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DE10301202B3 - ventilation system - Google Patents

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Publication number
DE10301202B3
DE10301202B3 DE10301202A DE10301202A DE10301202B3 DE 10301202 B3 DE10301202 B3 DE 10301202B3 DE 10301202 A DE10301202 A DE 10301202A DE 10301202 A DE10301202 A DE 10301202A DE 10301202 B3 DE10301202 B3 DE 10301202B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ventilation
measuring system
ventilation system
respiratory
impedance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE10301202A
Other languages
German (de)
Inventor
Steffen Dr. Leonhardt
Eckhard Teschner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Draegerwerk AG and Co KGaA
Original Assignee
Draeger Medical GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Draeger Medical GmbH filed Critical Draeger Medical GmbH
Priority to DE10301202A priority Critical patent/DE10301202B3/en
Priority to GB0328281A priority patent/GB2396426B/en
Priority to US10/742,356 priority patent/US7162296B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10301202B3 publication Critical patent/DE10301202B3/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beatmungssystem (1, 10), welches mit einem Messsystem (2, 22, 222) für die elektrische Impedanztomografie (EIT) kombiniert ist und Mittel für den bidirektionalen Datenaustausch zwischen beiden Systemen aufweist. DOLLAR A In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen sowohl das Beatmungssystem (1, 10) als auch das Messsystem (2, 22, 222) jeweils eine erste und eine zweite Kommunikationselektronik (11, 12) mit zugeordneten Sende- und Empfangseinrichtungen für den bidirektionalen Datenaustausch auf.The invention relates to a respiratory system (1, 10) which is combined with a measuring system (2, 22, 222) for electrical impedance tomography (EIT) and has means for bidirectional data exchange between the two systems. DOLLAR A In a preferred embodiment of the invention, both the respiratory system (1, 10) and the measuring system (2, 22, 222) each have first and second communication electronics (11, 12) with associated transmitting and receiving devices for bidirectional data exchange on.

Description

Die Erfindung betrifft die Kombination aus einem Beatmungssystem mit einem Messsystem für die elektrische Impedanztomografie mit den Merkmalen von Anspruch 1.The invention relates to the combination from a respiratory system with a measuring system for the electrical impedance tomography with the features of claim 1.

Die elektrische Impedanztomografie (EIT) ist ein an sich bekanntes, nicht invasives Verfahren, bei welchem ein Wechselstrom von wenigen Milliampere mit einer Frequenz von zum Beispiel 50 Kilohertz in einen elektrisch leitenden Körper, speziell in den menschlichen Körper, eingespeist wird sowie die resultierenden Oberflächenpotentiale an verschiedenen Stellen des Körpers gemessen werden. Durch sukzessive Rotation der Strom-Einspeisestellen um den Körper bei gleichzeitiger Messung der Oberflächenpotentiale entlang einer Schnittebene lässt sich über an sich bekannte mathematische Rekonstruktionsalgorithmen ein zweidimensionales Schnittbild der elektrischen Impedanzverteilung im untersuchten Körper ermitteln. In der Medizin ist ein derartiges Schnittbild der Impedanzverteilung des menschlichen Körpers von Interesse, da sich die elektrische Impedanz sowohl mit dem Gehalt an Luft als auch mit dem Gehalt an extrazellulärer Flüssigkeit im Gewebe verändert. Somit lassen sich sowohl die Belüftung der Lunge als auch die Blut- oder Serumverschiebung aufgrund physiologischer Veränderungen örtlich aufgelöst darstellen und überwachen.The electrical impedance tomography (EIT) is a well-known, non-invasive method in which an alternating current of a few milliamperes with a frequency of For example, 50 kilohertz in an electrically conductive body, specifically in the human body, is fed and the resulting surface potentials at various Bodies of the body be measured. By successive rotation of the electricity supply points around the body with simultaneous measurement of the surface potentials along one Cutting plane leaves over known mathematical reconstruction algorithms a two-dimensional Determine the cross-section of the electrical impedance distribution in the examined body. In medicine, such a sectional view of the impedance distribution of the human body of interest, since the electrical impedance is both with the content changed in air as well as with the content of extracellular fluid in the tissue. Thus let both the ventilation of the Lung as well as the blood or serum shift due to physiological Represent changes locally and monitor.

Ein bekanntes Messsystem für die elektrische Impedanztomografie geht aus der EP 1 000 580 A1 hervor, wobei hier die bildliche Darstellung der gemessenen Impedanzwerte mit der Darstellung eines bildgebenden Systems für denselben Körperschnitt überlagert wird, um eine präzisere Auswertung der mittels der elektrischen Impedanztomografie erfolgten Messungen zu ermöglichen.A well-known measuring system for the electrical impedance tomography goes out of the EP 1 000 580 A1 Here, the pictorial representation of the measured impedance values is superimposed on the representation of an imaging system for the same body section in order to enable a more precise evaluation of the measurements made by means of the electrical impedance tomography.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung für die Überwachung der mittels eines Beatmungssystems erfolgenden maschinellen Patientenbeatmung.The object of the invention is in the provision of a device for monitoring by means of a Ventilation system for automatic ventilation of the patient.

