrenzen für die Überwachung physiologischer Parameter eines Patienten. Die Aufgabe wird von den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen werden von den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Gemäß der Erfindung umfasst eine Alarmgrenze (oder ein Schwellenwert), die z. B. für die Überwachung eines physiologischen Parameters angewandt wird, mindestens einen Bereich mit einem funktionellen Zusammenhang mit den Werten des physiologischen Parameters und mindestens einen Bereich ohne funktionellen Zusammenhang mit den Werten des physiologischen Parameters. Dies ermöglicht die Anpassung von Alarmgrenzen an Bereiche von 'normalen' Bedingungen des physiologischen Parameters, so dass ein unnötiges Alarmieren durch die Überwachungseinheit vermieden werden kann, z. B. falls sich der Zustand eines Patienten verbessert und zu "normalen" Werten zurückkehrt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Andere Aufgaben und viele der dazugehörigen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sofort und besser durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung verstanden, wenn sie in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung betrachtet wird, in der:
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt, die verschiedene Bereiche für die Alarmgrenzen darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung, die verschiedene Bereiche für die Alarmgrenzen darstellt. Ein Bereich von physiologisch bedeutsamen Werten wird als Linie 100 gezeigt. Die Linie 110 zeigt einen Bereich von Obergrenzen, die anzeigen, dass ein Alarm ausgelöst wird, wenn ein Wert eines gemessenen physiologischen Parameters höher als die jeweilige Grenze ist. Dementsprechend stellt eine Linie 120 einen Bereich von Untergrenzen dar, die anzeigen, dass ein Alarm ausgelöst wird, wenn der Wert des physiologischen Parameters niedriger als die entsprechende Grenze ist.
Die Werte der Linie 100 stellen Anfangswerte S dar, um auf der Grundlage von jedem Anfangswert Alarmgrenzen (z. B. automatisch) zuzuweisen. Wenn beispielsweise Alarmgrenzen auf der Grundlage eines Anfangswertes S1 eines Parameters zugewiesen werden müssen, wird die Obergrenze durch eine Projektion von S1 in Richtung der Y-Achse auf der Linie 110 auf einen Wert U1 gesetzt. Dementsprechend wird die Untergrenze durch eine Projektion von S1 in Richtung der Y-Achse auf der Linie 120 auf einen Wert L1 gesetzt. Die Werte U1 und L1 der Grenzen können durch eine Projektion auf der Y-Achse aus Fig. 1 abgeleitet werden.
Die Obergrenze 110 umfasst einen ersten Bereich 110A, in dem der Wert der Obergrenze keine mathematische Funktion der Werte des physiologischen Parameters ist, und einen zweiten Bereich 110B, in dem die Werte der Obergrenze durch eine mathematische Funktion der Werte des physiologischen Parameters dargestellt werden können. In dem Beispiel von Fig. 1 wird die Obergrenze im Bereich 110A durch einen konstanten Wert U1 dargestellt, und die Werte im Bereich 110B werden durch eine vorgegebene relative (z. B. + x %) oder absolute (z. B. + x) Beziehung zu den Werten S des physischen Parameters definiert.
Dementsprechend umfasst die Untergrenze 120 einen ersten Bereich 120A, in dem die Werte der Untergrenze keine Funktion der Werte des physiologischen Parameters darstellen, und einen zweiten Bereich 120B, in dem die Werte der Untergrenze eine Funktion der Werte des physiologischen Parameters darstellen. Im Beispiel von Fig. 1 stellen die Werte im Bereich 120A einen konstanten Wert L2 dar, wohingegen die Werte der Untergrenze 120 im Bereich 120B von einer relativen oder absoluten Funktion der Werte des physiologischen Parameters bestimmt werden.
Im Beispiel von Fig. 1 werden die Obergrenze 110 und die Untergrenze 120 auf eine Weise ausgewählt, dass unnötiger Alarm vermieden werden kann. Bei niedrigen Werten des physiologischen Parameters wird beispielsweise nur ein Alarm ausgelöst, wenn sich das Befinden des Patienten verschlechtert (d. h. wenn sich die Werte des physiologischen Parameters in Richtung der Untergrenze 120 bewegen). Wenn sich das Befinden des Patienten verbessert, (d. h. wenn sich die Werte des physiologischen Parameters in Richtung der Obergrenze 110 bewegen), wird erst ein Alarm ausgelöst, wenn die Obergrenze 110 erreicht wird (d. h. bei Werten größer oder gleich U1).
