VERFAHREN ZUM AUTOMATISCHEN ERFASSEN EINER GRUNDPOSITION EINER AUF EINER MATRATZE LIEGENDEN PERSON UND VERFAHREN ZUM ERZEUGEN EINER GRAFIKDARSTELLUNG METHOD FOR AUTOMATIC RECORDING OF A BASIC POSITION OF A PERSON LIVED ON A MATTRESS AND METHOD FOR PRODUCING A GRAPHIC DISPLAY
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Erfassen einer Grundposition einer auf einer Matratze liegenden Person und zum Erzeugen einer Grafikdarstellung dieser Person. The present invention relates to a method and apparatus for automatically detecting a home position of a person lying on a mattress and for generating a graphic representation of that person.
Aus Rihar et al., Infant trunk posture and arm movement assessment using pressure mattress, inertial and magnetic measurement units (IMUs), [online] Journal of NeuroEngine- ering and Rehabilitation 2014 11: 133, DOI: 10.1186/1743-0003-11-133, 2014-09-06 heruntergeladen am 10. Mai 2017 über http://www.jneuroengrehab.biomedcentral.com/article/10.1186/1743-003-ll-133 zeigt ein Verfahren, bei dem Daten einer Messmatratze mit eingebauten Drucksensoren zusammen mit Magnetmesssensoren, welche am Körper eines Säuglings angeordnet werden, zur Bewegungserfassung eines Säuglings im dreidimensionalen Raum verwendet wird. Aus der WO 2011/113070 AI geht ein Verfahren zur Überwachung des medizinischen Zu- standes eines Patienten hervor, wobei u. a. die Gefahr der Bildung von Druckgeschwüren erfasst werden soll. Am Körper des Patienten werden Sensoren angebracht, wie z. B. Beschleunigungssensoren, Gyrosensoren oder Magnetsensoren, um die Position und die Bewegung des Patienten zu erfassen. Es wird die Ausrichtung des Patienten berechnet und hie- raus eine Druckverteilung des Patienten, mit welcher er auf einer Unterlage aufliegt, bestimmt. From Rihar et al., Infant trunk posture and arm movement assessment using pressure mattress, inertial and magnetic measurement units (IMUs), [online] Journal of Neuroengineering and Rehabilitation 2014 11: 133, DOI: 10.1186 / 1743-0003-11 -133, 2014-09-06 downloaded on May 10, 2017 via http://www.jneuroengrehab.biomedcentral.com/article/10.1186/1743-003-ll-133 shows a method that uses data from a measuring mattress with built-in pressure sensors together with magnetic measuring sensors, which are arranged on the body of an infant, is used for motion detection of an infant in three-dimensional space. WO 2011/113070 A1 discloses a method for monitoring the medical condition of a patient, wherein u. a. the danger of formation of pressure ulcers should be recorded. On the patient's body sensors are attached, such. As acceleration sensors, gyros or magnetic sensors to detect the position and movement of the patient. The orientation of the patient is calculated and a pressure distribution of the patient, with whom he rests on a base, is determined.
In der WO 2009/064788 AI ist ein weiteres Verfahren zum Erfassen der Bewegung eines Patienten, der in einem Bett liegt, beschrieben. Der Patient will mit mehreren unterschiedli- chen Sensoren, wie z. B. einer Kamera, einer Lichtstrahlmatrix, einem RFID-Rastersystem erfasst und die Bewegung des Patienten wird aufgezeichnet.
Die bisher aufgeführten Techniken benutzen allesamt eine Kombination aus verschiedenen Sensoren, die miteinander in Einklang gebracht werden müssen. Die meisten dieser Sensoren können aber den Patienten negativ beeinflussen. Gerade bei Schlafpatienten kann es sehr störend sein, mehrere Sensoren am Körper befestigt zu haben. Lichtstrahlmatrizen ha- ben eine ähnlich störende Wirkung. Eine alltagsähnliche Abbildung des Schlafes ist hier nur schwer durchführbar. Der Aufwand pro Patient ist hier auch hoch insofern, dass die Sensoren individuell angepasst und justiert werden müssen. Bei Patienten mit epileptischen Anfällen besteht zudem bei Krampfanfällen die Gefahr die Sensoren abzustreifen oder gar zu zerstören. Eine versteckte Art der Überwachung, welche dem Patienten möglichst eine gewohnte Umgebung gewährt, wäre daher wünschenswert. Des Weiteren können Schlafhilfsmittel, wie zum Beispiel eine Decke, die Sensoren verdecken. Tatsächlich behindert eine Decke nicht nur Sensoren, sondern auch Beobachter, wie zum Beispiel Schlafforscher. Eine Analyse ohne Decke mag daher zweckdienlich, aber für viele Patienten unangenehm sein. Aus Harada et al., Human motion tracking System based on skeleton and surface Integration model using pressure sensors distribution bed, [online] Proceedings of the Workshop on Human Motion, Los Alamitos, CA, USA DOI: 10.1109/HUMO.2000.897378, 2000-12-08 (am 10. Mai 2017 im Internet heruntergeladen http://www.ieeexplore.ieee.org/document/897378/) ist ein Verfahren bekannt, bei welchem ein Patient, der in einem Bett liegt, alleine mittels Drucksensoren erfasst wird. Aus einem Model des Patienten, das ein Skelettmodel und ein Oberflächenmodel umfasst, wird ein Druckmuster berechnet und mit dem gemessenen Druckmuster verglichen. Das berechnete Druckmuster wird soweit an das gemessene Druckmuster angepasst, dass die Anordnung des Patienten auf der Matratze bestimmt wird. Durch Erfassen aufeinanderfolgender Anord- nungen eines Patienten auf der Matratze kann die Bewegung des Patienten auf der Matratze bestimmt werden. Mit diesen Verfahren sollen grobe Bewegungen des Patienten erfasst werden können. Bei diesem Verfahren ist es nicht notwendig, dass Sensoren an einem Körper eines Patienten befestigt werden. Das Modell des Patienten wird an diesen angepasst. Bei dem Verfahren gemäß Harada et al. wird ein Datenmodel eines Patienten, welches aus einem Skelett und Oberflächenmodel besteht, erzeugt, dass zur Erzeugung eines künstlichen Druckmusters verwendet wird. Dieses künstlich erzeugte Druckmuster wird im Nachhinein mit einem gemessenen Druckmuster in Übereinstimmung gebracht indem die Parameter des Patienten-Datenmodels angepasst werden. Bei der Erstellung des Patienten-Datenmodels ist sehr viel Erfahrung und Intuition nötig, um ein realistisches Druckmuster zu erhalten. Insbesondere bei Patienten mit außergewöhnlichen Körpermaßen und/oder Anomalien ist es äußerst schwierig ein realistisches Model zu erzeugen. Zusätzlich ist eine manuelle Initialisierung notwendig, um die Ausrichtung und Position des Datenmodels mit dem realen Patienten
gleichzusetzen. Erst anschließend können Veränderungen in der Bewegung und Position dargestellt werden. Bei einer Messunterbrechung muss die Initialisierung wiederholt werden, wodurch sich die Methode gerade für Langzeitmessungen nicht eignet. Sowohl die Erzeugung des Patienten-Datenmodels, als auch jede einzelne Initialisierung erfordern eine erheb- liehe Vorbearbeitung vor dem eigentlichen Messprozess. In WO 2009/064788 AI another method for detecting the movement of a patient lying in a bed is described. The patient wants with several different sensors, such. As a camera, a light beam matrix, an RFID grid system and the movement of the patient is recorded. The techniques listed so far all use a combination of different sensors that need to be reconciled. However, most of these sensors can negatively affect the patient. Especially in sleep patients, it can be very annoying to have several sensors attached to the body. Light beam matrices have a similarly disturbing effect. An everyday-like picture of sleep is difficult to carry out here. The effort per patient is also high insofar that the sensors must be individually adjusted and adjusted. Patients with epileptic seizures also have the risk of stripping off or even destroying the sensors during seizures. A hidden type of surveillance, which provides the patient as possible a familiar environment, would therefore be desirable. Furthermore, sleep aids, such as a blanket, can mask the sensors. In fact, a blanket not only obstructs sensors but also observers, such as sleep researchers. An analysis without a blanket may be useful, but it may be uncomfortable for many patients. From Harada et al., Human motion tracking system based on skeleton and surface integration model, [online] Proceedings of the Workshop on Human Motion, Los Alamitos, Calif., USA DOI: 10.1109 / HUMO.2000.897378, 2000- 12-08 (on May 10, 2017, http://www.ieeexplore.ieee.org/document/897378/) a method is known in which a patient lying in a bed is detected solely by means of pressure sensors , From a model of the patient comprising a skeleton model and a surface model, a print pattern is calculated and compared with the measured print pattern. The calculated print pattern is matched to the measured print pattern to the extent that the patient's placement on the mattress is determined. By detecting successive arrangements of a patient on the mattress, the movement of the patient on the mattress can be determined. These procedures should be able to detect gross movements of the patient. In this method, it is not necessary to attach sensors to a patient's body. The model of the patient is adapted to this. In the method according to Harada et al. For example, a data model of a patient consisting of a skeleton and a surface model is generated that is used to generate an artificial print pattern. This artificially generated print pattern is subsequently matched with a measured print pattern by adjusting the parameters of the patient data model. Creating the patient data model requires a great deal of experience and intuition to get a realistic print pattern. Especially in patients with abnormal body measurements and / or anomalies it is extremely difficult to produce a realistic model. In addition, manual initialization is necessary to align the position and position of the data model with the real patient equate. Only then can changes in movement and position be displayed. In the event of a measurement interruption, the initialization must be repeated, which makes the method unsuitable for long-term measurements. Both the generation of the patient data model and each individual initialization require considerable preprocessing prior to the actual measurement process.
In der WO 2011/066151 AI ist eine Methode und ein System zur Bestimmung und Verfolgung von Druckgebieten eines menschlichen Körpers offenbart. Der menschliche Körper liegt hierbei auf einer Liegefläche, die mit einer Anordnung von Drucksensoren versehen ist. Die Anordnung der Drucksensoren misst dabei ein Druckmuster und leitet dieses zu einem Computer weiter. Der Computer bestimmt hierbei mehrere Druckflächen und kann diese Druckflächen über eine längere Zeit verfolgen. Durch die Verfolgung der Druckflächen sollen Personen, die dieses überwachen, alarmiert werden, um Dekubitusstellen zu vermeiden. In der WO 2011/133961 AI ist ein System beschrieben, welches den Druck eines Patienten auf einer Druckmessmatte überwacht. Hierbei liegt der Patient auf einer Druckmessmatte, die wiederum auf einer weiteren Liegefläche angeordnet ist. Diese Druckmessmatte weist eine Vielzahl von Drucksensoren auf. Diese Drucksensoren leiten die Messwerte an eine Auswerteeinheit weiter. Die Auswerteeinheit kann die Messdaten wiederum speichern und analysieren um zu bestimmen, ob der Patient umgelegt werden muss oder nicht. WO 2011/066151 A1 discloses a method and a system for determining and tracking pressure areas of a human body. The human body lies here on a lying surface, which is provided with an array of pressure sensors. The arrangement of the pressure sensors measures a print pattern and forwards it to a computer. The computer determines several print areas and can track these print areas over a longer time. By tracking the printing surfaces, persons supervising it should be alerted to avoid bedsores. WO 2011/133961 A1 describes a system which monitors the pressure of a patient on a pressure measuring mat. Here, the patient lies on a pressure measuring mat, which in turn is arranged on a further lying surface. This pressure measuring mat has a plurality of pressure sensors. These pressure sensors transmit the measured values to an evaluation unit. The evaluation unit can store and analyze the measurement data again to determine whether or not the patient has to be transferred.
Aus der US 9,005,101 Bl geht ein Sensor und ein Therapieverfahren hervor, bei dem verschiedene Körperteile, wie z. B. ein Ellbogen, über Druck- und/oder Thermosensoren identifiziert und die Position dieses Körperteils weiterverfolgt werden kann. Therapeutische Systeme können daraufhin dieser Bewegung folgen. From US 9,005,101 Bl discloses a sensor and a therapy process, in the various body parts, such as. As an elbow, identified by pressure and / or thermal sensors and the position of this body part can be followed. Therapeutic systems can then follow this movement.