Die Lösung der Aufgabe erhält man mit den Merkmalen von Anspruch 1.The solution of the task is obtained with the features of claim 1.

Ein wesentlicher Vorteil des Erfindungsgegenstands nach Anspruch 1 besteht darin, dass durch den bidirektionalen Datenaustausch zwischen dem Beatmungssystem und dem Messsystem für die elektrische Impedanztomografie einerseits die Messung am Patienten zu genau definierten Zeitpunkten und abhängig vom Beatmungsverlauf erfolgen kann und andererseits in Abhängigkeit von der Messung am Patienten aktuelle Messsignale an das Beatmungssystem übertragen werden, die für die aktuelle Zustandsdarstellung und/oder die Steuerung des Beatmungssystems verwendet werden.A significant advantage of the subject invention according to claim 1 is that by the bidirectional data exchange between the respiratory system and the measuring system for the electrical Impedance tomography on the one hand, the measurement on the patient too accurate defined times and dependent from the course of ventilation can take place and on the other hand in dependence transmit current measurement signals to the respiratory system from the measurement on the patient be that for the current state representation and / or the control of the ventilation system be used.

Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausbildungen des Erfindungsgegenstands nach Anspruch 1 an.The dependent claims give preferred training of the subject invention according to claim 1.

Im Folgenden werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Hilfe schematischer Darstellungen erläutert. Gleiche Teile sind in allen drei Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.Below are three embodiments of the invention explained with the aid of schematic illustrations. Same Parts are in all three figures with the same reference numerals Provided.

Es zeigenShow it

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer elektrischen Kabelverbindung zwischen einem Beatmungssystem und einem Messsystem für die elektrische Impedanztomografie, 1 a first embodiment of the invention with an electrical cable connection between a ventilation system and an electrical impedance tomography measuring system,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem funktional weitgehend im Beatmungssystem integrierten Messsystem für die elektrische Impedanztomografie, 2 A second exemplary embodiment of the invention with a measuring system for electrical impedance tomography functionally largely integrated in the respiratory system,

3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit jeweils nicht leitungsgebundenen, drahtlosen Sende- und Empfangseinrichtungen im Beatmungssystem und im Messsystem für die elektrische Impedanztomografie. 3 a third embodiment of the invention with each non-wired, wireless transmitting and receiving devices in the ventilation system and in the measuring system for the electrical impedance tomography.

1 stellt ein externes erstes Messsystem 2 für die elektrische Impedanztomografie (abgekürzt: EIT) dar, welches mittels einer elektrischen Leitungsverbindung 7 mit einem Beatmungssystem 1 verbunden ist. Diese elektrische Verbindung dient dem bidirektionalen Datenaustausch und gegebenenfalls optional der Energieversorgung des EIT-Messsystems 2. Das EIT-Messsystem 2 weist mehrere, vorzugsweise in einem Elektrodengürtel angeordnete Elektroden E1 bis En auf, insbesondere 16 oder 32, die insbesondere äquidistant in einer Schnittebene oberflächlich mit dem Thorax des Patienten verbunden werden. Jeweils ein umlaufend geschaltetes Elektrodenpaar dient zur Einspeisung eines schwachen Wechselstroms von wenigen Milliampere, während die jeweils übrigen Elektroden zur Messung der Oberflächenpotentiale dienen, um letztlich die Impedanzverteilung im Körper, bezogen auf die Schnittebene der Elektroden, zu berechnen. 1 provides an external first measuring system 2 for the electrical impedance tomography (abbreviated: EIT), which by means of an electrical line connection 7 with a ventilation system 1 connected is. This electrical connection is used for bidirectional data exchange and, optionally, optionally the power supply of the EIT measuring system 2 , The EIT measuring system 2 has a plurality of electrodes E1 to En, preferably arranged in an electrode belt, in particular 16 or 32, which are in particular equidistantly connected in a sectional plane superficially with the thorax of the patient. In each case a circumferentially switched electrode pair is used to feed a weak alternating current of a few milliamps, while the respective remaining electrodes are used to measure the surface potentials to ultimately calculate the impedance distribution in the body, based on the cutting plane of the electrodes.

Die Elektroden E1 bis En sind mittels der analogen Verbindungsleitung 3 mit der Analog-Digital-Anpassungsschaltung (Interface) 4 verbunden, welche im Allgemeinen Stromquellen, Messverstärker, Analog-Digital- und Digital-Analog- Wandler enthält sowie Recheneinheiten. Das Interface 4 ist mittels der ersten digitalen Verbindungsleitung 5 mit dem Monitor 6 des EIT-Messsystems 2 verbunden, so dass die Impedanzwerte auf dem Bildschirm dargestellt werden können. Die Darstellungen lassen örtlich und zeitlich aufgelöste Verteilungen der Belüftung der Lunge als auch Blut- oder Serumverschiebungen erkennen, so dass physiologische Veränderungen im Patienten festgestellt und gegebenenfalls überwacht werden können.The electrodes E1 to En are by means of the analog connection line 3 with the analog-digital adapter circuit (interface) 4 which generally contains current sources, measuring amplifiers, analog-to-digital and digital-to-analog converters as well as arithmetic units. The interface 4 is by means of the first digital connection line 5 with the monitor 6 of the EIT measuring system 2 connected so that the impedance values can be displayed on the screen. The representations show localized and temporally resolved lung ventilation distributions as well as blood or serum shifts so that physiological changes in the patient can be detected and, if necessary, monitored.

