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remo²hbo Electronic Hardware

sabinammm edited this page Jul 25, 2019 · 1 revision

Technical Requirements

Electronic patient monitoring will require data to be collected with regard to

  1. temperature
  2. SpO2
  3. heart rate
  4. blood pressure (NiBP)
  5. ECG

The signals should be collected at constant sampling rates. The four basic vital signs:

Vital Sign Unit Precision min. Sampling Rate (AD-converter) min. Sampling Rate (Monitor) Standard Technology Notes
Temperature °C 0.1 1 x per minute, >= 5 min
arterial oxygen SpO2 % 1% 1 kHz 2 x second
Heart rate Hz 1 Hz 1 kHz from beat to beat siehe JBde
Blood pressure (NiBP) mmHg 10 % 2 min every 2 minutes siehe JBde
ECG ??? ??? ??? ???
  • When collecting blood pressure using a blood pressure cuff, the maximum sampling rate is ca. 1 minute as there is danger of blood clot.
  • An additional nice-to-have parameter would be capnometry.

Possible Solution Suggestions:

Please feel free to post your suggestions here or comment/post questions on existing suggestions posted by others.

A first solution was created by the initial team. The CAD-Files and list of materials as well as their costs is available here. To view the EAGLE-files, you can download a free version of EAGLE here. The complete How-To for this prototype is available here.

*JBde

_Hier kommen jetzt medizinische "Leihen-Annahmen" die aber für Hard- und Software als Fragen/Vorschläge im Raum stehen! _

Die Messhäufigkeit ist genauer zu beschreiben.

Hier ist die Häufigkeit der eigentlichen Messung und der möglichen Messung (AD-converter) von der Anzeige = SamplingRate (Monitor)zu trennen.

NiBP

Bei der Erstaufnahme eines Patienten kann es erforderlich sein, eine Blutdruck-Messung kurzfristig zu wiederholen. Z.B durch Fehler beim Anlegen der Manschette oder beim Umlagern usw. So kann eine sofortige Neumessung wünschenswert sein. Dann wäre die 2Minuten min.SamplingRateMonitor nicht gut, sondern lästige Wartezeit. Wird alle 2Minuten eine Messung ausgelöst... ist es med. nicht sinnvoll.

Die Häufigkeit der automatischen Messungen muss eingestellt werden können. Am Tag= z.B. 15Min und in der Nacht =30Min. Je nach Notwendigkeit für den Patienten. Das bedeutet das die Messhäufigkeit seltener ist (siehe auch Luftfilter/Luftmenge) und der letzte Messwert angezeigt bleibt. Da nicht alle automatischen Messungen gelingen, weil die Manschette verrutscht oder der Patient auf dem Schlauch zur Manschette liegt, ist eine "Richtig-Messerkennung" sinnvoll. Wird ein Fehler erkannt, ist der falsche Messwert nicht in die Patientendaten zu übernehmen. Es muss aber möglich sein (nur etwas falsche) Messfehler von Hand zu löschen und dann von Hand richtig einzutragen. Da der Blutdruck schwanken kann, ist ein Referenzwert und die Schwankungsbreite (Voreinstellung z.B.20 mmHg Ausschlag) für den Patienten festzulegen.
Eine Messung kann als Referenz für den Patienten übernommen werden. Das festlegen der Referenzen kann bei der Erstaufnahme, oder auch bei der Visite stattfinden. Defaultwerte sind voreingestellt aber änderbar. Der NiBP-Alarm und die Messfehlererkennung richten sich nach den eingestellten Referenzwerten. Ich schlage es so vor, weil ich Tastatureingaben am Bett minimieren will.

Analog ist es bei den anderen Werten.

Heart rate

Ich nehme an, das im PatientenRuheBildschirm alle Werte gleichzeitig dargestellt werden. Angezeigt wird (vermutlich) in der x-Richtung eine Zeiteinheit, normal können z.B. 5 bis 20 Sek. eingestellt sein.

Das wird ein voller Bildschirm.

Es wäre schön wenn einzelne Kurven ausgewählt und angezeigt werden könnten.

Wird z.B. ein Alarm durch die Heartrate ausgelöst, wäre es hilfreiche wenn durch „eine Taste“ ein Sprung zum letzten Alarm-Auslöser möglich wäre.

**Die x-Achsen-Einheit in der Monitoranzeige kann geändert werden!? **

Um die Herzkurve genauer zu betrachten, sollte die Zeit auch „kleiner“ als 5 Sek. gewählt werden können. Um auch nur einen Ausschnitt eines Taktes zeigen zu können (wie klein, ist vom Messgerät/Frequenz und von med. Anforderungen abhängig).