In der Medizin ist es oft erwünscht, die Position und Ausrichtung eines Patienten auf einer Matratze zu messen und zu überwachen. Insbesondere die zeitliche Überwachung der Liegeposition, die Mobilität des Patienten und die Art der Bewegungen können Rückschlüsse auf das Krankheitsbild des Patienten geben. So können die Daten zum Beispiel zur Vermeidung von Druckstellen dienen, die insbesondere bei Langzeitpatienten immer wieder auftreten. Es lässt sich aber auch das Schlafverhalten verfolgen. Des Weiteren können sich Krämpfe und epileptische Anfälle so nachvollziehen lassen. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, die Position und die Ausrichtung eines Patienten zu messen und darzustellen in einer Weise, die den Patienten nicht behindert.
Eine weitere Aufgabe ist lange zeitliche Stabilität der Messung. Der Patient soll mindestens über eine ganze Nacht, eher über mehrere Tage, Wochen und Monate vermessen werden, ohne dass das System neu kalibriert werden muss. Eine weitere Aufgabe liegt darin, dass jeder Patient ohne große technische Vorarbeit vermessen und überwacht werden kann. In medicine, it is often desirable to measure and monitor the position and orientation of a patient on a mattress. In particular, the temporal monitoring of the lying position, the mobility of the patient and the type of movements can give conclusions about the clinical picture of the patient. For example, the data can be used to avoid pressure points that occur again and again, especially in long-term patients. But it can also track the sleep behavior. In addition, convulsions and epileptic seizures can be understood in this way. The invention is thus based on the object to measure and represent the position and orientation of a patient in a way that does not hinder the patient. Another task is long time stability of the measurement. The patient should be measured for at least one night, rather over several days, weeks and months, without having to recalibrate the system. Another task is that each patient can be measured and monitored without much technical preparation.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Durchführbarkeit der Messung, trotz gewisser Hilfsmittel, wie zum Beispiel eine Decke. Another object of the invention is the feasibility of the measurement, despite certain aids, such as a blanket.
Einer oder mehrere der vorstehenden Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche. Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird automatisch eine Grundposition eines auf einer mit Drucksensoren versehenden Matratze liegenden Person, im folgenden Patient genannt, erfasst, wobei ein Druckmuster mit den in der Matratze integrierten Drucksensoren erfasst wird, Schwerepunkte im Druckmuster bestimmt werden, und eine Grundposition des Patienten anhand vorbestimmter Regeln anhand der Schwerepunkte bestimmt wird, wobei die Druckwerte der Schwerepunkte und/oder der Verlauf der Druckwerte im Bereich der Schwerpunkte mit den Regeln berücksichtigt werden. One or more of the above objects are solved by the features of the independent claims. Preferred embodiments and advantageous developments form the subject of the dependent claims. According to a first aspect of the present invention, a basic position of a person lying on a mattress provided with pressure sensors, hereinafter referred to as a patient, is automatically detected, wherein a print pattern is detected with the pressure sensors integrated in the mattress, severity points in the print pattern are determined, and a basic position of the patient is determined on the basis of the severity points on the basis of predetermined rules, the pressure values of the severity points and / or the course of the pressure values in the region of the center of gravity being taken into account with the rules.
Ein jeder Schwerepunkt ist entweder ein bestimmter Punkt auf der Matratze und/oder ein lokales Maximum des gemessenen Druckes. Ein solcher bestimmter Schwerepunkt ist ein Punkt im gemessenen Druckverlauf, der sich auszeichnet und somit in einem Druckverlauf eindeutig identifizierbar ist. Neben einem lokalen Maximum kann ein Schwerepunkt auch ein Wendepunkt, Sattelpunkt oder dgl. sein. Diese Schwerepunkte können einem bestimmten Körperteil, wie zum Beispiel Kopf, Schulter, Hüfte, Bein, Arm zugeordnet werden. Bei einem Bein oder bei einem Arm können die Schwerepunkte einem Ellbogen, einer Hand, einem Knie und/oder einem Fuß zugeordnet werden. Each gravity point is either a certain point on the mattress and / or a local maximum of the measured pressure. Such a specific gravity point is a point in the measured pressure curve, which is distinguished and thus clearly identifiable in a pressure curve. In addition to a local maximum, a gravity point may also be a turning point, saddle point or the like. These severity points may be associated with a particular body part, such as head, shoulder, hip, leg, arm. For a leg or an arm, the severity points can be assigned to an elbow, a hand, a knee and / or a foot.
Derartige Schwerepunkte lassen sich einfach aus dem Druckmuster bestimmen. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat erkannt, dass durch die Verwendung von diesen Schwerepunkten eine eindeutige Zuordnung zu den einzelnen Körperteilen möglich ist, so dass mit hoher Zuverlässigkeit die Grundposition des Patienten zuverlässig und einfach bestimmt werden kann. Grundpositionen sind z.B. eine Rückenlage, eine Bauchlage und eine Seitenlage. Bei der Seitenlage kann zwischen einer rechten und einer linken Seitenlage unterschieden werden, wobei bei einer rechten Seitenlage des Patienten mit ihrer Bauch- beziehungs-
weise Vorderseite in der Draufsicht auf die Matratze nach rechts und bei einer linken Seitenlage nach links gerichtet ist. Die Grundposition kann auch anteilig aus Rück-, Bauch oder Seitenlage bestehen. Es können auch mehrere unterschiedliche Grundpositionen unterschieden werden. Such severity points can be easily determined from the print pattern. The inventor of the present invention has recognized that the use of these severity points enables an unambiguous association with the individual body parts, so that the basic position of the patient can be determined reliably and simply with high reliability. Basic positions are eg a supine position, a prone position and a lateral position. In the lateral position, a distinction can be made between a right and a left lateral position, with a right lateral position of the patient with their abdominal relationship. wise front in the plan view of the mattress is directed to the right and in a left side position to the left. The basic position can also consist of a proportion of back, belly or side position. Several different basic positions can also be distinguished.
Durch die Verwendung von Drucksensoren zur Detektion der Grundposition ist es möglich, dass die Grundposition auch zuverlässig erfasst werden kann, wenn der Patient mit einer Decke abgedeckt ist. Für den Patienten, der auf einer mit Drucksensoren versehenen Matratze liegt, besteht somit keinerlei Unterschied zu einer herkömmlichen Matratze, so dass sich dieser Patient in ihrem Schlaf- und Liegeverhalten in keiner Weise einschränken muss. By using pressure sensors to detect the home position, it is possible that the home position can be reliably detected even when the patient is covered with a blanket. For the patient lying on a mattress provided with pressure sensors, there is thus no difference to a conventional mattress, so that this patient does not have to restrict his sleep and lying behavior in any way.
Die Matratze kann in unterschiedliche Bereiche, insbesondere einen Kopfbereich, einen Schulterbereich, einen Hüftbereich und einen oder zwei Beinbereiche unterteilt sein. Sind zwei Beinbereiche vorgesehen, dann wird die Matratze in einen linken und einen rechten Beinbereich unterteilt. Die in den unterschiedlichen Bereichen gemessenen Druckwerte werden bei den Regeln zum Bestimmen der Grundposition unterschiedlich berücksichtigt, insbesondere, um die gemessenen Schwerepunkte bestimmten Körperteilen zuzuordnen. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Schwerepunkte ohne eine Unterteilung der Matratze in verschiedene Bereiche bestimmten Körperteilen zuzuordnen. Hierzu kann zunächst aus der An- Ordnung und den relativen Intensitäten der Schwerepunkte die Ausrichtung des Patienten auf der Matratze bestimmt werden. Mit der Ausrichtung des Patienten wird festgestellt, wo das Kopfende beziehungsweise Fußende des Patienten auf der Matratze liegt. Ist die Ausrichtung des Patienten einmal festgelegt, dann können die einzelnen Schwerepunkte einfach bestimmten Körperteilen zugeordnet werden, wobei insbesondere ein Kopf- ein Hüft- und zumindest ein Beinschwerpunkt bestimmt werden. Es können jedoch auch noch weitere Schwerepunkte, wie zum Beispiel ein Schulter-Schwerepunkt und ein oder zwei Hand- Schwerepunkte bestimmt werden. The mattress can be divided into different areas, in particular a head area, a shoulder area, a hip area and one or two leg areas. If two leg areas are provided, then the mattress is divided into a left and a right leg area. The pressure values measured in the different regions are taken into account differently in the rules for determining the basic position, in particular in order to assign the measured severity points to specific body parts. In principle, it is also possible to assign the severity points without subdividing the mattress into different areas of specific body parts. For this purpose, the orientation of the patient on the mattress can first be determined from the arrangement and the relative intensities of the points of gravity. The orientation of the patient determines where the patient's head or foot end lies on the mattress. Once the orientation of the patient has been determined, the individual severity points can simply be assigned to specific body parts, with a head, hip and at least one leg center of gravity in particular being determined. However, other severity points such as a shoulder gravity point and one or two hand gravity points may also be determined.
Zur Bestimmung der Grundposition des auf der Matratze liegenden Patienten können folgen- de Regeln einzeln oder in Kombination verwendet werden: To determine the basic position of the patient lying on the mattress, the following rules can be used individually or in combination:
- die Grundposition wird als Seitenlage erkannt, wenn einer der beiden Beinbereiche unbelastet ist, beziehungsweise wenn in beiden Beinbereichen sich lediglich ein einziger Schwerepunkt befindet, beziehungsweise wenn nur ein einzelner Beinbereich detektiert wird, wodurch die Orientierung der Seitenlagen auch bestimmt werden kann, the basic position is recognized as a lateral position if one of the two leg areas is unloaded, or if there is only a single gravity point in both leg areas, or if only a single leg area is detected, whereby the orientation of the lateral layers can also be determined;
- die Grundposition wird als Seitenlage erkannt, wenn der Druckwert des Schulterschwerepunktes und/oder der Hüftschwerepunktes einen vorbestimmten Wert übersteigt,
- die Grundposition wird als Seitenlage erkannt, wenn die maximale Steigung eines Druckverlaufes im Druckmuster im Bereich des Schulter-Schwerepunktes und/oder im Bereich des Hüft-Schwerpunktes einen vorbestimmten Wert übersteigt, the home position is recognized as a lateral position if the pressure value of the shoulder severity point and / or the hip severity point exceeds a predetermined value, the home position is recognized as a lateral position if the maximum slope of a pressure curve in the pressure pattern in the area of the shoulder gravity point and / or in the region of the hip center of gravity exceeds a predetermined value,
- die Grundposition wird als Seitenlage erkannt, wenn die Fläche, die von einer bestimmten Isobare im Schulterbereich eingeschlossen wird, einen vorbestimmten Wert unterschreitet. - The home position is recognized as a lateral position if the area enclosed by a particular isobar in the shoulder area falls below a predetermined value.
- die Grundposition wird als Bauchlage erkannt, wenn zumindest zwei Bein-Schwerepunkte gemessen werden, der Druckwert des Kopf- und/oder Schulterschwerepunktes über einem vorbestimmten Wert liegt und/oder der Druckwert des Hüft-Schwerepunktes unter einem vorbestimmten Wert liegt, und/oder der Druckverlauf im Druckmuster im Bereich des Schulter-Schwerepunktes und/oder im Bereich des Hüft-Schwerpunktes unter einem vorbestimmten Wert liegt, - The home position is recognized as a prone position, when at least two leg gravity points are measured, the pressure value of the head and / or shoulder severity point is above a predetermined value and / or the pressure value of the hip severity point is below a predetermined value, and / or Pressure curve in the pressure pattern in the region of the shoulder severity point and / or in the area of the hip center of gravity is below a predetermined value,
- Die Grundposition wird als Rückenlage erkannt, wenn zumindest zwei Bein-Schwerpunkte gemessen werden, der Druckwert des Kopf- und/oder Schulter-Schwerpunktes unter einem vorbestimmten Wert liegt und/oder der Druckwert des Hüft-Schwerpunktes über einem vorbestimmten Wert liegt und/oder wenn die maximale Steigung eines Druckverlaufes im Druckmuster im Bereich des Schulter-Schwerpunktes und/oder im Bereich des Hüft- Schwerpunktes unter einem vorbestimmten Wert liegt, - The home position is detected as a supine position when at least two leg centers of gravity are measured, the pressure value of the head and / or shoulder center of gravity is below a predetermined value and / or the pressure value of the hip center of gravity is above a predetermined value and / or if the maximum slope of a pressure curve in the pressure pattern in the region of the shoulder center of gravity and / or in the region of the hip center of gravity is below a predetermined value,
- die Grundposition wird als Rückenlage erkannt, wenn zumindest zwei Fuß-Schwerepunkte gemessen werden, und/oder - The home position is detected as a supine position when at least two foot gravity points are measured, and / or
- die Grundposition wird als Bauchlage erkannt, wenn zumindest zwei Knie-Schwerepunkte gemessen werden. - The basic position is recognized as a prone position when at least two knee severity points are measured.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, das aufweist: According to a second aspect of the present invention, a method is proposed which comprises:
- Aufnahme eines digitalen Druckmusters, bevorzugt von in einer Matratze integrierten Drucksensoren - Recording a digital printing pattern, preferably from integrated in a mattress pressure sensors
- Vergleich dieses Druckmusters mit einer Datenbank von gespeicherten Druckmustern - Comparison of this print pattern with a database of stored print patterns
- Zuordnung des gemessenen Druckmuster zu ähnlichen Druckmustern der Datenbank, welchen wiederum Skelettdaten zugeordnet sind, Assignment of the measured print pattern to similar print patterns of the database, which in turn are associated with skeleton data,
- Darstellung der dem Druckmuster zugeordneten Skelettdaten an einer Anzeigeeinrichtung, wobei diese Darstellung die Position und Ausrichtung des Patienten wiedergibt. - Representation of the printed pattern associated skeleton data on a display device, this representation reflects the position and orientation of the patient.