Das schematisch dargestellte Beatmungssystem 1 dient zur Beatmung eines Patienten und weist im Allgemeinen eine Atemgasdosierung und/oder eine Atemgasfördereinrichtung und Mess- und Steuereinrichtungen auf, um den Patienten gemäß einem vorgegebenen, gespeicherten Beatmungsverlauf zum Beispiel druck- oder volumengesteuert zu beatmen. Mittels der elektrischen Leitungsverbindung 7 können bidirektional Daten zwischen dem EIT-Messsystem 2 und dem Beatmungssystem 1 ausgetauscht werden. So können zum Beispiel Impedanzdaten vom EIT-Messsystem 2 an das Beatmungssystem 1 übertragen werden.The schematically illustrated ventilation system 1 serves to ventilate a patient and generally has a Atemgasdosierung and / or a breathing gas conveyor and measuring and control devices to ventilate the patient according to a predetermined, stored ventilation course, for example, pressure or volume controlled. By means of electric lei tung connection 7 can bidirectional data between the EIT measuring system 2 and the respiratory system 1 be replaced. For example, impedance data from the EIT measuring system 2 to the respiratory system 1 be transmitted.

Die elektrische Leitungsverbindung 7 weist vorzugsweise sowohl im EIT-Messsystem 2 als auch im Beatmungssystem 1 jeweils einen standardisierten Schnittstellenbaustein, wie beispielsweise Ethernet, auf.The electrical line connection 7 preferably has both in the EIT measuring system 2 as well as in the respiratory system 1 each a standardized interface module, such as Ethernet on.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 mit einem zweiten EIT-Messsystem 22 ist das Beatmungssystem 1 der 1 um eine Schnittstellenkarte 8 zu einem EIT-Funktionalitäten integrierenden, erweiterten Beatmungssystem 10 zusammengefasst. Diese Funktionalitäten sind Auswerte- und Steuerfunktionalitäten. Die Schnittstellenkarte 8 ist entweder mittels der zweiten digitalen Verbindungsleitung 9 mit dem eigentlichen Beatmungssystem 1 verbunden oder im Beatmungssystem 1 vollständig integriert. Die Kommunikation innerhalb des erweiterten Beatmungssystems 10 erfolgt beispielsweise über Ethernet-Kommunikation. Die Ausführungsform nach 2 weist ebenso wie die Ausführungsform nach 3 insgesamt nur einen Monitor auf, nämlich auf Seiten des Beatmungssystems 1.According to the embodiment 2 with a second EIT measuring system 22 is the respiratory system 1 of the 1 around an interface card 8th to an EIT functionalities integrating, advanced ventilation system 10 summarized. These functionalities are evaluation and control functions. The interface card 8th is either by means of the second digital connection line 9 with the actual ventilation system 1 connected or in the ventilation system 1 fully integrated. The communication within the advanced ventilation system 10 takes place, for example, via Ethernet communication. The embodiment according to 2 As well as the embodiment according to 3 altogether only one monitor, namely on the side of the respiratory system 1 ,

Die vom zweiten oder dritten EIT-Messsystem 22 oder 222 gemessenen, zeitaufgelösten Impedanzverläufe, Impedanz-Schnittbilder sowie daraus abgeleitete Informationen werden daher auf dem Bildschirm des Beatmungssystems 1 dargestellt, was zu einer Kosten- und Platzersparnis sowie einer Reduktion des Energiebedarfs der Kombination führt.The second or third EIT measuring system 22 or 222 measured, time-resolved impedance profiles, impedance cross-sectional images and information derived therefrom are therefore displayed on the screen of the respiratory system 1 represented, resulting in a cost and space savings and a reduction of the energy requirement of the combination.