Wenn ein max. Herz/Pulsschlag von 250 pro Minute bei kranken Patienten angenommen wird, sind es

60Sek./250 =0,24Sek für die Darstellung einer gesamten Kurve. (Messfrequenz kann evtl. abweichen).
Dann sollte die x=Zeit auf <0,2Sek gespreizt werden können um eine Teil-Kurve darzustellen. Ob ein scrollen der Zeitachse sinnvoll ist, ist zu prüfen. Je nach Anzahl Pixel für x, also der Breite in Pixel für die Herz-KurvenAnzeige, ergibt sich die nötige Frequenz. Mit max. 800Pixel Breite für die Kurve wären 800Pixel in 0,24Sek anzuzeigen.

Das sind 0,0003Sek. je Pixel also ca. 3.300Hz (AD-converter) für eine gesamte Kurve (bei 500PixelAnzeige-Auflösung ca. 2,1kHz).

Bei einem Puls von 75, können mit 1kHz ca. 800 Pixel gemessen und angezeigt werden. Die Anzeige- und die Messvorgaben können unterschiedliche Anforderungen haben. Ich sehe im Netz, das der „QRS-Komplex <0,1s" ist, aber auch, dass "Q:<0,04s" ausgewertet wird.

Zudem sind Kurvenformen als Merkmale wichtig, die könnten bei langsamer Abtastrate oder kleiner Darstellung verloren gehen, oder mindestens verfälscht werden. Wie das bei Pixeln so üblich ist.

Ärzte gehen evtl. von den analogen Kurvenschreibern aus (oder vergleichbaren digitalen Systemen), die ein anderes genaueres Bild erstellen.

Ich kenne noch nicht den geplanten Bildschirmaufbau und mehme als Denk-Beispiel den NX8048K070_011C

7.0'' Nextion Enhanced HMI Resistive&Capacitive Touch Display with Enclosure

mit Display Ressolution von 800x480 für ca. 90€.

Fragen:

  • Ist die Lösung schon an anderer Stelle genauer beschrieben?
  • Mit den angenommen 1kHz wird das Signal bei Puls250 auf ca. drei Pixel „gestreckt“!?
  • Da es einige Interpretationen bei einer EKG-Kurve gibt, ist die Frage wie hoch muss die Auflösung sein
  • Sind kurze Ausschläge und Kurvenformen mit kleinen Ausschlägen bei 1kHz sicher zu erkennen?
  • Wenn es evtl. nur 4 Pixel sind, die einen Kurventeil zeigen die eine kurze maximale Spitze anzeigt, wie wird die Spitze dargestellt? (wer geht bei vieren in der Mitte?)
  • Wenn genauer als 1kHz gemessen würde, muss dann die Kurve in der kleinen MonitorAuflösung „angepasst“ werden. So das die Maxwerte dargestellt werden, obwohl die Auflösung den Maxwert zufällig nicht zeigen würde?

Ich möchte die Anforderungen nicht hoch treiben, sondern Fragen/wissen das 1kHz und die daraus folgende Auflösung ausreicht um Herz-Fehlfunktionen zu erkennen.

Denn daraus ergibt sich ja die Speichermenge für die Langzeitaufzeichnung und die Datenmenge im Netz.

1,000Hz doch ausreichend !?!

(die Einschränkungen "gqrs-Funktion" kann ich nicht bewerten) folgenden link gefunden https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6085204/ Somit wäre eine Abtastrate ab 100 Hz ausreichend? Das spart Daten-Platz bei 5Min und den 24Std Aufzeichnungen.

Aber hier https://www.researchgate.net/post/For_heart_rate_variability_analysis_is_it_better_to_use_an_EKG_with_a_1000_Hz_sampling_rate_or_is_250_Hz_fine

gibt es auch die Meinung das 8000Hz richtig sind, mindestens >=4000Hz. Hier wird über andere Einsatzgebiete (Labor, Klinik, Uni) diskutiert. Ich habe da die Frage, soll auf einem 800Pixel breitem Bild nur eine Kurve dargestellt werden, oder mehrer. Wenn wir größere Monitore mit höheren Auflösungen nutzen wollen sind Kosten, Leistung, Verfügbarkeit, Transport, Platz... auch größer. Kurze hohe Spitzen mit gesamt 4 Pixel-Breite darstellen fällt eben schwer.

Wenn man mit 8000Hz misst und dann interpoliert auf eine z.B. 100Hz Darstellung, sind die Spitzen sicher gemessen und können ausreichend dargestellt werden. Wir sollten in der Datenübertragung das sinnvolle Minimum anstreben.

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