Im Sinne der Erfindung ist ein Druckmuster eine digitale Datei, in der eine Vielzahl dreidi- mensionaler Vektoren gespeichert ist. Diese Vektoren beinhalten zwei Koordinatenangaben und einen Druckwert. Diese Datei ist somit ähnlich einer BMP-Bilddatei und könnte auch als solche abgespeichert und ausgelesen werden. Die Druckmuster werden idealerweise von
Druckmatratzen erzeugt, wie sie zum Beispiel in der AT 518046 A beschrieben sind. Auf die AT 518046 A wird deshalb vollinhaltlich Bezug genommen. For the purposes of the invention, a print pattern is a digital file in which a multiplicity of three-dimensional vectors is stored. These vectors contain two coordinates and a pressure value. This file is thus similar to a BMP image file and could also be stored as such and read out. The print patterns are ideally made by Pressure mattresses produced, as described for example in AT 518046 A. For this reason, reference is made in full to AT 518046 A.
Zu jedem Druckmuster in der Datenbank gibt es entsprechende Skelettdaten, welche ein menschliches Skelett in vereinfachter Form wiedergeben. Diese vereinfachte Form umfasst eine Anordnung von sogenannten Joints, welche die Gelenke repräsentieren und Bones, die Verbindungen zwischen den Gelenken bilden und die Knochen darstellen. For each print pattern in the database, there are corresponding skeleton data representing a human skeleton in a simplified form. This simplified form includes an array of so-called joints that represent the joints and bones that form joints between the joints and represent the bones.
Eine Möglichkeit Druckmuster mit verknüpften Skelettdaten zu erzeugen ist die Verwendung eines Motion Capturing Verfahrens. Probanden, die sich auf eine Drucksensormatratze legen sind zusätzlich mit Motion Capturing Sensoren, den sogenannten Markern, ausgestattet. Eine Kamera nimmt die Probanden auf und eine Analysesoftware erkennt die Marker im Bild, wodurch ein dreidimensionales Abbild des Probanden, bzw. des Skelettes des Probanden berechnet werden kann. Am Computer können die erzeugten Druckmuster mit den Skelett- daten, die durch das Motion Capturing erzeugt wurden, verknüpft werden. Des Weiteren sind aber auch andere Techniken denkbar, wie zum Beispiel GPS Systeme oder gyromag netische Systeme. One way to create print patterns with linked skeleton data is to use a motion capture method. Subjects who place themselves on a pressure sensor mattress are additionally equipped with motion capturing sensors, the so-called markers. A camera captures the subjects and an analysis software recognizes the markers in the image, whereby a three-dimensional image of the subject, or the skeleton of the subject can be calculated. On the computer, the generated print patterns can be linked to the skeleton data generated by motion capturing. Furthermore, other techniques are conceivable, such as GPS systems or gyromag netic systems.
Entspricht ein Druckmuster eines Patienten dem Druckmuster aus einer Datenbank, so ent- sprechen auch die Skelettdaten der Datenbank dem Patienten. Die Skelettdaten beinhalten alle nötigen Informationen über die Position und Ausrichtung des Patienten. If a print pattern of a patient corresponds to the print pattern from a database, the skeleton data of the database also correspond to the patient. The skeletal data contains all the necessary information about the position and orientation of the patient.
Die Bestimmung der Ähnlichkeit der gemessenen Druckmuster zu den Druckmustern der Datenbank kann nach unterschiedlichen Methoden erfolgen. Beispielsweise kann der mittlere quadratische Abstandswert als Maß für die Ähnlichkeit verwendet werden. Vor dem Vergleich zur Bestimmung der Ähnlichkeit können die gemessenen Druckmuster normiert werden, wie es unten näher erläutert ist. Bei dem Vergleich zur Bestimmung der Ähnlichkeit können die gemessenen Druckmuster und die Druckmuster der Datenbank zueinander positioniert werden, wobei beispielsweise der Abstand der lokalen Maxima, beziehungsweise der Abstand der Schwerpunkte, minimiert wird. Insbesondere die Schwerepunkte der Schulter und der Hüfte werden miteinander verglichen. Erst nach der Normierung wird dann die Ähnlichkeit der zu vergleichenden Druckmuster berechnet. The determination of the similarity of the measured print patterns to the print patterns of the database can be done by different methods. For example, the mean square distance value may be used as a measure of similarity. Before comparing to determine similarity, the measured print patterns can be normalized, as explained in more detail below. In the comparison for determining the similarity, the measured pressure patterns and the pressure patterns of the database can be positioned relative to one another, whereby, for example, the distance of the local maxima or the distance of the center of gravity is minimized. In particular, the severity of the shoulder and the hip are compared. Only after normalization is the similarity of the printed patterns to be compared calculated.
Im Sinne der Erfindung ist eine Grundposition eine Klassifizierung der Position des Patienten. So kann zum Bleispiel die Position in folgende vier Grundpositionen unterteilt werden: For the purposes of the invention, a basic position is a classification of the position of the patient. For example, the position can be divided into the following four basic positions:
- Bauchlage - prone position
- Rückenlage - Supine position
- Linke Seitenlage
- Rechte Seitenlage - Left side position - Right lateral position
Die Grundposition kann auch anteilig aus Rück-, Bauch oder Seitenlage bestehen. The basic position can also consist of a proportion of back, belly or side position.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass sich in der Datenbank eine Vielzahl von Druckmustern, die jeweils einen Datenpunkt ausmachen, befindet. Der Dimensionsraum der Datenbank wird durch die Parameter der Patientendaten des Patienten aufgespannt. So kann zum Beispiel ein Druckmuster die Parameter Grundposition, Größe, Gesamtgewicht, Geschlecht, Alter und Körperfett beinhalten. Der Dimensionsraum kann dann durch einige oder alle Parameter eingeschränkt werden, wodurch eine Teilmenge entsteht, um den Vergleich mit dem gemessenen Druckmuster zu vereinfachen, beziehungsweise zu präzisieren. Zum Beispiel ist die Beckenstruktur bei Frauen anders als bei Männern und es ist daher zweckdienlich weibliche Patienten nur mit Druckmustern zu vergleichen, die von weiblichen Probanden stammen. Des Weiteren ist es nützlich, wenn der Dimensionsraum auch noch nachträglich spezifiziert und erweitert werden kann. So mag es zum Beispiel zweckdienlich sein, bei einer geringen Anzahl an Datensätzen die Altersklassifizierung zu erweitern und die gemessene Druckstruktur mit einem Datensatz zu vergleichen, die von leicht älteren und/oder leicht jüngeren Probanden entstanden sind. Bei einer großen Anzahl an Datensätzen kann es sinnvoll sein, dass die Druckmuster nur mit gleichaltrigen verglichen werden. Zusätzlich ist es sicherlich sinnvoll bei einer anwachsenden Datenbank mehr Parameter zur Vorsortierung zu nutzen. Zudem könnte es sein, dass zu einem späteren Zeitpunkt Parameter auftauchen, an die zuvor nicht gedacht wurde oder die als zu spezifisch klassifiziert wurden. So könnten zum Beispiel zu irgendeinem Zeitpunkt auch Probanden mit gewissen (Knochen-)Fehlbildungen mit in die Datenbank mit aufgenommen werden, wovon anschließend andere Patienten mit ähnlichen oder gleichen Merkmalen profitieren. In a preferred embodiment it can be provided that a plurality of print patterns, each of which constitutes a data point, is located in the database. The dimension space of the database is spanned by the parameters of the patient data of the patient. For example, a print pattern may include the parameters of Home Position, Height, Total Weight, Gender, Age, and Body Fat. The dimension space may then be constrained by some or all of the parameters, thereby creating a subset to simplify or refine the comparison with the measured print pattern. For example, the pelvic structure is different in women than in males and it is therefore convenient to compare female patients only with patterns of print coming from female subjects. Furthermore, it is useful if the dimension space can also be subsequently specified and extended. For example, it may be useful to extend the age classification for a small number of datasets and compare the measured pressure structure to a dataset generated by slightly older and / or slightly younger subjects. With a large number of data records, it may be useful to compare the print samples only with peers. In addition, it certainly makes sense to use more parameters for pre-sorting in a growing database. In addition, it may be that at a later date, parameters emerge that were previously not thought of or that were classified too specific. For example, subjects with certain (bone) malformations could be included in the database at some point in time, which would then benefit other patients with similar or similar characteristics.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das gemessene Druckmuster durch Transformation, wie zum Beispiel Skalierung, Spiegelung, Translation und/oder Rotation normiert wird. So kann das gemessene Druckmuster eines Patienten, der verkehrt herum oder schräg im Bett liegt, dennoch mit dem Druckmuster eines in üblicher Weise ausgerichteten liegenden Patienten verglichen werden. Auch der Ort, wo der Patient auf der Matratze liegt, hat dann keinen Einfluss auf das Ergebnis. Der benötigte Datensatz zur Erkennung der Position reduziert sich dadurch erheblich. In a further preferred embodiment it can be provided that the measured print pattern is normalized by transformation, such as scaling, mirroring, translation and / or rotation. Thus, the measured pressure pattern of a patient lying upside down or obliquely in bed can still be compared to the pressure pattern of a normally oriented lying patient. Also, the place where the patient lies on the mattress, then has no effect on the result. The required data record for recognizing the position is thereby reduced considerably.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass, sofern mehrere Datenbank-Druckmuster zu dem gemessenen Druckmuster passen, dieses interpoliert und
entsprechend gewichtet wird. Dies ermöglicht eine erhöhte Genauigkeit bei der Darstellung der Körperposition. In a further preferred embodiment it can be provided that, if a plurality of database print patterns match the measured print pattern, it interpolates and is weighted accordingly. This allows an increased accuracy in the representation of the body position.
Es ist zweckdienlich, wenn die interpolierten Druckmuster mit den verknüpften Skelettdaten als neue Datenpunkte der Datenbank hinzugefügt werden können. In Verbindung mit den hinterlegten Patientendaten kann sich so mit der Zeit ein immer dichteres Netz an Datenpunkten in der multidimensionalen Datenbank ausarbeiten, wodurch die Effektivität der Erfindung gesteigert wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass gewisse Patientendaten automatisch ermittelt werden. So kann zum Beispiel durch eine Kalibrierung der Druckmatratze das Gewicht des Patienten sehr einfach bestimmt werden. Auch die Körpergröße ist durch den maximalen Abstand zwischen zwei Druckpunkten auf der Matratze vergleichsweise einfach ermittelbar. Als Folge dieser beiden Messwerte lässt sich auch der BMI und unter gewissen Voraussetzungen den Körperfettanteil bestimmen. Ist die Datenbank der Druckmuster mächtig und der Algorithmus fein genug eingestellt, lassen sich alle nötigen Meta Information aus dem Druckmuster auslesen. Selbst nicht-triviale Parameter, wie zum Beispiel das Alter, sollten sich daraus ablesen lassen. Ein manuelles Eingeben ist dann nicht mehr nötig und die Reduzierung der Datenbank wird automatisch durchgeführt. It is useful if the interpolated print patterns with the associated skeleton data can be added as new data points to the database. In conjunction with the stored patient data, over time an ever denser network of data points in the multidimensional database can be developed, which increases the effectiveness of the invention. In a further preferred embodiment it can be provided that certain patient data are determined automatically. For example, by calibrating the pressure mattress, the weight of the patient can be determined very easily. The body size is comparatively easily determined by the maximum distance between two pressure points on the mattress. As a result of these two measurements, the BMI and, under certain conditions, the body fat percentage can be determined. If the database of print patterns is powerful and the algorithm fine enough, all the necessary meta information can be read from the print sample. Even non-trivial parameters, such as age, should be read. A manual input is then no longer necessary and the reduction of the database is carried out automatically.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Skelettdaten dafür verwendet werden, ein dreidimensionales Abbild des Patienten zu generieren. Dafür wird, ähnlich wie beim„Motion Capturing" -Verfahren, die starren Positionen und Ausrichtung der Bones und Joints als Basis genutzt, welche die Skelettdaten ausmachen. In a further preferred embodiment it can be provided that the skeleton data are used to generate a three-dimensional image of the patient. For this, similar to the "motion capture" method, the rigid positions and orientation of the bones and joints are used as a basis, which make up the skeleton data.