Im spezifischen Beispiel von Fig. 1 werden Alarmgrenzen, die in einem Bereich zwischen dem Bereich 110A (U1) und dem Bereich 120A (L2) liegen, für keinen der Anfangswerte S gesetzt. Vorzugsweise wird dieser Bereich ohne Alarm (zwischen U1 und L1) so ausgewählt, dass er die normalen unkritischen Werte des physiologischen Parameters enthält. Der Wert (U1) des oberen Bereichs (ohne Alarm) 110A wird vorzugsweise als ein oberer Lebenszeichenwert des Patienten ausgewählt, der für alle 'normalen' Patienten unkritisch ist, wohingegen der Wert (L2) des unteren Bereichs (ohne Alarm) 120A vorzugsweise als der niedrigste Lebenszeichenwert ausgewählt, der für 'normale' Patienten unkritisch ist. Folglich wird unnötiger Alarm vermieden, wenn die Werte des physiologischen Parameters nur physiologisch unkritische, normale Werte darstellen.
Die Erfindung wird nun für ein Beispiel erläutert, in dem der physiologische Parameter die Herzfrequenz eines Patienten darstellt. Es ist jedoch klar, dass die Grundgedanken der Erfindung auf einen beliebigen physiologischen Parameter angewandt werden können. Wenn der Patient eine niedrige Herzfrequenz hat, so dass der Anfangswert zum Definieren der Alarmgrenzen z. B. bei einem Punkt 150 liegt, muss die Untergrenze 120 in geringem Abstand zum Anfangswert gesetzt werden, um das medizinische Personal zu alarmieren, falls sich das Befinden des Patienten verschlechtert. Ein Wert 150L der Untergrenze 120 wird in Abhängigkeit vom Anfangswert 150S bestimmt. Falls es dem Patienten besser geht und die Herzfrequenz innerhalb normaler unkritischer Wert liegt, die niedriger als die Obergrenze U1 sind, wie sie durch den Bereich 110A definiert wird, wird kein Alarm erzeugt. Wenn der Patient eine hohe Herzfrequenz hat, z. B. mit einem Anfangswert bei einem Punkt 160, passt die Überwachungseinheit die Obergrenze 110 dementsprechend gemäß einer parameterspezifischen Formel auf einen Wert 160U an, wohingegen die Untergrenze 120 im Bereich 120A unter die normalen unkritischen Werte der Herzfrequenz auf den Wert L2 gesetzt wird, wie er durch den Bereich 120A definiert wird. Wenn sich die hohe Herzfrequenz des Patienten auf eine niedrigere Herzfrequenz verbessert, wird kein Alarm erzeugt, bis die Herzfrequenz unter die Untergrenze L2 fällt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Abstand einer Alarmgrenze zu den Anfangswerten S der Linie 100 vom Benutzer geändert werden. Der Benutzer kann den Abstand zwischen den Alarmgrenzen und den Anfangswerten festlegen, aus einem Satz festgelegter Abstände der Alarmgrenzen zu den Anfangswerten S wählen, oder eine Kombination aus beidem ist möglich. Im Beispiel von Fig. 1 hat der Benutzer die Möglichkeit zum Auswählen der Obergrenze zwischen einer engen Grenze, die durch eine Linie 110 definiert wird, und einer weiten Grenze, die durch eine Linie 180 definiert wird. Die Untergrenze kann als eine enge Grenze, die durch eine Linie 120 definiert wird, oder als eine weite Grenze gewählt werden, die durch eine Linie 190 definiert wird. Der Benutzer kann weite oder enge Grenzen für die Ober- und Untergrenzen oder in einer weiteren Ausführungsform für jede Grenze gesondert auswählen. Eine Änderung der Abstände der Alarmgrenzen ist z. B. während einer Überwachung in einem Operationssaal besonders hilfreich, wo es manchmal notwendig ist, die Alarmgrenze(n) in Abhängigkeit von der Phase einer Operation/eines Eingriffs oder im Allgemeinen in Abhängigkeit von der Situation des Patienten zu setzen. Vorzugsweise werden die Alarmgrenzen 'eng' gesetzt, falls der Patient ein kritischer Patient ist, andernfalls 'weit' für 'normale' Patienten. Eine Änderung der Abstände wird vorzugsweise durch die Bereitstellung spezifischer Schlüssel im Patientenüberwachungssystem ausgeführt.