Die Ausführungsform nach 3 weist eine erste Kommunikationselektronik 11 mit einer zugehörigen Sende- und Empfangseinrichtung auf Seiten des dritten EIT-Messsystems 222 sowie eine zweite Kommunikationselektronik 12 mit einer zugehörigen Sende- und Empfangseinrichtung auf Seiten des Beatmungssystems 1 auf, so dass hier ebenfalls ein bidirektionaler Datenaustausch stattfinden kann. Die zweite Kommunikationselektronik 12 ist entweder mittels der dritten digitalen Verbindungsleitung 13 mit dem eigentlichen Beatmungssystem 1 verbunden oder im Beatmungssystem 1 vollständig integriert. Die zweite Kommunikationselektronik 12 enthält zusätzlich EIT-Funktionalitäten der Schnittstellenkarte 8 nach 2. In dieser Ausführung ist das dritte EIT-Messsystem 222, enthaltend die analoge Verbindungsleitung 3 mit den Elektroden E1 bis En, die Analog-Digital-Anpassungsschaltung 4, die erste Kommunikationselektronik 11 mit Sende- und Empfangseinrichtung und die zugehörige erste digitale Verbindungsleitung 5, vorzugsweise in einem kompakten Gehäuse patientennah untergebracht, insbesondere auf die Bauchdecke geklebt oder in einem Elektrodengürtel integriert. Die Energieversorgung des dritten EIT-Messsystems 222 erfolgt in diesem Fall vorzugsweise über eine netzunabhängige Energiequelle wie Batterien oder wiederaufladbare Akkus. Die drahtlose Datenübertragung der Ausführungsform nach 3, vorzugsweise mittels Infrarotübertragung oder mittels einer elektromagnetischen Richtfunkstrecke, speziell auch gemäß der „Bluetooth"-Übertragungsstandards, weist den Vorteil auf, dass die Handhabung und Pflege des Patienten wesentlich erleichtert wird.The embodiment according to 3 has a first communication electronics 11 with an associated transmitting and receiving device on the part of the third EIT measuring system 222 and a second communication electronics 12 with an associated transmitting and receiving device on the part of the respiratory system 1 on, so that here also a bidirectional data exchange can take place. The second communication electronics 12 is either by means of the third digital connection line 13 with the actual ventilation system 1 connected or in the ventilation system 1 fully integrated. The second communication electronics 12 contains additional EIT functionalities of the interface card 8th after 2 , This version is the third EIT measuring system 222 containing the analog trunk 3 with the electrodes E1 to En, the analog-to-digital matching circuit 4 , the first communication electronics 11 with transmitting and receiving device and the associated first digital connection line 5 , preferably housed close to the patient in a compact housing, in particular glued to the abdominal wall or integrated in an electrode belt. The power supply of the third EIT measuring system 222 takes place in this case preferably via a network-independent power source such as batteries or rechargeable batteries. The wireless data transmission of the embodiment according to 3 , Preferably by means of infrared transmission or by means of an electromagnetic radio link, especially according to the "Bluetooth" transmission standards, has the advantage that the handling and care of the patient is much easier.

In einer bevorzugten Anwendung werden die Impedanzsignale von dem EIT-Messsystem 2, 22, 222 im Zeitbereich mittels adaptiver Hoch-/Tiefpassfilter oder Bandpassfilter gefiltert und nur die gefilterten Impedanzsignale an das Beatmungssystem 1 übertragen. Die Filterung wird so ausgelegt, dass sich niederfrequente Frequenzanteile im Bereich der Atmung von höherfrequenten Frequenzanteilen im Bereich der Herzfrequenz trennen lassen. Dazu werden die jeweils aktuellen, patientenspezifischen Atem- und Herzfrequenzen bestimmt und zur Anpassung der Filterkoeffizienten verwendet. Die nach frequenzselektiver Filterung der Impedanzdaten erhaltene Information über die Herzaktivität läßt sich zum Beispiel zur Überwachung des Herzens und/oder der Lungenperfusion nutzen. Insbesondere lassen sich Alarme generieren, wenn vom Benutzer eingestellte Grenzwerte über- oder unterschritten werden. Ein solcher Alarm ist beispielsweise ein „Embolie"-Alarm, der eine örtlich reduzierte Lungenperfusion meldet.In a preferred application, the impedance signals are from the EIT measurement system 2 . 22 . 222 filtered in the time domain by means of adaptive high / low pass filters or bandpass filters and only the filtered impedance signals to the respiratory system 1 transfer. The filtering is designed so that low-frequency frequency components in the respiratory tract can be separated from higher-frequency frequency components in the heart rate range. For this purpose, the current, patient-specific respiratory and heart rates are determined and used to adapt the filter coefficients. The information on cardiac activity obtained after frequency-selective filtering of the impedance data can be used, for example, to monitor the heart and / or the lung perfusion. In particular, alarms can be generated if limits set by the user are exceeded or undershot. Such an alarm is, for example, an "embolic" alarm that reports a locally reduced lung perfusion.

Ein weiterer Vorteil der Filterung der Impedanzsignale besteht in der Möglichkeit, die Auswirkung der künstlichen Beatmung auf das Herz bzw. auf die Lungenperfusion zu überwachen. Zu diesem Zweck werden die vom Benutzer am Beatmungssystem 1 eingestellten Beatmungsparameter, z.B. das Beatmungsvolumen, die Beatmungsdrücke, die Beatmungsfrequenz oder vom Beatmungssystem 1 ermittelte Messgrößen, wie z.B. der endexspiratorische Flow, zu den vom EIT-Messsystem 2, 22, 222 erzeugten Schnittbildern in Beziehung gesetzt, die aus Impedanzdaten im Frequenzband der Herzaktivität berechnet wurden. Durch die gemeinsame Darstellung dieser Informationen oder daraus abgeleiteter Größen kann die Auswirkung der künstlichen Beatmung auf das Herz bzw. auf die Lungenperfusion auch im Sinne einer Trendanalyse überwacht werden. Bei Über- oder Unterschreitung bestimmter vom Benutzer eingestellter Grenzwerte kann das Beatmungssystem 1 einen Alarm auslösen oder automatisch die Beatmungsparameter anpassen.Another advantage of filtering the impedance signals is the ability to monitor the impact of artificial respiration on the heart or lung perfusion. For this purpose, the user on the respiratory system 1 set ventilation parameters, eg the ventilation volume, the ventilation pressures, the ventilation frequency or the respiratory system 1 measured variables, such as the end-expiratory flow, to those of the EIT measuring system 2 . 22 . 222 correlated slice images calculated from impedance data in the heart activity frequency band. Through the joint presentation of this information or derived variables, the effect of artificial respiration on the heart or on the lung perfusion can also be monitored in the sense of a trend analysis. If the user exceeds or falls below certain limits set by the user, the ventilation system can 1 trigger an alarm or automatically adjust the ventilation parameters.