Um die dreidimensionale Anordnung der Bones und Joints wird nun eine virtuelle elastische Haut gezogen, die sich zwingend an die Anordnung der Bones und Joints halten muss. Die Position dieses virtuellen Körpers, auch Avatar genannt, entspricht dann der des Patienten. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Patientendaten des Patienten verwendet werden, um den Avatar, also die Körperhülle, die die Bones und Joints umschließt, noch realistischer darzustellen. Dies kann zum Beispiel von der einfachen Unterscheidung zwischen Mann und Frau, bis hin zum physikalisch korrekten Verhalten des Gewebes reichen. So ist die Massenverteilung bei einem menschlichen Körper mit hohem Körperfettanteil anders, als bei jemanden mit niedrigem Körperfettanteil. Dem Detailgrad des Avatars sind keine Grenzen gesetzt, sodass sich fotorealistische Avatare, die dem Patienten sehr genau entsprechen, auch in der animierten Bewegung der realen Person gleichen. Auch wenn dies für cineastische Effekte interessant sein könnte, sind wahrscheinlich stilisierte Ava-
tare, wie sie von Ganzkörperscannern, auch Nacktscannern genannt, bekannt sind, zweckdienlicher, um den Patienten nicht bloßzustellen. To create a three-dimensional arrangement of the bones and joints, a virtual elastic skin is drawn, which must necessarily adhere to the arrangement of the bones and joints. The position of this virtual body, also called avatar, then corresponds to that of the patient. In a further preferred embodiment, provision may be made for the patient data of the patient to be used in order to render the avatar, that is to say the body wrap enclosing the bones and joints, even more realistic. This can range, for example, from the simple distinction between man and woman, to the physically correct behavior of the tissue. So the mass distribution in a human body with high body fat content is different, as with someone with low body fat content. There are no limits to the level of detail of the avatar, so that photorealistic avatars, which correspond to the patient very closely, also resemble the animated movement of the real person. Although this might be interesting for cinematic effects, stylized avatars are likely tare, as known from whole-body scanners, also known as nude scanners, more expedient so as not to expose the patient.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der virtuelle dreidimensionale Körper in ein zweidimensionales Bild dargestellt wird, um sie so auf einen Monitor und/oder Beamer projizieren zu können. Dreidimensionale Objekte darzustellen, insbesondere wenn sie sich bewegen, ist durchaus nicht trivial. Da durch die Dimensionsverkleinerung es zwangsläufig zu einem Informationsverlust führt, muss entschieden werden, wie dieser Verlust zu beschränken ist. So ist es zum Beispiel meistens nicht zweckdienlich den Avatar des Patienten auf die Ebene die die Fußsohle aufgespannt zu projizieren. In a further preferred embodiment it can be provided that the virtual three-dimensional body is displayed in a two-dimensional image so that it can be projected onto a monitor and / or beamer. Displaying three-dimensional objects, especially when they are moving, is by no means trivial. Since the dimensional reduction inevitably leads to a loss of information, it must be decided how to limit this loss. For example, it is usually not appropriate to project the patient's avatar onto the plane of the sole of the foot.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Druckmuster gemessen werden. Jedes einzelne Druckmuster wird nun auch mit der Datenbank verglichen. Dies ist besonders hilfreich, um Druckstellen beim Pati- enten zu vermeiden oder um Hypermobil ität festzustellen. Des Weiteren können so zeitliche Veränderungen der Patientendaten, wie zum Beispiel das Gewicht, präzise gemessen werden. Besonders bei Patienten, deren Flüssigkeitshaushalt überwacht werden muss, ist dies besonders zweckdienlich. Durch die häufige Wiederholung der Messung kann der zeitliche Verlauf des Gewichtverlustes auf Grund des Wasserausscheidens genau bestimmt werden. In a further preferred embodiment it can be provided that a plurality of chronologically successive printed patterns are measured. Each individual print pattern is now also compared to the database. This is especially helpful to avoid pressure sores in the patient or to detect hypermobility. Furthermore, temporal changes in patient data, such as weight, can be precisely measured. This is particularly useful in patients whose fluid balance needs to be monitored. Due to the frequent repetition of the measurement, the time course of the weight loss due to the elimination of water can be accurately determined.
Werden die zeitlich aufeinanderfolgenden Druckmuster und/oder die dazugehörigen Skelettdaten gespeichert, kann anhand dieser Daten eine Bewegungsfolge erstellt werden. Eine mögliche Verwendung dieses Bewegungsablaufes ist bei genügend hoher Messgeschwindigkeit die Darstellung als Film. So kann zum Beispiel auch das Schlafverhalten oder Krämpfe, wie epileptische Anfälle, analysiert werden. Ist die Dauer, welche der Vergleichsmodul mit dem anschließenden Bildgebungsverfahren braucht, gleich oder kleiner als die Messdauer eines Druckmusters, so lässt sich der virtuelle Körper live darstellen. Diese Livedarstellung mag insbesondere hilfreich sein, wo eine konstante Überwachung des Patienten nötig ist, aber die Überwachende Person nicht im selben Raum anwesend sein kann. Des Weiteren kann durch diese Form der Überwachung Bewegungen unter der Decke dargestellt werden, die bei anderen Überwachungsarten, wie zum Beispiel per Videokamera, verborgen bleiben. Auch eine Person, die direkt neben dem Bett steht vermag nur die Bewegungen unter der Decke zu erahnen und kann eventuell die falschen Rückschlüsse ziehen. Ein Krampf kann so zum Beispiel unentdeckt bleiben, wohingegen die Liveüberwachung über die Druckmatratze diesen darstellen kann. If the temporally successive printed patterns and / or the associated skeleton data are stored, a sequence of movements can be created on the basis of these data. One possible use of this sequence of movements is the representation as a film at a sufficiently high measuring speed. For example, sleep patterns or convulsions, such as epileptic seizures, can also be analyzed. If the duration which the comparison module needs with the subsequent imaging method is equal to or less than the measurement duration of a print pattern, the virtual body can be displayed live. This live presentation may be especially helpful where constant monitoring of the patient is needed, but the supervising person can not be present in the same room. Furthermore, this form of monitoring can display movements under the ceiling, which remain hidden in other types of surveillance, such as by video camera. Also, a person who is right next to the bed can only guess the movements under the ceiling and may possibly draw the wrong conclusions. For example, a cramp can go undetected, whereas live monitoring via the pressure mattress can show it.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass bei der Messung einer zeitlichen Abfolge von Druckmustern die Druckmuster, die Skelettdaten und/oder
die Körperhülle zwischen zwei Aufnahmen interpoliert werden, um die Bewegungsabfolge noch weniger stockend darstellen zu können. In a further preferred embodiment it can be provided that, in the measurement of a chronological sequence of printing patterns, the printed patterns, the skeleton data and / or The body shell between two images are interpolated to represent the sequence of movements even less halting.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Bewegun- gen und typische Bewegungsmuster mit in den Druckmusterabgleich mit aufgenommen werden. So kann zum Beispiel sein, dass der Patient seine Beine anhebt und anschließend auf die Matratze fallen lässt. Die Druckmuster könnten dann verfälscht werden sofern der Bewegungsimpuls nicht mit einberechnet wurde. Des Weiteren kann bei eines auf dem Bauch liegenden Patienten ausgeschlossen werden, dass die nächste Liegeposition auf dem Rücken sein wird. Um dahin zu gelangen muss sich der Patient erst umdrehen. Es ist daher zweckdienlich die Datenbank-Druckmuster in zeitliche Zusammenhänge zueinander zu stellen. In a further preferred embodiment it can be provided that the movements and typical movement patterns are included in the print pattern matching. For example, the patient may lift his legs and then drop them onto the mattress. The print patterns could then be corrupted if the motion impulse was not taken into account. Furthermore, in the case of an abdominal patient it can be ruled out that the next lying position will be on the back. To get there, the patient first has to turn around. It is therefore expedient to put the database printing patterns in temporal relationship to each other.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass medizinische Details wie zum Beispiel Druckgeschwüre, Bandscheiben, Organe und Ähnliches in den dar- gestellten dreidimensionalen Körper, dem Avatar, eingezeichnet werden. So lassen sich zum Beispiel Geschwüre oder Druckstellen zeitlich verfolgen. Auch Auswirkungen auf den Bewegungsablauf lassen sich so leichter bestimmen. In a further preferred embodiment it can be provided that medical details such as, for example, pressure ulcers, intervertebral discs, organs and the like are drawn in the illustrated three-dimensional body, the avatar. For example, ulcers or pressure points can be tracked in time. It also makes it easier to determine effects on the movement process.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Matratze oder Teile der Matratze gekippt wird, wobei diese Verkippung durch Sensoren an der Matratze direkt oder durch Analyse des Druckmusters indirekt gemessen und bei der Darstellung des Patienten entsprechend angezeigt wird. In a further preferred embodiment, provision may be made for the mattress or parts of the mattress to be tilted, this tilting being measured indirectly by sensors on the mattress or indirectly by analysis of the pressure pattern and displayed accordingly in the representation of the patient.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass bei vorher festgelegten Körperteilen der Druck zwischen Körper und Matratze gemessen wird. Patienten während einer längeren medizinischen Operation, bei Komapatienten oder auch bei adipösen Patienten leiden vermehrt unter Druckgeschwüren. Diese entstehen vor allem durch erhöhte Druckbelastungen an den entsprechenden Körperstellen, welche die Durchblutung des darunter liegen- den Gewebes stören. Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich die Druckbelastung an den einzelnen Körperstellen zu messen und zu überwachen. Dabei ist sowohl eine aktuelle Druckbelastung, als auch eine zeitlich integrierte Druckbelastung messbar. Durch die oben beschriebene Zuordnung zu Skelettdateien ist es auch möglich die Druckbelastungen einzelnen Körperteilen zuzuordnen. Selbst nach einem Umbetten oder einer Veränderung der Lie- geposition wird die Druckbelastung der einzelnen Körperteile weiterhin richtig zugeordnet und gemessen. Die Effektivität des Umbettprozesses ist dadurch direkt messbar. Des Weiteren ergibt sich durch diese Erfindung eine zusätzliche Kontrollinstanz für einen operierenden Arzt. Er kann während der Operation sehen, welche Auswirkungen gewisse Handgriffe und
Operationsschritte auf die Druckbelastung haben. Gerade bei gebrechlichen Patienten oder bei Operationen, bei denen es zu einem großen Druckübertrag auf den Patienten kommt, oder bei sehr lang andauernden Operationen ist es wichtig die Druckbelastung zu überwachen. In Kombination mit einer 3D-Kamera, die sich oberhalb des Patienten befindet und die Bewegungen des Arztes aufzeichnet, lassen sich so präzise Informationen messen, wie der Arzt vorgeht. Wurde vorher nur ein zwei- oder dreidimensionales Bild übertragen, zum Beispiel eines Arztes, der ein Knochen durchsägt, so können nun Beobachter auch nachvollziehen, welchen Druck der Arzt dabei ausübt. Auf der anderen Seite kann durch die Videoüberwachung ermittelt werden, wo der Ansatzpunkt des Arztes ist. Wurden die Daten aufge- zeichnet, so ist diese Möglichkeit auch für die Pathologie interessant, um die Qualitätssicherung während der Operation zu gewährleisten. In a further embodiment it can be provided that the pressure between the body and the mattress is measured in previously determined body parts. Patients with prolonged medical surgery, coma patients or obese patients are more prone to pressure sores. These are mainly caused by increased pressure on the corresponding parts of the body, which disturb the circulation of the underlying tissue. With the present invention, it is possible to measure and monitor the pressure load at the individual body sites. Both a current pressure load and a temporally integrated pressure load can be measured. The above-described assignment to skeleton files, it is also possible to assign the pressure loads individual body parts. Even after a transfer bed or a change in the lying position, the pressure load on the individual parts of the body is still properly allocated and measured. The effectiveness of the Umbettprozesses is thus directly measurable. Furthermore, this invention provides an additional control entity for an operating physician. He can see during the operation, which effects certain handles and Operations steps on the pressure load have. Especially in frail patients or in operations where there is a large pressure transfer to the patient, or in very long-lasting operations, it is important to monitor the pressure load. In combination with a 3D camera, which is located above the patient and records the movements of the doctor, it can be used to measure precise information about how the doctor is doing. Previously, only a two- or three-dimensional image was transmitted, for example, a doctor who cuts through a bone, so now observers can also understand what pressure the doctor exerts. On the other hand, it can be determined by the video surveillance, where the starting point of the doctor. If the data has been recorded, this possibility is also interesting for pathology in order to ensure quality assurance during the operation.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Matratze und/oder das Bett bei zuvor eingestellten Ereignissen, wie zum Beispiel die zu lange Druckbelastung eines bestimmten Körperteils, mechanisch entgegen wirkt, um die Druckbelastung zu minimieren. Zum Beispiel wird ein Koma-Patient, welcher sich zu lange in einer Position befindet, durch automatische Verkippungen der Matratze in eine neue Lage gebracht. Eine weitere Möglichkeit wäre eine Vielzahl an Bolzen, die in die Matratze eingebaut sind und sich zeitlich den Druckbelastungen anpassen. Eine Massageeinrichtung wäre hier ebenfalls denkbar. In a further embodiment, it can be provided that the mattress and / or the bed mechanically counteracts previously set events, such as the too long pressure load of a specific body part, in order to minimize the pressure load. For example, a coma patient who has been in a position too long will be brought to a new position by automatic tilting of the mattress. Another possibility would be a variety of bolts, which are built into the mattress and adapt to the pressure loads in time. A massage device would also be conceivable here.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft näher anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen schematisch in: The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the drawings. The drawings show schematically in:
