АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО КОМПРЕССИИ ГРУДНОЙ КЛЕТКИ И КОНЕЧНОСТЕЙ

Полезная модель относится к области медицинской техники для экстренной реанимации и представляет собой автоматизированное устройство, заменяющее человека при выполнении непрямого массажа сердца в комплексе процедур сердечно-легочной реанимации (СЛР).
Известен патент US 2014309564. В указанном патенте описывается конструкция кардиокомпрессора, в котором компрессия осуществляется при помощи широкого ремня, охватывающего грудную клетку пациента, и производится за счет циклов сокращения/ослабления ремня под воздействием электрического привода устройства.
Недостатком данного устройства является несовершенство конструкции, ограничивающее возможность глубокой компрессии левого желудочка сердца, что снижает эффективность СЛР. К тому же, широкий ремень кардиокомпрессора закрывает собой практически всю переднюю поверхность грудной клетки у взрослого человека, что существенно затрудняет применение наружного дефибриллятора, при том, что проведение дефибрилляции с минимальной задержкой времени является одним из базисных требований современной СЛР.
Также известен патент US 2014303530. В указанном патенте описывается кардиокомпрессор, в котором исполнительный блок закреплен на неподвижной раме над грудной клеткой пациента, а компрессия осуществляется посредством поступательного движения толкательного устройства типа «шток» с закрепленной на его конце контактной площадкой.
Недостатком данного устройства является отсутствие обратных связей по усилию и глубине надавливаний, что может приводить к повреждению (перелому) ребер у пациента. К тому же у данного устройства нет возможности адаптации параметров компрессии в зависимости от физиологических параметров пациента.
За прототип выбран кадиокомпрессор мехатронный анатомический (КАРМА) [Патент RU 130222]. Кардиокомпрессор содержит мехатронный приводной модуль компрессии грудной клетки (ГК) и устройство для размещения приводного модуля над пациентом, которое состоит из опорной пластины и двух боковых арочных стоек, которые соединены с опорной пластиной и приводным модулем компрессии, датчики перемещения штока и усилия компрессии грудной клетки, датчики состояния пациента и устройство управления работой кардиокомпрессора. Приводной модуль компрессии включает в себя выдвигающийся шток, приводимый в движение электродвигателем с помощью механизма преобразования вращательного движения в поступательное. Для адаптации кардиокомпрессора к анатомическим закономерностям деформирования грудной клетки и анатомическим особенностям разных пациентов на опорной пластине кардиокомпрессора размещен поддерживающий элемент, который может смещаться на опорной пластине, изменять высоту и наклон контактирующей со спиной пациента нетравматичной контактной площадки, а также предусмотрена возможность поворота и фиксации приводного модуля относительно опорной пластины.
В этом кардиокомпрессоре имеется обратная связь по прилагаемому к грудной клетке усилию и положению ударного бойка (который непосредственно соприкасается с грудной клеткой пациента), то есть по глубине надавливаний. Также алгоритмически предусмотрено наличие обратных связей по информации с датчиков артериального давления, с последующими изменениями параметров компрессии.
Недостатками устройства являются большие размеры и масса, ограничение по объему ГК пациента, отсутствие возможности немедикаментозного ограничения круга кровообращения в теле пациента, а также осуществление обратной связи только по инвазивным датчикам артериального давления.
Задачей заявляемой полезной модели является создание компактного автоматизированного устройства для компрессии грудной клетки и конечностей для проведения непрямого массажа сердца при СЛР с возможностью применения на пациентах различного телосложения, с дополнительными системами повышения эффективности СЛР за счет немедикаментозного ограничения круга кровообращения и автоматической адаптации параметров компрессии под индивидуальные физиологические особенности пациента по информации с неинвазивных датчиков артериального давления.
Предложено устройство для компрессии грудной клетки и конечностей, включающее привод, представляющий собой электромеханическую сборку из двигателя постоянного тока и шарико-винтовой пары, шток, линейные направляющие, источник автономного питания, драйвер двигателя, датчик усилия, систему из 2-х пневматических жгутов, блок неинвазивного измерения артериального давления со встроенными датчиками в манжетах пневматических жгутов, ремень для крепления устройства на теле пациента, систему управления со встроенным дисплеем.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве применяется схема прямого привода в связке с компактным двигателем вентильного типа для уменьшения массы и габаритов устройства. Применение системы из 2-х автоматических пневматических жгутов, которые осуществляют компрессию нижних конечности пациента, позволяет ограничить круг кровообращения в теле пациента и повысить эффективность СЛР. Алгоритмы управления параметрами компрессии включают адаптивный режим работы, подстраивающий параметры компрессии под индивидуальные физиологически особенности пациента по информации с блока неинвазивного измерения артериального давления. Ременное устройство крепления кардиокопрессора на теле пациента позволяет устанавливать устройство на пациентов с размерами ГК от 70 до 140 см.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства. На фиг. 2 показан общий вид полезной модели.
Устройство содержит двигатель постоянного тока 1, шарико-винтовую пару 2, линейные направляющие 3, датчик силы 4, систему пневматических жгутов 5, блок неинвазивного измерения давления 6, неинвазивные датчики измерения давления 7, систему управления 8, дисплей 9, драйвер двигателя 10, источник автономного питания 11, опорную пластину 12 и ремень 13.
Устройство работает следующим образом.
Двигатель постоянного тока (1) создает вращательный момент и передает его шарико-винтовой паре (2), которая преобразует его в поступательное движение винта, который движется по линейным направляющим (3), оказывающей давление на ГК пациента. Контроль силы компрессии осуществляется посредством датчика силы (4). Компрессия нижних конечностей пациента осуществляется с помощью системы из 2-х автоматических пневматических жгутов (5). Оценка эффективности режима компрессии проводится путем измерения артериального давления пациента неинвазивными датчиками давления (7), расположенными в манжетах жгутов. Обработка информации об интегральном артериальном давлении проводится в блоке неинвазивного измерения артериального давления (6). Задание режимов работы, выдача управляющих сигналов и контроль параметров работы осуществляется в системе управления (8) со встроенным дисплеем (9). Преобразование управляющих сигналов, поступающих на исполнительный механизм кардиокопрессора, в токи для управления двигателем осуществляется с помощью драйвера (10). Для автономной работы кардиокопрессора используется источник автономного питания (11). Крепление кардиокопрессора на теле пациента осуществляется с помощью опорной пластины (12) и ремня (13).
Были проведены испытания устройства на гидродинамическом экспериментальном стенде, имитирующим сердечнососудистую систему человека при различных значениях упругости ГК человека и артериального давления. Во время испытаний измерялось давление в гидравлической системе и расход жидкости, имитирующей кровь пациента. Полученные показатели сравнивались с установленными медицинскими показателями, обеспечивающими физиологическое функционирование организма человека при остановке сердца. В результате испытаний было установлено, что режим работы кардиокопрессора обеспечивает достаточный кровоток для поддержания жизнеспособности пациента на этапе реанимации. По результатам проведения испытаний алгоритмов функционирования кардиокопрессора были также подтверждены технические характеристики экспериментального образца кардиокопрессора при работе под «нагрузкой», в составе стенда:
2
- максимальная создаваемая компрессия - 80 кг на контактной площадке площадью 20 см;
- длина хода штока от 0 до 60 мм, с точностью измерения перемещения до 0.5 мм;
- частота компрессии 0 до 120 уд/мин, с погрешностью не более 3 уд/мин.
Технический результат полезной модели заключается в уменьшении массо-габаритных характеристик устройства, снятии ограничений по использованию устройства на пациентах различного телосложения, повышении эффективности мероприятий по СЛР.