Umgekehrt kann das EIT-Messsystem 2, 22, 222 zum Beispiel in Abhängigkeit vom gemessenen Beatmungsverlauf durch das Beatmungssystem 1 aktiviert werden, so dass zu bestimmten vorgegebenen Punkten im Beatmungsverlauf, beispielsweise am Ende einer Exspiration, Impedanzdaten von dem EIT-Messsystem 2, 22, 222 erfasst werden, die als Referenzwerte für zeitlich nachfolgende Impedanzmessungen dienen.Conversely, the EIT measuring system 2 . 22 . 222 for example, depending on the measured ventilation through the ventilation system 1 be activated, so that at certain predetermined points in the course of ventilation, for example, at the end of an expiration, impedance data from the EIT measuring system 2 . 22 . 222 which serve as reference values for temporally subsequent impedance measurements.

Ebenso kann das Beatmungssystem 1 von dem EIT-Messsystem 2, 22, 222 in Abhängigkeit von den gemessenen Impedanzdaten und nach Vergleich mit gespeicherten Referenzwerten automatisch gesteuert werden.Likewise, the respiratory system 1 from the EIT measuring system 2 . 22 . 222 depending on the measured impedance data and Ver be automatically controlled with stored reference values.

Vom Beatmungssystem 1 können nicht nur Daten zum zeitlichen Verlauf der Beatmung, sondern auch die zeitliche Skalierung von dargestellten Daten wie Beatmungsdruck oder Atemgasvolumenstrom an das EIT-Messsystem 2, 22, 222 übertragen werden. Dadurch können in der Ausführungsform nach 1 Impedanzdaten auf dem Monitor 6 oder in den Ausführungsformen nach 2 oder 3 auf dem Bildschirm des Beatmungssystems 1 in der gleichen zeitlichen Auflösung und zeitlich synchron mit den Beatmungsdaten dargestellt werden, so dass der behandelnde Arzt in einfacher Form einen Bezug zwischen Daten vom Beatmungssystem 1 und solchen vom EIT-Messsystem 2, 22, 222 herstellen kann.From the respiratory system 1 Not only data on the timing of ventilation, but also the temporal scaling of displayed data such as ventilation pressure or respiratory gas volume flow to the EIT measuring system 2 . 22 . 222 be transmitted. Thereby, in the embodiment according to 1 Impedance data on the monitor 6 or in the embodiments according to 2 or 3 on the screen of the ventilation system 1 be displayed in the same temporal resolution and temporally synchronous with the ventilation data, so that the treating physician in a simple form a relation between data from the respiratory system 1 and those from the EIT measuring system 2 . 22 . 222 can produce.

Mit Hilfe einer Vorrichtung nach einer der 1 bis 3 lässt sich auch die Beatmung eines Patienten überwachen: Das Beatmungssystem 1 meldet den Beginn der Beatmung an das EIT-Messsystem 2, 22, 222 und triggert dort den Beginn der Impedanzmessungen. Speziell ist es möglich, dass das Beatmungssystem 1 den Beatmungszyklus unterbricht und dadurch einen konstanten Atemwegsdruck hält (während der Inspiration sog. „Inspiratory Hold"; während der Exspiration sog. „Expiraton Hold"). Im weiteren ermittelt das EIT-Messsystem 2, 22, 222 die sich in der Lunge ergebende Ventilation, beispielsweise über die Auswertung des Zeitverlaufs lokaler Impedanzänderungen oder des Integrals von Impedanzänderungen, und meldet das Ergebnis an das Beatmungssystem 1 zurück. Unter- oder überschreitet das Ergebnis einen bestimmten, vorgegebenen Referenzwert, können das EIT-Messsystem 2 oder das Beatmungssystem 1 einen Alarm auslösen.With the help of a device according to one of 1 to 3 can also monitor the ventilation of a patient: the ventilation system 1 reports the beginning of ventilation to the EIT measuring system 2 . 22 . 222 and triggers there the beginning of the impedance measurements. Specifically, it is possible that the respiratory system 1 interrupts the ventilation cycle and thereby maintains a constant airway pressure (during inspiration so-called "Inspiratory Hold", during expiration so-called "Expiraton Hold"). Furthermore, the EIT measuring system determines 2 . 22 . 222 the ventilation resulting in the lung, for example via the evaluation of the time course of local impedance changes or the integral of impedance changes, and reports the result to the respiratory system 1 back. If the result exceeds or exceeds a certain, predetermined reference value, the EIT measuring system can be used 2 or the respiratory system 1 to trigger an alarm.