Figur 1 ein Verfahren zum Messen und Darstellen der Ausrichtung und Position eines 1 shows a method for measuring and displaying the orientation and position of a
Patienten in einem Flussdiagramm, Patient in a flowchart,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Tasteinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem Blockschaltbild, Figur 3 eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Messen und Darstellen der Figure 2 is a schematic representation of a button unit according to an embodiment of the present invention in a block diagram, Figure 3 is a schematic representation of the method for measuring and displaying the
Ausrichtung und Position eines Patienten in einem Blockschaltbild, Orientation and position of a patient in a block diagram,
Figur 4 eine schematische Darstellung von Schwerepunkten und Isobaren (Flächendrucklinien) bei einer Seitenansicht eines Druckmusters, FIG. 4 a schematic representation of gravity points and isobars (surface pressure lines) in a side view of a printing pattern,
Figur 5 eine schematische Darstellung von Skelettdaten und Isobaren (Flächendrucklinien) auf einem Druckmuster, und
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Avatars auf einem 3D-Druckmuster in Seitenansicht. Figure 5 is a schematic representation of skeleton data and isobars (surface pressure lines) on a printing pattern, and Figure 6 is a schematic representation of an avatar on a 3D printed pattern in side view.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezug- nähme auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden. Dabei ist zu verstehen, dass die bildlichen Darstellungen rein schematisch und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind. Ebenso ist darauf hinzuweisen, dass die Zeichnungen und die nachfolgende Beschreibung sich auf die zum Verständnis der Erfindung hilfreichen Merkmale konzentrieren, ohne dass dadurch der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, der durch die beige- fügten Ansprüche im breitesten Sinne definiert ist, eingeschränkt werden soll. The present invention will now be described in detail by way of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. It should be understood that the pictorial representations are purely schematic and not necessarily to scale. It is also to be understood that the drawings and the ensuing description are intended to focus on the features useful in understanding the invention without thereby limiting the scope of the present invention, which is defined by the appended claims in the broadest sense.
Im Rahmen dieser Anmeldung sind Angaben wie senkrecht, parallel, kollinear, koplanar, gleich oder dergleichen nicht ausschließlich im geometrisch bzw. mathematisch exakten Sinne zu verstehen, sondern können einen Bereich im Rahmen technisch sinnvoller Toleranzen umfassen. Das Verständnis des technisch Sinnvollen kann sich dabei nach der zu erzielenden Wirkung richten. Gleiches gilt für Zahlenangaben oder Werteangaben. In the context of this application, indications such as perpendicular, parallel, collinear, coplanar, the same or the like are not to be understood exclusively in the geometrically or mathematically exact sense, but may include an area within the scope of technically reasonable tolerances. The understanding of the technically meaningful can depend on the effect to be achieved. The same applies to figures or values.
Beim erfindungsgemäßen Messverfahren wird mit einer Messvorrichtung die Position und Ausrichtung eines menschlichen Körpers, im folgenden Patient 1 genannt, vermessen (Fig. 1). Die Messvorrichtung weist zumindest eine Tasteinheit 2 zum Erzeugen von Druckmustern 3, eine Vergleichseinheit 4 zum Abgleich des gemessenen Druckmusters 3 mit anderen Druckmustern 5 und eine Darstellungseinheit 6 zum Darstellen eines Avatars 7 des Patienten 1 auf. Die Tasteinheit 2 umfasst gemäß der Darstellung in Fig. 2 ein Bett 8, welches auch als Operationstisch oder Trage ausgebildet sein kann, eine Steuereinheit 9 und eine Muster- Auswertungseinheit 10. Der Patient 1 wird durch Patientendaten 11, wie zum Beispiel Größe, Gewicht und Geschlecht, charakterisiert. Das Bett 8 weist eine Drucksensormatratze 12 auf. Die Drucksensormatratze 12 ist aus einer Matratze und einer matrixartigen Anordnung von Sensoren 13 ausgewiesen. Die Sensoren 13 sind als optische Drucksensoren ausgebildet, die auf eine Änderung einer auf den Sensor wirkenden Druckkraft mit einer Änderung einer Qualität eines über Lichtleiter zu- und abgeführten Lichts reagieren. Jeder Sensor weist zu diesem Zweck einen ersten, ankommenden Lichtleiter und einen zweiten, abgehenden Lichtleiter auf, die ein Lichtleiterpaar 14 bilden. Die Lichtleiterpaare 14 sind im Bereich des Betts 5 zu einem Lichtleiter-Sammelstrang 15 zusammengefasst. Der Lichtleiter-Sammelstrang 15 teilt sich in einen Eingangs-Teilstrang 16, der die ankommenden Lichtleiter der Sensoren enthält, und einen Ausgangs-Teilstrang 17, der die abgehenden Lichtleiter der Sensoren enthält. Die Teilstränge 16 und 17 führen zu der Steuereinheit 9, die weiter unten im Einzelnen
beschrieben wird. Eine solche Tasteinheit ist beispielsweise in der AT 518046 AI beschrieben. In the measuring method according to the invention, the position and orientation of a human body, referred to hereinafter as patient 1, are measured with a measuring device (FIG. 1). The measuring device has at least one scanning unit 2 for generating printing patterns 3, a comparison unit 4 for matching the measured printing pattern 3 with other printing patterns 5, and a display unit 6 for displaying an avatar 7 of the patient 1. The button unit 2 comprises, as shown in Fig. 2, a bed 8, which may also be designed as an operating table or stretcher, a control unit 9 and a pattern evaluation unit 10. The patient 1 is by patient data 11, such as size, weight and Gender, characterized. The bed 8 has a pressure sensor mattress 12. The pressure sensor mattress 12 is identified from a mattress and a matrix-like arrangement of sensors 13. The sensors 13 are designed as optical pressure sensors which respond to a change in a pressure force acting on the sensor with a change in a quality of a light supplied and discharged via optical fibers. Each sensor has for this purpose a first, incoming optical fiber and a second, outgoing optical fiber, which form a light guide pair 14. The pairs of optical fibers 14 are combined in the region of the bed 5 to form a light conductor collecting strand 15. The optical fiber collecting string 15 is divided into an input sub-string 16, which contains the incoming optical fibers of the sensors, and an output sub-string 17, which contains the outgoing optical fibers of the sensors. The partial strands 16 and 17 lead to the control unit 9, which will be described in more detail below is described. Such a key unit is described for example in AT 518046 AI.
Die Sensoren 13 sind ausgebildet und angeordnet, um eine Druckbelastung auf der Matratze 12 an ihren jeweiligen Orten in der Matrix zu erfassen. The sensors 13 are configured and arranged to sense a pressure load on the mattress 12 at their respective locations in the matrix.
Die Steuereinheit 9 ist einem bestimmten Bett 8 bzw. einer bestimmten Matrix der Sensoren 13 der Matratze 12 zugeordnet. Sofern mehrere Betten vorgesehen sind, kann jedem Bett 8 eine eigene Steuereinheit 9 zugeordnet sein. Die Steuereinheit 9 weist eine Prozessoreinheit 18, eine Stromversorgung 19, eine Vielzahl von externen Schnittstellen 20, eine Lichtquelle 21, eine Lichterfassungseinheit 22 und eine Speichereinheit 23 auf, welche in üblicher und an sich bekannter Weise miteinander verschaltet, d.h., signaltechnisch (im Hinblick auf eine Datenleitung) und energietechnisch (im Hinblick auf eine Stromversorgung) in geeigneter Weise miteinander verbunden sind. Die Steuereinheit 9 weist eine Stromversorgung 19 und elektrisch aktive Bauelemente auf. Die Steuereinheit 9 ist aber in sicherem Abstand (zum Beispiel 1-5 m) von dem Bett 8 platzierbar und die in der Matratze 12 verbauten Komponenten (Sensoren 13, Lichtleiterpaare 11) sind stromlos, sodass eine von elektrischen Strömen ausgehende Gefahr für einen auf dem Bett ruhenden Patienten vermieden werden kann. Die Muster-Auswertungseinheit 10 ist mit einer Datenverbindung mit der Steuereinheit 9 verbunden und weist ein elektronisches Datenverarbeitungsmodul zur Musteranalyse 24 mit Eingabeschnittstellen für Datensätze 25 auf. Das elektronische Datenverarbeitungsmodul 24 weist ein Gehäuse 26, eine Prozessoreinheit 27, Schnittstellen für externen Zugriff 28, Monitorschnittstellen 29, Schnittstellen für ein bidirektionales Interaktives System 30 und Schnitt- stellen für externen Datenaustausch 31 auf. Die Prozessoreinheit 27 weist Visualisierungseinheiten 32, Datenverwaltungseinheiten 33, Datenspeichereinheiten 34 und Datentrans- fereinheiten 35 auf. Die Eingabeschnittstelle für Datensätze 25 ist zur Aufnahme von Datensätzen einer Vielzahl von Steuereinheiten wie der Steuereinheit 9 ausgebildet. Mit einem auf der Auswertungseinheit 10 ausgeführten Auswertungsprogrammmodul 36 werden die Datensätze aus der Steuereinheit 9 in ein Druckmuster 3 umgerechnet und dargestellt. Die Druckmuster 3 werden über eine Datenleitung 37 in die Vergleichseinheit 4 überführt. Die Vergleichseinheit 4 weist ein elektronisches Datenverarbeitungsmodul zum Druckmuster- abgleich 38 auf. Es ist wie das elektronische Datenverarbeitungsmodul zur Musteranalyse 24 ausgebildet. Auf dem elektronischen Datenverarbeitungsmodul zum Druckmusterabgleich 38 ist ein Vergleichsprogrammmodul 39 gespeichert und ausführbar. Das Vergleichsprogramm-
modul 39 weist ein Grundpositionsmodul 40 zum Bestimmen einer Grundposition 41 des Patienten 1, eine Druckmuster-Datenbank 42, eine reduzierte Druckmuster-Datenbank 43 und ein Vergleichsmodul 44 zum Abgleich des gemessenen Druckmusters 3 mit einem oder mehreren Datenbank-Druckmuster 5 auf. The control unit 9 is assigned to a specific bed 8 or a specific matrix of the sensors 13 of the mattress 12. If several beds are provided, each bed 8 can be assigned its own control unit 9. The control unit 9 has a processor unit 18, a power supply 19, a plurality of external interfaces 20, a light source 21, a light detection unit 22 and a memory unit 23, which interconnects in a conventional manner known per se, ie in terms of signaling (with respect to FIG a data line) and energy-technically (in terms of a power supply) are suitably interconnected. The control unit 9 has a power supply 19 and electrically active components. However, the control unit 9 can be placed at a safe distance (for example 1-5 m) from the bed 8 and the components installed in the mattress 12 (sensors 13, light guide pairs 11) are de-energized, so that there is a risk of electric currents on the Bed dormant patients can be avoided. The pattern evaluation unit 10 is connected to the control unit 9 with a data connection and has an electronic data processing module for pattern analysis 24 with input interfaces for data records 25. The electronic data processing module 24 has a housing 26, a processor unit 27, interfaces for external access 28, monitor interfaces 29, interfaces for a bidirectional interactive system 30 and interfaces for external data exchange 31. The processor unit 27 has visualization units 32, data management units 33, data storage units 34 and data transfer units 35. The input interface for data records 25 is designed to receive data records of a plurality of control units, such as the control unit 9. With an evaluation program module 36 executed on the evaluation unit 10, the data records from the control unit 9 are converted into a printed pattern 3 and displayed. The print patterns 3 are transferred via a data line 37 into the comparison unit 4. The comparison unit 4 has an electronic data processing module for printing pattern matching 38. It is designed like the electronic data processing module for pattern analysis 24. On the electronic data processing module for print pattern matching 38, a comparison program module 39 is stored and executable. The comparison program The module 39 has a basic position module 40 for determining a basic position 41 of the patient 1, a print pattern database 42, a reduced print pattern database 43 and a comparison module 44 for matching the measured print pattern 3 with one or more database print patterns 5.