In einer anderen Ausführungsform wird eine (manuelle) Änderung der Abstände der Alarmgrenzen verhindert, falls die Anfangswerte kritische Werte des physiologischen Parameters überschreiten, um den Patienten keinem Risiko auszusetzen.
Um eine Änderung von Alarmgrenzen anzuzeigen, werden geänderte Alarmgrenzen vorzugsweise hervorgehoben, umgekehrt angezeigt oder auf andere Weise, z. B. für einen vorkonfigurierten Zeitraum, auf einem Überwachungsbildschirm angezeigt. In einer Ausführungsform stellt das Patientenüberwachungssystem einen speziellen Konfigurationsmodus bereit, wobei der Benutzer die Funktionalität für eine automatische Einstellung der Alarmgrenzen auf der Grundlage der Anfangswerte deaktivieren kann. Dies ist insbesondere hilfreich, falls die Alarmgrenzen für einen spezifischen Parameter (z. B. SaO&sub2;) für die gesamte Einheit in einem Krankenhaus auf identische Werte gesetzt werden und die Grenzen nicht durch automatische Grenzen ersetzt werden sollen. Die Deaktivierung kann für einzelne Parameter oder für alle Parameter ausgewählt werden.
Die Definition der Alarmgrenzen gemäß der Erfindung kann auf verschiedenen Kriterien beruhen, beispielsweise dem Typ des physiologischen Parameters (z. B. Herzfrequenz, Atemfrequenz, invasiver Blutdruck, Temperatur, Sauerstoffsättigung SaO&sub2;, CO&sub2;, ST, nicht-invasiver Blutdruck, Größe des Patienten (z. B. Erwachsener, Kind, Neugeborenes) und/oder einer Kennzeichnung (z. B. arterieller Blutdruck ABP, Lungenarterienblutdruck PAP, Hirndruck ICP oder zentralem venösen Druck IVP), so dass die Form der Alarmgrenze(n) an den(die) entsprechenden Parameter angepasst werden kann.
Die Form der Alarmgrenze(n) beruht vorzugsweise auf durchschnittlichen Patientendaten, beispielsweise typischen unkritischen/kritischen Bedingungen für Bereiche von niedrigeren und/oder höheren Anfangswerten.
Der Anfangswert zum Auswählen der Alarmgrenzen kann durch irgendein nach dem Stand der Technik bekanntes Mittel festgelegt werden, beispielsweise durch Ermitteln des Durchschnitts aus einer Anzahl von Messwerten, Auswählen des vorhandenen Zeitwertes, einen Anfangswert, einen 'Mittel'-Wert oder irgendeinen anderen geeigneten (z. B. digital) gefilterten Parameterwert. In einer bevorzugten Ausführungsform wird anhand des Beispiels eines Durchschnittswertermittlungszeitraumes (z. B. 12 s) ein Kompromiss zwischen kurzen Antwortzeiten und einem glatten Wert erläutert, der den gegenwärtigen Status des Patienten darstellt. In Abhängigkeit vom Parameter wird entweder ein Mittelwert aus 12 Sekunden oder ein Durchschnittswert der letzten 12 Sekunden für die automatische Grenzenberechnung verwendet. Im Falle von nicht fortlaufenden Messungen, wie dem nicht- invasiven Blutdruck, wird die letzte (gültige) Messung bzw. werden die letzten (gültigen) Messungen verwendet.
Die Alarmgrenzen werden vorzugsweise nur in einem unkritischen physiologischen Bereich, in dem der Patient keinem zusätzlichen Risiko ausgesetzt wird, und/oder auf eine Weise angepasst, dass das Überwachungssystem keinen Alarm erzeugt, falls sich die Situation des Patienten nach der Einstellung der Alarmgrenzen verbessert. Bereiche (z. B. die Bereiche 110A oder 120A) mit Alarmgrenzen, die mit einer funktionellen Beziehung zum Anfangswert berechnet wurden, werden vorzugsweise nur in einem Bereich von Werten bereitgestellt, die den Patienten keinem Risiko aussetzen. Wenn der Benutzer in einer Ausführungsform die Alarmgrenzen für Werte des physiologischen Parameters in einem patientenkritischen Bereich ändern möchte, muss der Benutzer dies manuell mittels spezifischer Prozeduren tun, und es erfolgt keine automatische Einstellung der Alarmgrenzen in Abhängigkeit vom jeweiligen Anfangswert.
In einer Ausführungsform umfasst der Bereich von Obergrenzen 110 von Fig. 1 außerdem einen nichtfunktionellen Bereich für höhere Werte der Anfangswerte. Dementsprechend könnte der Bereich von Untergrenzen 120 von Fig. 1 außerdem einen nichtfunktionellen Bereich von niedrigeren Werten der Anfangswerte umfassen. Dies gewährleistet die Verringerung oder Vermeidung möglicher Risiken für den Patienten aufgrund übertriebener Ober- oder Untergrenzen.