Ebenfalls können bei der erfindungsgemäßen Kombination alte Impedanz-Bilder bzw. -Datensätze und zugehörige Beatmungseinstellungen abgespeichert und im Sinne einer Trendüberwachung mit aktuellen Impedanz-Bildern bzw. -Datensätzen und zugehörigen Beatmungseinstellungen verglichen werden.Likewise, in the combination according to the invention old impedance images or datasets and associated ventilation settings stored and in the sense of trend monitoring with current impedance images or records and associated Ventilation settings are compared.

Vorteil: diese Verwendung erlaubt eine Trendüberwachung der regionalen Ventilation. So kann es vorkommen, dass sich im Verlauf einer künstlichen Intensivbeatmung bestimmte Lungenareale hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften verändern und nicht mehr belüftet werden (Atelektasen).Advantage: this use allowed a trend monitoring the regional ventilation. So it can happen that in the course an artificial one Intensive ventilation certain lung areas with regard to their mechanical Change properties and no longer ventilated become (atelectases).

Ferner kann ein sich mit der Zeit bildender Schleimpfropf die Atemwege ganz oder partiell verschließen und einen Absaugvorgang der Atemwege erforderlich machen. In diesen Situationen können das EIT-Messsystem 2, 22, 222 oder das Beatmungssystem 1 einen Alarm, z. B. einen „Absaug"- oder „Atelektasen" – Alarm, auslösen.Furthermore, a mucous plug that forms over time can completely or partially occlude the respiratory tract and necessitate a suction process of the respiratory tract. In these situations, the EIT measuring system 2 . 22 . 222 or the respiratory system 1 an alarm, z. B. a "suction" - or "Atelectases" - alarm, trigger.

In einer weiteren Ausführungsform ist das EIT-Messsystem 2, 22, 222 so ausgebildet, dass sich regionale pZ-Diagramme (mit p = Atemwegsdruck, Z = Impedanz), also die Darstellung von lokalen Impedanzwerten mit zugehörigen Atemwegsdruckwerten, während eines Ein- und/oder Ausatemvorgangs automatisch gewinnen lassen. Hierbei wird der Atemwegsdruck p gegen die für eine lokale Bildposition geltende oder für die über das gesamte Bild gemittelte Impedanz bzw. Impedanzänderung aufgetragen.In another embodiment, the EIT measuring system 2 . 22 . 222 designed such that regional pZ diagrams (with p = airway pressure, Z = impedance), ie the representation of local impedance values with associated airway pressure values, can be automatically acquired during an inhalation and / or exhalation process. In this case, the airway pressure p is plotted against the impedance or impedance change that is valid for a local image position or for the average over the entire image.

Diese Variante besitzt folgende Vorteile: unter der Vorstellung, dass die lokale Impedanzänderung im Impedanztomogramm einer regionalen Belüftungsänderung entspricht, erhält der Arzt dadurch die Möglichkeit, regionale Druck/Volumen-Diagramme zu bewerten, um auf diese Weise Aussagen über mechanische Eigenschaften der einzelnen Lungenregionen zu erhalten.This variant has the following advantages: under the notion that the local impedance change in the impedance tomogram a regional ventilation change corresponds, receives the doctor thereby the possibility regional pressure / volume diagrams to evaluate, in this way, statements about mechanical properties of the individual lung regions.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist diese Variante gekoppelt mit der Erzeugung von „slow inflation" Manövern durch das Beatmungssystem 1. Definitionsgemäß ist ein „slow inflation" Manöver ein Vorgang, bei dem die Lunge eines beatmeten Patienten langsam mit Luft gefüllt wird. Dieser Vorgang läuft so langsam ab, dass er bezüglich der mechanischen Zeitkonstanten der Lunge als quasistationär angesehen werden kann. Die genannte Kombination bietet folgenden Vorteil: unter der Voraussetzung, dass die Impedanzänderung in etwa einer lokalen Belüftung entspricht, lassen sich über die pZ-Diagramme regionale „lower and upper inflection points" bestimmen und ablesen. Diese Punkte charakterisieren bestimmte mechanische Eigenschaften des Lungengewebes, wie z.B. beginnende Öffnung und beginnende Überdehnung von Alveolen.In a particularly preferred embodiment, this variant is coupled with the generation of slow inflation maneuvers by the respiratory system 1 , By definition, a "slow inflation" maneuver is a process in which the lungs of a ventilated patient are slowly filled with air, a process that is so slow that it can be considered quasi-stationary with respect to the mechanical time constants of the lungs Advantage: assuming that the impedance change corresponds approximately to a local aeration, regional "lower and upper inflection points" can be determined and read via the pZ diagrams. These points characterize certain mechanical properties of the lung tissue, such as incipient opening and incipient overstretching of alveoli.

In einer weiteren Ausführungsform entsteht durch die Kombination von EIT-Messsystem 2, 22, 222 und Beatmungssystem 1 die Möglichkeit zur Überwachung der Intubation.In a further embodiment, the combination of the EIT measuring system results 2 . 22 . 222 and ventilation system 1 the ability to monitor intubation.