Die Druckmuster-Datenbank 42 umfasst eine Vielzahl von Datenbank-Einträgen 45, die wiederum jeweils aus einem Datenbank-Druckmuster 5, dazu gehörigen Skelettdaten 46 und Probandendaten 47 bestehen (Fig. 3). Jeder Datenbank-Eintrag 45 entspricht einer Position und Ausrichtung eines Probanden 48. The print pattern database 42 comprises a plurality of database entries 45, each of which in turn consists of a database print pattern 5, associated skeleton data 46, and subject data 47 (FIG. 3). Each database entry 45 corresponds to a position and orientation of a subject 48.
Ein Proband 48 ist ein menschlicher Körper, dessen Druckmuster 5 und Skelettdaten 46 vor der Vermessung des Patienten 1 aufgenommen wurden. Skelettdaten 46 sind Daten, die das Skelett eines Probanden 48 darstellen, so dass die Beziehungen der einzelnen Körperteile zueinander in vereinfachter Form wiedergegeben werden. Die Skelettdaten 46 umfasst eine Sammlung von Punkten, die sogenannten Joints 49, welche in vereinfachter Form bestimmte Gelenke des Probanden 48 wiedergeben, und die Verbindungen der Joints 49 die sogenannten Bones 50, welche die Knochen des Probanden 48 vereinfacht darstellen. A subject 48 is a human body whose print pattern 5 and skeleton data 46 were acquired prior to the patient 1 being measured. Skeletal data 46 is data representing the skeleton of a subject 48, so that the relationships of the individual body parts to each other are displayed in a simplified form. The skeletal data 46 comprises a collection of points, the so-called joints 49, which represent in a simplified form certain joints of the subject 48, and the joints of the joints 49 the so-called bones 50, which represent the bones of the subject 48 simplified.
Die reduzierte Druckmuster-Datenbank 43 ist mit der Druckmuster-Datenbank 42 verbunden und übernimmt die Datenbank-Einträge 45 aus der Druckmuster-Datenbank 42, wobei nur Einträge mit passender Grundposition und mit Probandendaten 47, die zu den Patientendaten 11 passen, übertragen werden. The reduced print pattern database 43 is connected to the print pattern database 42 and takes over the database entries 45 from the print pattern database 42, whereby only entries with matching home position and with subject data 47 that match the patient data 11 are transmitted.
Die Skelettdaten 46, welche vom Vergleichsmodul 44 ausgewählt werden, werden über eine Skelettdatenleitung 51 in die Darstellungseinheit 6 überführt. The skeleton data 46, which are selected by the comparison module 44, are transferred via a skeleton data line 51 into the presentation unit 6.
Die Darstellungseinheit 6 weist ein elektronisches Datenverarbeitungsmodul zur Visualisierung 52 auf. Es ist ausgebildet wie das elektronische Datenverarbeitungsmodul zur Musteranalyse 24 und das elektronische Datenverarbeitungsmodul zum Druckmusterabgleich 38. Auf dem elektronischen Datenverarbeitungsmodul zur Visualisierung 52 wird ein Darstellungsprogrammmodul 53 ausgeführt, welches aus den Skelettdaten 46 einen Avatar 7 erzeugt. The presentation unit 6 has an electronic data processing module for visualization 52. It is embodied like the electronic data processing module for pattern analysis 24 and the electronic data processing module for print pattern matching 38. On the electronic data processing module for visualization 52, a presentation program module 53 is executed which generates an avatar 7 from the skeleton data 46.
Nachfolgend wird das Verfahren zum Vermessen und Darstellen der Ausrichtung und Position eines Patienten 1 anhand von Figur 3 erläutert. The method for measuring and displaying the orientation and position of a patient 1 will be explained below with reference to FIG.
Der erste Schritt des Verfahrens umfasst die Datenaufnahme. In der Tasteinheit 2 legt sich dazu der Patient 1 auf das Bett 8. Mit einem jeden der Sensoren 13 in der Matratze 12 des
Bettes 8 wird ein Druck, den der Patient 1 auf die Matratze 12 am Ort des jeweiligen Sensors ausübt, gemessen. Dies geschieht dadurch, dass Lichtstrahl aus dem Sendeelement des jeweiligen Sensors 13 austritt und zum Teil in das Empfangselement des Sensors 13 wieder aufgenommen wird. Die empfangende Lichtmenge ist proportional zum Abstand der beiden Elemente. Da der Abstand sich proportional zu dem Druck der auf dem Sensor lastet sich ändert, ist die empfangende Lichtmenge auch proportional zu dem Druck. Die empfangende Lichtmenge wird über Lichtsensoren gemessen und digitalisiert. Diese Daten werden über die Steuereinheit 9 an die Muster-Auswertungseinheit 10 übermittelt. Die Muster-Auswertungseinheit 10 analysiert die Datensätze aus der Steuereinheit 9 und setzt sie zu einem Druckmuster 3 zusammen. Jedem Drucksensor 13 wird dabei eine Position in einer Druckmatrix zugeordnet, welche die Anordnung der Sensoren in der Matratze wiedergibt. Den Wert in dieser Matrix entspricht dem gemessenen Druck des zugehörigen Sensors 13. Diese Druckmatrix wird als Druckmuster 3 dargestellt und über die Druckmuster- Datenleitung 37 an das elektronisches Datenverarbeitungsmodul zum Druckmusterabgleich 38 weitergeleitet. The first step of the method involves data acquisition. In the key unit 2 sets to the patient 1 on the bed 8. With each of the sensors 13 in the mattress 12 of the Bed 8 is a pressure exerted by the patient 1 on the mattress 12 at the location of the respective sensor measured. This happens because light beam exits from the transmitting element of the respective sensor 13 and is partially taken up again in the receiving element of the sensor 13. The amount of light received is proportional to the distance between the two elements. Since the distance changes in proportion to the pressure applied to the sensor, the amount of light received is also proportional to the pressure. The amount of light received is measured and digitized via light sensors. These data are transmitted via the control unit 9 to the pattern evaluation unit 10. The pattern evaluation unit 10 analyzes the data records from the control unit 9 and composes them into a print pattern 3. Each pressure sensor 13 is assigned a position in a pressure matrix, which reproduces the arrangement of the sensors in the mattress. The value in this matrix corresponds to the measured pressure of the associated sensor 13. This pressure matrix is represented as a print pattern 3 and forwarded via the print pattern data line 37 to the electronic data processing module for print pattern matching 38.
Die Datenaufnahme ist beispielsweise ausführlich in der AT 518046 AI beschrieben. Diesbezüglich wird vollinhaltlich auf die AT 518046 AI Bezug genommen. The data acquisition is described in detail, for example, in AT 518046 AI. In this respect, reference is made in full to the AT 518046 AI.
Der zweite Schritt des Verfahrens des Vergleichens des gemessenen Druckmusters 3 mit den Datenbank-Druckmustern 5 wird in der Vergleichseinheit 4 durchgeführt. In dem elektronischen Datenverarbeitungsmodul zum Druckmusterabgleich 38 wird das Druckmuster 3 zunächst genutzt, um im Grundpositionsmodul 40 eine Grundposition 41 des Patienten 1 zu bestimmen. The second step of the method of comparing the measured print pattern 3 with the database print patterns 5 is performed in the comparison unit 4. In the electronic data processing module for print pattern matching 38, the print pattern 3 is first used to determine a basic position 41 of the patient 1 in the basic position module 40.
Das Druckmuster 3 wird dafür in Bereiche 54 eingeteilt, zum Beispiel in einem Kopfbereich 55 (obere 12.5 %), einem Schulterbereich 56 (die dem Kopfbereich anschließenden 25 %), einen Hüftbereich 57 (die dem Schulterbereich anschließenden 25 %), und zwei Beinberei- che 58 (die restlichen 37,5 % in Längsrichtung, aufgeteilt in Querrichtung). For this purpose, the print pattern 3 is divided into regions 54, for example in a head region 55 (upper 12.5%), a shoulder region 56 (the 25% adjoining the head region), a hip region 57 (the 25% adjoining the shoulder region), and two leg regions. surface 58 (the remaining 37.5% in the transverse direction).
In diesen Bereichen werden Schwerepunkte 59 und Isobare 60 bestimmt. Die Schwerepunkte 59 stellen die Position des größten gemessenen Drucks in den jeweiligen Bereichen im Druckmuster 3 dar. Die Schwerepunkte 59 sind somit lokale Maxima des Drucks. Die Isobare 60 sind Linien gleichen Drucks, die in diskreten Abständen um die Schwerepunkte 59 gebildet werden. Die Grundposition wird durch Regeln bestimmt, die die Positionen der Schwerepunkte 59 zueinander berücksichtigen und/oder die die Größe der Flächen, welche die Isobare 60 einschließen, berücksichtigen und/oder die Steigung eines Druckverlaufs im Druckmus-
ter 3 berücksichtigt. Beispielsweise können folgende Regeln zum Bestimmen der Grundposition 41 einzeln oder in Kombination angewandt werden: Gravity points 59 and isobars 60 are determined in these areas. The gravity points 59 represent the position of the largest measured pressure in the respective regions in the print pattern 3. The gravity points 59 are thus local maxima of the pressure. The isobars 60 are lines of equal pressure formed at discrete intervals around the gravity points 59. The basic position is determined by rules which take into account the positions of the gravity points 59 relative to one another and / or which take into account the size of the surfaces which enclose the isobars 60 and / or the slope of a pressure curve in the pressure pattern. ter 3 taken into account. For example, the following rules for determining the home position 41 may be applied singly or in combination:
- Die Grundposition 41 wird als Seitenlage erkannt, wenn einer der beiden Beinbereiche 58 unbelastet ist, beziehungsweise wenn nur ein einzelner Beinbereich 58 detektiert wird, wodurch die Orientierung der Seitenlagen auch bestimmt werden kann. - The basic position 41 is detected as a lateral position when one of the two leg portions 58 is unloaded, or if only a single leg portion 58 is detected, whereby the orientation of the side layers can also be determined.
- Die Grundposition 41 wird als Seitenlage erkannt, wenn der Druckwert des Schulterschwerepunktes oder der Druckwert des Hüftschwerepunktes einen vorbestimmten Wert übersteigt. The home position 41 is recognized as a lateral position when the pressure value of the shoulder severity point or the pressure value of the hip severity point exceeds a predetermined value.
- Die Grundposition 41 wird als Seitenlage erkannt, wenn die Steigung eines Druckverlaufes im Druckmuster 3 im Bereich des Schulter-Schwerepunktes und/oder im Bereich des Hüft- Schwerepunktes einen vorbestimmten Wert übersteigt. The basic position 41 is recognized as a lateral position if the gradient of a pressure curve in the pressure pattern 3 in the region of the shoulder severity point and / or in the region of the hip severity point exceeds a predetermined value.