Claims

1. Vorrichtung zum Überwachen eines physiologischen Parameters, die Folgendes umfasst:

Mittel zum Auswählen eines Grenzwertes aus einem Bereich von Grenzwerten (110, 120), die von einem Anfangswert (100) des physiologischen Parameters abhängen, wobei:

der ausgewählte Grenzwert zum Bereitstellen eines Signals verwendet werden kann, wenn ein überwachter Wert des physiologischen Parameters den ausgewählten Grenzwert überschreitet, und

der Bereich von Grenzwerten (110, 120) einen linearen Bereich (110B, 120B) umfasst, in dem die Werte der Grenzwerte durch eine lineare Beziehung zu den Werten der Anfangswerte definiert werden,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Bereich von Grenzwerten (110, 120) außerdem einen konstanten Wertbereich (110A, 120A) umfasst, in dem die Grenzwerte durch einen konstanten Wert dargestellt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bereich von Grenzwerten (110, 120) einen Bereich von Obergrenzen (110) und einen Bereich von Untergrenzen (120) umfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Bereich von Obergrenzen (110) einen ersten konstanten Wertbereich (110A) in einem niedrigen Wertbereich und/oder der Bereich von Untergrenzen (120) einen zweiten konstanten Wertbereich (120A) in einem hohen Wertbereich umfasst.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der erste konstante Wertbereich (110A) den niedrigsten oberen Grenzwert im Bereich von Obergrenzen (110) und der zweite konstante Wertbereich (120A) den höchsten unteren Grenzwert im Bereich von Untergrenzen (120) umfasst.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der niedrigste obere Grenzwert und der höchste untere Grenzwert einen Bereich von unkritischen Werten des physiologischen Parameters definieren.

6. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, die außerdem Mittel zum Verändern des Abstandes des Bereichs von Grenzwerten (110, 120) von einem Bereich von Anfangswerten umfasst.

7. Verfahren zum Überwachen eines physiologischen Parameters, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Bereitstellen eines Bereichs von Grenzwerten (110, 120), wobei der Bereich von Grenzwerten (110, 120) einen linearen Bereich (110B, 120B), in dem die Werte der Grenzwerte durch eine lineare Beziehung zu den Werten der Anfangswerte definiert werden, und mindestens einen konstanten Wertbereich (110A, 120A) umfasst, in dem die Grenzwerte durch einen konstanten Wert dargestellt werden, und

Auswählen eines Grenzwertes aus dem Bereich von Grenzwerten (110, 120), der von einem Anfangswert (100) des physiologischen Parameters abhängig ist, wobei der ausgewählte Grenzwert zum Bereitstellen eines Signals verwendet werden kann, wenn ein überwachter Wert des physiologischen Parameters den ausgewählten Grenzwert überschreitet.