Zu diesem Zweck meldet bei der erfindungsgemäßen Kombination das Beatmungssystem 1 den Beginn der Belüftung an das EIT-Messsystem 2, 22, 222 und triggert dort den Beginn von Impedanzmessungen. Das EIT-Messsystem 2, 22, 222 bestimmt die sich in der Lunge ergebende Ventilation, z.B. über die Auswertung des Zeitverlaufs bestimmter lokaler Impedanzänderungen oder des globalen Integrals der Impedanzänderungen, und meldet das Resultat zurück an das Beatmungssystem 1. Unterschreitet das Messergebnis einen bestimmten Grenzwert infolge einer versehentlichen Intubation der Speiseröhre, können EIT-Messsystem 2, 22, 222 oder Beatmungssystem 1 einen Alarm auslösen.For this purpose, reports in the combination according to the invention the respiratory system 1 the beginning of ventilation to the EIT measuring system 2 . 22 . 222 and triggers the beginning of impedance measurements. The EIT measuring system 2 . 22 . 222 determines the lung-derived ventilation, eg, by evaluating the timing of certain local impedance changes or the global integral of the impedance changes, and reports the result back to the respiratory system 1 , If the measurement falls below a certain limit as a result of accidental intubation of the esophagus, EIT measuring system can be used 2 . 22 . 222 or respiratory system 1 to trigger an alarm.

Vorteil: Insbesondere in zeitkritischen Notfallsituationen kann es passieren, dass versehentlich die Speiseröhre statt der Luftröhre intubiert und anschließend belüftet wird. In Situationen, wo der Sitz des Tubus nicht über ein Stethoskop kontrolliert werden kann, z.B. während eines Hubschrauber-Transports, lässt sich der Intubationserfolg mit dem EIT-Messsystem 2, 22, 222 automatisch überwachen.Advantage: Particularly in time-critical emergency situations it can happen that the esophagus is inadvertently intubated instead of the trachea and subsequently aerated. In situations where the seat of the tube can not be controlled via a stethoscope, eg during a helicopter transport, the intubation success can be achieved with the EIT measuring system 2 . 22 . 222 automatically monitor.

Claims (14)