- Die Grundposition 41 wird als Seitenlage erkannt, wenn die Fläche, die von einer bestimmten Isobaren 60 im Schulterbereich 56 eingeschlossen wird, einen vorbestimmten Wert unterschreitet. - Die Grundposition 41 wird als Bauchlage erkannt, wenn ein Druck in beiden Beinbereichen 58 gemessen wird, die Intensität des Druckes im Schwerepunkt des Kopf/Schulterbereiches über einem vorbestimmten Wert liegt und/oder die Intensität des Druckes im Schwerepunkt des Rumpf/Beckenbereiches unter einem vorbestimmten Wert liegt. - Die Grundposition 41 wird als Rückenlage erkannt, wenn ein Druck in beiden Beinbereichen 58 gemessen wird, die Intensität des Druckes im Schwerepunkt des Kopf/Schulterbereiches unter einem vorbestimmten Wert liegt und/oder die Intensität des Druckes im Schwerepunkt des Rumpf/Beckenbereiches über einem vorbestimmten Wert liegt. - Die Grundposition 41 wird als Rückenlage erkannt, wenn die Positionen der Beinschwerepunkte unter einer vorbestimmten Grenze liegen. The basic position 41 is recognized as a lateral position if the area enclosed by a particular isobar 60 in the shoulder area 56 falls below a predetermined value. The home position 41 is recognized as a prone position when a pressure in both leg regions 58 is measured, the intensity of the pressure at the point of gravity of the head / shoulder region is above a predetermined value and / or the intensity of the pressure at the severity point of the trunk / pelvic region below a predetermined value Value is. The home position 41 is detected as a supine position when a pressure in both leg regions 58 is measured, the intensity of the pressure at the point of gravity of the head / shoulder region is below a predetermined value and / or the intensity of the pressure at the center of gravity of the trunk / pelvic region above a predetermined one Value is. The basic position 41 is recognized as a supine position when the positions of the leg points of gravity are below a predetermined limit.
Als nächster Schritt wird innerhalb der Vergleichseinheit 4 die Anzahl der zu vergleichenden Datenbank-Druckmuster 5 reduziert. Hierzu werden Datenbank-Einträge 45 der Druckmus- ter-Datenbank 42 nach vorbestimmten Kriterien ausgelesen und in die reduzierte Datenbank 43 gespeichert. Diese Kriterien umfassen vorzugsweise die ermittelte Grundposition 41. So werden zum Beispiel nur Datenbank-Einträge 45 mit Rücklage-Druckmustern ausgewählt, wenn der Patient 1 in der Rückenlage liegt. Wurde keine reine Grundposition 41 sondern
eine Zwischenposition festgestellt, so können Datenbank-Einträge 45 mit der gleichen oder ähnlichen Zwischenposition ausgewählt werden. Vorzugsweise sollten die Anteile der in der Zwischenposition enthaltenen Grundpositionen nicht mehr als zum Beispiel 10 % von der gemessenen Zwischenposition abweichen. Wurde zum Beispiel eine Grundposition ermittelt, die zu 80 % aus Rückenlage und 20 % aus Seitenlage besteht, so kann diese durchaus mit einem Druckmuster verglichen werden, welches aus 82 % Rückenlagen und 18 % Seitenlage besteht. Alternativ können auch alle beteiligten reinen Grundpositionen mit in die reduzierte Datenbank 43 übernommen werden. Es können jedoch auch zusätzlich oder als Alternative weitere Kriterien ausgewählt werden. Zum Beispiel können Patientendaten 11 berücksichtigt werden, so dass nur Datenbank- Einträge 45 ausgewählt werden, deren Probandendaten 47 mit den Patientendaten 11 übereinstimmen oder ähnlich sind. Patientendaten 11 können zum Beispiel Geschlecht, Gewicht, Körperfettanteil oder Größe beschreiben. As a next step, the number of database printing patterns 5 to be compared is reduced within the comparison unit 4. For this purpose, database entries 45 of the printing pattern database 42 are read out according to predetermined criteria and stored in the reduced database 43. These criteria preferably include the determined home position 41. For example, only database entries 45 with reserve print patterns are selected when the patient 1 is supine. Was not a pure basic position 41 but detected an intermediate position, database entries 45 can be selected with the same or similar intermediate position. Preferably, the proportions of the basic positions contained in the intermediate position should not deviate more than, for example, 10% from the measured intermediate position. If, for example, a basic position has been determined that consists of 80% supine and 20% lateral position, this can be compared to a printed pattern consisting of 82% supine and 18% lateral position. Alternatively, all involved pure basic positions can also be taken over into the reduced database 43. However, additional or alternative criteria may also be selected. For example, patient data 11 may be taken into account so that only database entries 45 are selected whose subject data 47 matches or is similar to the patient data 11. For example, patient data 11 may describe gender, weight, body fat percentage, or height.
So ist es auf Grund der unterschiedlichen Beckenstruktur zweckdienlich, wenn das Geschlecht übereinstimmt, also zum Beispiel nur Datenbank-Einträge 45 von weiblichen Probanden 48 ausgewählt werden, sollte der Patient 1 weiblich sein. Es ist vorteilhaft, wenn die geforderte Ähnlichkeit beim Alter des Patienten 1 mit dem Alter skaliert. So mag sich das Druckmuster 3 von einem 12 und einem 14 Jährigem sehr unterscheiden, aber zwischen einem 50 und einem 52 Jährigen hingegen kaum Unterschiede aufweisen, sofern die anderen Parameter übereinstimmen. Eine mögliche Toleranz wäre zum Beispiel, dass das Alter der Probanden 48 sich um maximal 10 % vom Patienten 1 unterscheiden, damit die Datenbank-Einträge 45 in die reduzierte Datenbank 43 übernommen werden. Ähnlich vorteilhaft wäre eine Skalierung der Ähnlichkeit beim Gewicht. Idealerweise werden nur Datenbank- Einträge 45 in die reduzierte Datenbank 43 übernommen, deren Probanden 48 ein Gewicht aufweisen, welches sich um maximal 5 % von dem des Patienten 1 unterscheiden. Eine weitere wichtige Eigenschaft des Patienten ist der Körperfettanteil, welcher zum Beispiel als Bo- dy-Mass-Index (BMI) ausgedrückt werden kann. So unterscheidet sich zum Beispiel die Druckverteilung von Patienten 1 mit erhöhtem BMI-Wert sehr von Probanden mit sehr niedrigem BMI-Wert. Es ist daher vorteilhaft, wenn der BMI-Wert des Patienten 1 nicht mehr als 10 % von denen der Probanden 48 unterscheidet. Obwohl die Größe des Patienten 1, wie weiter unten beschrieben, normiert werden kann, sollte sie sich idealerweise nicht mehr als 20 % von den Probandendaten unterscheiden. Thus, due to the different pelvic structure, if the sex matches, eg, only database entries 45 are selected by female subjects 48, the patient should be 1 female. It is advantageous if the required similarity in the age of the patient 1 scales with age. For example, print sample 3 may be very different from a 12 year old and a 14 year old, but there may be little difference between a 50 year old and a 52 year old boy if the other parameters match. A possible tolerance would be, for example, that the age of the subjects 48 differ by a maximum of 10% from the patient 1, so that the database entries 45 are transferred to the reduced database 43. Similarly, scaling of the similarity in weight would be advantageous. Ideally, only database entries 45 are taken over into the reduced database 43 whose subjects 48 have a weight which differs by a maximum of 5% from that of the patient 1. Another important characteristic of the patient is the proportion of body fat, which can be expressed, for example, as the fat mass index (BMI). Thus, for example, the pressure distribution of patients 1 with an increased BMI value is very different from subjects with a very low BMI value. It is therefore advantageous if the BMI value of the patient 1 does not differ more than 10% from that of the subjects 48. Although the size of patient 1 can be normalized as described below, ideally it should not differ more than 20% from the subject's data.
Eine weitere Möglichkeit der Einschränkung der Druckmuster-Datenbank 42 ist durch den Neigungswinkel der Matratze 12 gegeben. Nur Datenbank-Einträge 45 deren Druckmuster mit der gleichen oder ähnlichen Verkippung der Matratze aufgenommen wurden, werden in
die reduzierte Datenbank 43 überführt. Dabei ist es zweckdienlich, wenn die Verkippung der Datenbank-Einträge 45 nicht mehr als 5° von dem gemessenen Druckmuster 3 abweicht. Another way of limiting the printing pattern database 42 is given by the angle of inclination of the mattress 12. Only database entries 45 whose print patterns were recorded with the same or similar tilting of the mattress are stored in the reduced database 43 transferred. It is expedient if the tilt of the database entries 45 does not deviate more than 5 ° from the measured print pattern 3.
Das Vergleichsmodul 44 vergleicht anschließend das gemessene Druckmuster 3 mit den Da- tenbank-Druckmustern 5 in der reduzieren Datenbank 43. The comparison module 44 then compares the measured print pattern 3 with the database print patterns 5 in the reduce database 43.
Für den Vergleich wird das Druckmuster 3 zunächst normiert, indem es verschoben, skaliert, gespiegelt und/oder rotiert wird. Die Normierung transformiert die gemessenen Druckmuster 3 derart, dass diese in gewissen Parametern, wie zum Beispiel Ausrichtung, Position und Größe, mit den Datenbank-Druckmustern 5 möglichst übereinstimmen. Die Anzahl der benötigten Datenbank-Druckmuster 5 reduziert sich dadurch erheblich. For comparison, the print pattern 3 is first normalized by being shifted, scaled, mirrored and / or rotated. The normalization transforms the measured printing patterns 3 in such a way that they agree as closely as possible with the database printing patterns 5 in certain parameters, such as orientation, position and size. The number of required database printing pattern 5 is reduced considerably.
Um die Größe zu skalieren wird vorzugsweise beispielsweise der Flächeninhalt der von bestimmten Isobaren 60 umschließenden Fläche angepasst. Des Weiteren kann das gemessene Druckmuster 3 derart gestreckt oder gestaucht werden, dass der Abstand zwischen zwei bestimmten Schwerepunkten 69 gleich dem Abstand der gleichen Schwerepunkte im Datenbank-Druckmuster 5 ist. In order to scale the size, for example, the surface area of the surface enclosing certain isobars 60 is preferably adjusted. Furthermore, the measured print pattern 3 may be stretched or compressed such that the distance between two particular severity points 69 is equal to the distance of the same severity points in the database print pattern 5.
Ebenfalls können zur Normierung der Drehung ein oder mehrere bestimmte Achsen in Druckmuster 3 bestimmt werden. Durch Drehung des Druckmusters werden diese dann zu den entsprechenden Achsen im Datenbank-Druckmuster parallelisiert. Also, to normalize the rotation, one or more particular axes in print pattern 3 may be determined. By rotating the print pattern, they are then parallelized to the corresponding axes in the database print pattern.
Außerdem kann zum Beispiel das gemessene Druckmuster 3 derart angepasst werden, dass die Position des Patienten 1 auf der Matratze keinen Einfluss auf die Messung hat. Eine Mög- lichkeit wäre dabei den absoluten Schwerpunkt des Druckmusters 3 mit dem absoluten Schwerpunkt der Datenbank-Druckmuster 5 in Übereinstimmung zu bringen. In addition, for example, the measured pressure pattern 3 can be adjusted such that the position of the patient 1 on the mattress has no influence on the measurement. One possibility would be to match the absolute center of gravity of the print pattern 3 with the absolute center of gravity of the database print pattern 5.
Es können auch mehrere Normierungsschritte zusammengefasst werden. Zum Beispiel kann bei der Normierung die Mitte zwischen den Schultern als erster globaler Schwerepunkt iden- tifiziert werden. Der zweite globale Schwerepunkt entspricht dem Hüft-Schwerepunkt. Senkrecht zu einer dieser beiden Schwerepunkte verbindenden Achse werden je eine Schulter und eine Hüftachse am Schulter- und Hüft-Schwerepunkt gebildet. Diese Achsen werden durch Skalierung, Rotation, Spiegelung und/oder Translation mit den entsprechenden Achsen der Datenbank-Druckmuster 5 derart transformiert, dass bei einer Überlagerung der Druck- muster diese Achsen möglichst an gleicher Stelle mit gleicher Länge liegen, so dass die Abweichung gering ist.
Vorzugsweise wird jede Drehung/Spiegelung derart durchgeführt, so dass das Muster nicht verzerrt wird. Lediglich bei einer Stauchung/Streckung kann eine Verzerrung durchgeführt werden, wobei vorzugsweise der Stauchungsfaktor vorgehalten wird, um später die Stauchung rückgängig zu machen. It is also possible to combine several normalization steps. For example, during normalization, the middle between the shoulders can be identified as the first global gravity point. The second global gravity equals the hip gravity point. Perpendicular to one of these two points of gravity connecting axis are each formed a shoulder and a hip axis at the shoulder and hip gravity point. These axes are transformed by scaling, rotation, mirroring and / or translation with the corresponding axes of the database print pattern 5 in such a way that, when the print patterns are superimposed, these axes are at the same location with the same length, so that the deviation is small , Preferably, each rotation / mirroring is performed such that the pattern is not distorted. Distortion can be carried out only in the case of a compression / extension, with the compression factor preferably being maintained in order to later reverse the compression.