Beatmungssystem (1, 10), kombiniert mit einem Messsystem (2, 22, 222) für die elektrische Impedanztomografie, wobei zwischen dem Beatmungssystem (1, 10) und dem Messsystem (2, 22, 222) für die elektrische Impedanztomografie Mittel für den bidirektionalen Datenaustausch vorgesehen sind.Ventilation system ( 1 . 10 ), combined with a measuring system ( 2 . 22 . 222 ) for the electrical impedance tomography, wherein between the ventilation system ( 1 . 10 ) and the measuring system ( 2 . 22 . 222 ) are provided for the electrical impedance tomography means for bidirectional data exchange. Beatmungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Leitungsverbindung (7) als Mittel für den bidirektionalen Datenaustausch zwischen dem Beatmungssystem (1, 10) und dem Messsystem (2, 22) vorhanden ist.Ventilation system according to claim 1, characterized in that an electrical line connection ( 7 ) as means for bidirectional data exchange between the respiratory system ( 1 . 10 ) and the measuring system ( 2 . 22 ) is available. Beatmungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beatmungssystem (1) und das Messsystem (222) jeweils eine erste und eine zweite Kommunikationselektronik (11, 12) mit Sende- und Empfangseinrichtungen als Mittel für den drahtlosen bidirektionalen Datenaustausch aufweisen.Respiratory system according to claim 1, characterized in that the respiratory system ( 1 ) and the measuring system ( 222 ) each have a first and a second communication electronics ( 11 . 12 ) with transmitting and receiving devices as a means for wireless bidirectional data exchange. Beatmungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bidirektionale Datenaustausch mittels einer Richtfunkstrecke oder einer Infrarot-Übertragungsstrecke erfolgt.Ventilation system according to claim 3, characterized in that the bidirectional data exchange by means of a radio link or an infrared transmission link he follows. Beatmungssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Impedanzdaten vom Messsystem (2, 22, 222) an das Beatmungssystem (1, 10) gesendet werden.Respiratory system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the measured impedance data from the measuring system ( 2 . 22 . 222 ) to the respiratory system ( 1 . 10 ). Beatmungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitabhängig gemessenen Impedanzdaten mittels mindestens eines Filters frequenzabhängig separiert werden.Ventilation system according to claim 5, characterized in that the time-dependent measured impedance data separated by means of at least one filter frequency dependent become. Beatmungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein adaptiver Hochpassfilter oder Bandpassfilter für die Separation der für die Herzaktivität relevanten Impedanzdaten verwendet wird sowie ein adaptiver Tiefpass- oder Bandpassfilter für die Separation der für die Lungen- oder Beatmungsaktivität relevanten Impedanzdaten.Ventilation system according to claim 6, characterized in that an adaptive high pass filter or bandpass filter for the separation the for the heart activity relevant impedance data is used as well as an adaptive low-pass or bandpass filter for the separation of for the lung or respiratory activity relevant impedance data. Beatmungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (2, 22, 222) aus den Impedanzdaten die aktuelle Herzfrequenz ermittelt und an das Beatmungssystem (1, 10) sendet.Ventilation system according to claim 7, characterized in that the measuring system ( 2 . 22 . 222 ) determines the current heart rate from the impedance data and sends it to the respiratory system ( 1 . 10 ) sends. Beatmungssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit vom Beatmungsverlauf und/oder vom gemessenen Druck oder Volumenstrom im Beatmungssystem (1, 10) das Messsystem (2, 22, 222) aktiviert wird, so dass zu vorgegebenen Punkten im Beatmungsverlauf Impedanzdaten erfasst werden, die als Referenzwerte für zeitlich nachfolgende Impedanzmessungen dienen.Ventilation system according to at least one of the preceding claims, characterized in that, depending on the course of ventilation and / or on the measured pressure or volume flow in the ventilation system ( 1 . 10 ) the measuring system ( 2 . 22 . 222 ) is activated, so that impedance data are acquired at predetermined points in the course of ventilation, which serve as reference values for temporally subsequent impedance measurements. Beatmungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Beatmungssystem (1, 10) vom Messsystem (2, 22, 222) in Abhängigkeit von den gemessenen Impedanzdaten und nach Vergleich mit gespeicherten Referenzwerten gesteuert wird.Ventilation system according to claim 9, characterized in that the ventilation system ( 1 . 10 ) from the measuring system ( 2 . 22 . 222 ) is controlled in dependence on the measured impedance data and on comparison with stored reference values. Beatmungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass akustische und/oder optische Alarmgeber vorhanden sind, so dass bei Unter- oder Überschreitung von im Beatmungssystem (1, 10) oder im Messsystem (2, 22, 222) gespeicherten Referenzwerten für die elektrische Impedanz ein akustischer und/oder optischer Alarm im Beatmungssystem (1, 10) durch das Messsystem (2, 22, 222) ausgelöst wird.Ventilation system according to claim 10, characterized in that acoustic and / or visual alarms are present, so that when falling below or above in the ventilation system ( 1 . 10 ) or in the measuring system ( 2 . 22 . 222 ), an acoustic and / or visual alarm in the ventilation system ( 1 . 10 ) by the measuring system ( 2 . 22 . 222 ) is triggered. Beatmungssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei a) das Messsystem (2) mehrere insbesondere in einem Elektrodengürtel angeordnete Elektroden E1 bis En aufweist b) mit einer analogen Verbindungsleitung (3) zu c) einer Analog-Digital-Anpassungsschaltung (4) d) mit einer anschließenden ersten digitalen Verbindungsleitung (5), welche e) an einen Monitor (6) des Messsystems (2) angeschlossen ist, wobei f) das Messsystem (2) über die elektrische Leitungsverbindung (7) mit dem Beatmungssystem (1) verbunden ist.Ventilation system according to at least one of the preceding claims, wherein a) the measuring system ( 2 ) has a plurality of electrodes E1 to En arranged in particular in an electrode belt, b) having an analog connection line ( 3 ) to c) an analog-to-digital matching circuit ( 4 ) d) with a subsequent first digital connection line ( 5 ), which e) to a monitor ( 6 ) of the measuring system ( 2 ), where f) the measuring system ( 2 ) via the electrical line connection ( 7 ) with the ventilation system ( 1 ) connected is. Beatmungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei a) das Messsystem (22) mehrere insbesondere in einem Elektrodengürtel angeordnete Elektroden E1 bis En aufweist b) mit einer analogen Verbindungsleitung (3) zu c) einer Analog-Digital-Anpassungsschaltung (4) d) mit einer anschließenden elektrischen Leitungsverbindung (7), welche e) an eine Ausweite- und Steuerfunktionen des Messsystems (22) enthaltende Schnittstellenkarte (8) eines derart erweiterten Beatmungssystems (10) angeschlossen ist.A respiratory system according to at least one of claims 1 to 11, wherein a) the measuring system ( 22 ) has a plurality of electrodes E1 to En arranged in particular in an electrode belt, b) having an analog connection line ( 3 ) to c) an analog-to-digital matching circuit ( 4 ) d) with a subsequent electrical line connection ( 7 ), which e) to an expansion and control functions of the measuring system ( 22 ) interface card ( 8th ) of such an expanded ventilation system ( 10 ) connected. Beatmungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei a) das Messsystem (222) mehrere insbesondere in einem Elektrodengürtel angeordnete Elektroden E1 bis En aufweist b) mit einer analogen Verbindungsleitung (3) zu c) einer Analog-Digital-Anpassungsschaltung (4) d) mit einer anschließenden ersten digitalen Verbindungsleitung (5), welche e) an die erste Kommunikationselektronik (11) des Messsystems (222) mit Sende- und Empfangseinrichtungen angeschlossen ist, die f) mit der zweiten Kommunikationselektronik (12) des Beatmungssystems (1) verbunden sind.A respiratory system according to at least one of claims 1 to 11, wherein a) the measuring system ( 222 ) has a plurality of electrodes E1 to En arranged in particular in an electrode belt, b) having an analog connection line ( 3 ) to c) an analog-to-digital matching circuit ( 4 ) d) with a subsequent first digital connection line ( 5 ) which e) to the first communication electronics ( 11 ) of the measuring system ( 222 ) is connected to transmitting and receiving devices, the f) with the second communication electronics ( 12 ) of Ventilation system ( 1 ) are connected.
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