Jedes normierte Druckmuster 3 wird beispielsweise durch das Verfahren der kleinsten Quadrate mit einem jeden Datenbank-Druckmuster 5 der reduzierten Datenbank 43 verglichen und es wird ein entsprechender Unterschiedswert 61 berechnet. Es gibt jedoch auch andere Verfahren, mit welchen Unterschiedsmerkmale bestimmt werden können. Each normalized print pattern 3 is compared, for example, by the least squares method with each database print pattern 5 of the reduced database 43, and a corresponding difference value 61 is calculated. However, there are other methods by which difference features can be determined.
Zunächst wird nach dem besten Datenbank-Druckmuster 5, genauer gesagt, mit dem kleinsten Unterschiedswert 61 gesucht. Liegt dieser unter einem vorher bestimmten Schwellwert, wird das dazu passende Druckmuster 5 mit den entsprechenden Skelettdaten 46 ausgewählt. Werden weitere Datenbank-Druckmuster 5 mit einem ähnlichen Unterschiedswert, welcher sich beispielsweise nur maximal um 10% und insbesondere nicht mehr als 5% vom Datenbank-Druckmuster 5 mit der größten Übereinstimmung abweicht, gefunden, so werden diese ebenfalls ausgewählt. Wurde kein Datenbank-Druckmuster 5 mit einem Unterschiedswert 61 unter dem vorher bestimmten Schwellwert gefunden, so wird eine vorher bestimmte Anzahl an Datenbank-Druckmustern 5 mit den entsprechenden Skelettdaten 46 übertragen. Eine Warnung kann hierbei ausgegeben werden, dass kein Datenbank-Druckmuster 5 mit einem Unterschiedswert 61 unter dem vorher bestimmten Schwellwert gefunden wurde. First, the best database print pattern 5, that is, the smallest difference value 61, is searched for. If this is below a predetermined threshold value, the matching print pattern 5 with the corresponding skeleton data 46 is selected. If further database printing patterns 5 with a similar difference value which, for example, only deviates by a maximum of 10% and in particular not more than 5% from the database printing pattern 5 with the greatest match, are found, these are likewise selected. If no database print pattern 5 with a difference value 61 below the previously determined threshold value has been found, then a predetermined number of database print patterns 5 are transmitted with the corresponding skeleton data 46. In this case, a warning can be output that no database print pattern 5 with a difference value 61 below the previously determined threshold value was found.
Wurden mehrere Datenbank-Druckmuster 5 ausgewählt, so können diese Druckmuster 5 zu einem neuen Datenbank-Druckmuster 62 gewichtet interpoliert werden, um eine bessere Übereinstimmung zu gewährleisten. Dabei werden die gegebenen Datenbank-Druckmuster 5 derart zusammengesetzt, dass sie möglichst genau das gemessene Druckmuster 3 wiedergeben. Die Gewichtungsfaktoren werden dabei vorgehalten. Die verknüpften Skelettdaten 46 werden ebenfalls interpoliert, wobei die Gewichtungsfaktoren von den Druckmustern genommen werden. Die Skelettdaten 46 beinhalten schon die Informationen, wie der Patient 1 im dreidimensionalen Raum ausgerichtet ist. Die Skelettdaten 46 werden nun in die Darstellungseinheit 6 übertragen. Das interpolierte Druckmuster 62 mit den interpolierten Skelettdaten bilden einen neuen Datenpunkt und können als neuen Datenbank-Eintrag 45 in die Druckmuster-Datenbank 42 mit aufgenommen werden. Der finale Schritt ist die Darstellung der Position und Ausrichtung des Patienten 1 in der Darstellungseinheit 6. In diesem modelliert das Darstellungsprogrammmodul 53 aus den Skelettdaten 46 ein dreidimensionales Abbild des Patienten 1, einen sogenannten Avatar 7. Dabei wird das starre Gerüst der Skelettdaten 46 genutzt, um eine elastische Körperhülle um
die Skelettstruktur anzuordnen, um eine einfache stilisierte Körperfigur, auch Mannequin oder Avatar 7 genannt, zu erzeugen. Der Avatar 7 nimmt nun die gleiche Position und Haltung wie der Patient 1 ein. Eine zweidimensionale Projektion dieses Avatar 7 wird über die Monitorschnittstelle 29 ausgegeben, welches das Verfahren abschließt. If several database print patterns 5 have been selected, these print patterns 5 can be interpolated to a new database print pattern 62 in order to ensure a better match. In this case, the given database print patterns 5 are composed in such a way that they reproduce the measured print pattern 3 as exactly as possible. The weighting factors are kept here. The linked skeleton data 46 are also interpolated with the weighting factors taken from the print patterns. The skeletal data 46 already contains the information on how the patient 1 is aligned in three-dimensional space. The skeleton data 46 is now transferred to the presentation unit 6. The interpolated print pattern 62 with the interpolated skeleton data forms a new data point and can be included as a new database entry 45 in the print pattern database 42. The final step is the representation of the position and orientation of the patient 1 in the presentation unit 6. In this model, the presentation program module 53 from the skeletal data 46 models a three-dimensional image of the patient 1, a so-called avatar 7. The rigid framework of the skeletal data 46 is used. around an elastic body wrap around to arrange the skeletal structure to create a simple stylized body figure, also called Mannequin or Avatar 7. The avatar 7 now occupies the same position and posture as the patient 1. A two-dimensional projection of this avatar 7 is output via the monitor interface 29, which completes the process.
Mit diesem Verfahren können auch Bewegungen aufgezeichnet und dargestellt werden. Je nach Anwendung können unterschiedliche Messintervalle eingestellt werden. Dabei sollte, um die erzeugte Datenmenge und die entsprechende Auswertungskapazitäten gering zu halten, die Wiederholung der Datenaufnahme nicht unter, 10 ms, 50 ms, 100 ms, 1 s, 5 s, 10 s oder 30 s liegen. Um die Bewegungen des Patienten 1 zu verfolgen, sollte die Wiederholung der Datenaufnahme nicht mehr als 100 ms, 1 s, 5 s, 10 s, 30 s, 60 s oder 120 s betragen. Liegt die Repetitionsrate der Darstellung über 10 Hz, wird diese als Bewegung war genommen. Bei einer Live-Darstellung ist dabei zweckmäßig, die Datenaufnahme entsprechend schnell zu wiederholen. Movements can also be recorded and displayed using this procedure. Depending on the application, different measuring intervals can be set. In order to keep the amount of data generated and the corresponding evaluation capacities low, the repetition of data acquisition should not be less than 10 ms, 50 ms, 100 ms, 1 s, 5 s, 10 s or 30 s. In order to track the movements of patient 1, the repetition of data acquisition should not be more than 100 ms, 1 s, 5 s, 10 s, 30 s, 60 s or 120 s. If the repetition rate of the display is above 10 Hz, this is taken as a movement. In the case of a live presentation, it is expedient to repeat the data acquisition correspondingly quickly.
Bei einem kurzen Messintervall kann das Druckmuster 3 auf Grund der Bewegungen ange- passt werden. In dem Vergleich der Druckmuster wird die Bewegung des Patienten 1 mit in die Berechnung mit einbezogen. With a short measuring interval, the print pattern 3 can be adapted due to the movements. In the comparison of the print patterns, the movement of the patient 1 is included in the calculation.
Weiterhin gibt auch eine Langzeitmessung, die über Stunden, Tage, Wochen, Monate und gar Jahre dauern kann, Aufschluss über das Liege- und vor allem das Liegelernverhalten des Patienten 1. Dazu werden die Positionen des Patienten 1 zeitlich erfasst und gespeichert. Die Daten lassen sich verschieden auswerten. So können die Bewegungen und Bewegungsverläufe, sowie die Häufigkeit und Dauer einer bestimmten Liegeposition bestimmt werden. Gleichermaßen lassen sich die Häufigkeit von Positionswechseln und die Häufigkeit eines nächtlichen Aufstehens aus dem Bett 8 erfassen. Furthermore, a long-term measurement, which can take over hours, days, weeks, months and even years, provides information about the lying and especially the Liegelernverhalten of the patient 1. For this purpose, the positions of the patient 1 are recorded and stored time. The data can be evaluated differently. Thus, the movements and movement patterns, as well as the frequency and duration of a particular lying position can be determined. Similarly, the frequency of position changes and the frequency of getting up at night from bed 8 can be detected.
Wird ein Patient 1 mehrmals hintereinander gemessen, so kann der Skalierungsfaktor, sofern er nicht vorgegeben wurde, mit jeder Messung präzisiert werden. So wird sich zum Beispiel die Körpergröße nicht signifikant verändern und das Druckmuster wird immer in gleicher Weise skaliert werden. Drehungen des Druckmusters müssen hingegen bei jeder Messung neu überprüft werden. Aber auch hier können gewisse Einschränkungen vorteilhaft sein, um die reduzierte Datenbank 43 zu verfeinern. So kann zum Beispiel der Patient sich nur mit einer gewissen Geschwindigkeit im Bett drehen. Gewisse Änderungen in der Rotation von Messung zu Messung sind dadurch nicht möglich. Wiederum ist es bei anderen Parametern
vorteilhaft deren zeitlichen Verlauf zu messen. So kann zum Beispiel die Gewichtsänderung präzise messen, da der Gesamtdruck etliche Male pro Stunde, beziehungsweise pro Minute, gemessen wird. Eine weitere Möglichkeit der Erfindung besteht darin, ein medizinisch relevantes Detail, wie zum Beispiel Druckgeschwüre, Bandscheiben, Organe und Ähnliches zu bestimmen und in den Avatar 7 einzuzeichnen und als Element in den Skelettdaten 46 abzuspeichern. Diese können dadurch mit anderen medizinischen Details verknüpft werden. Zum Beispiel können Rückschlüsse den Einfluss des Drucks auf oberflächennahe Organe gezogen werden. Des Weiteren können so zum Beispiel die Ebenen von Magnetresonanztomographie-Aufnahmen eingetragen werden, so dass die entsprechenden Aufnahmen mit den Avatar 7 verbunden sind und entsprechend dargestellt werden können. If a patient 1 is measured several times in succession, the scaling factor, if not specified, can be specified more precisely with each measurement. For example, body size will not change significantly and the print pattern will always be scaled in the same way. Rotations of the print pattern, however, have to be rechecked with each measurement. But here too, certain limitations may be beneficial to refining the reduced database 43. For example, the patient can only turn in bed at a certain speed. Certain changes in the rotation from measurement to measurement are not possible. Again it is with other parameters advantageous to measure their time course. For example, the weight change can be measured precisely as the total pressure is measured several times per hour, or per minute. Another possibility of the invention is to determine a medically relevant detail, such as pressure ulcers, intervertebral discs, organs and the like, and to draw it into the avatar 7 and store it as an element in the skeletal data 46. These can be linked to other medical details. For example, conclusions can be drawn on the influence of pressure on near-surface organs. Furthermore, for example, the levels of magnetic resonance tomography recordings can be entered so that the corresponding recordings are connected to the avatar 7 and can be displayed accordingly.
Ebenfalls ist es möglich, dass die Matratze 12 oder Teile der Matratze 12 gekippt werden, wobei diese Verkippung durch Sensoren 13 an der Matratze 12 direkt oder durch Analyse des Druckmusters 3 indirekt gemessen wird. Bei der Auswertung wird diese Neigung berücksichtigt und bei der Darstellung des Patienten 1 als Avatar 7 entsprechend angezeigt. It is also possible for the mattress 12 or parts of the mattress 12 to be tilted, this tilt being measured indirectly by sensors 13 on the mattress 12 or indirectly by analysis of the print pattern 3. During the evaluation, this inclination is taken into account and displayed accordingly when displaying the patient 1 as the avatar 7.
Weiterhin ist es möglich, die Druckbelastung von vorher bestimmten Körperstellen eines Pa- tienten 1 zu überwachen. Die im Druckmuster 3 enthaltenen Informationen über den Druck, welcher der Körper auf die Matratze ausübt, ist gleich der Druckbelastung auf dem Patienten 1. Wie zuvor beschrieben, werden dem Druckmuster 3 Skelettdaten 46 zugeordnet, wodurch auch eine Zuordnung zu Körperstellen möglich ist. Dadurch ist eine Druckbelastungsüberprüfung für die einzelnen Körperstellen möglich. Hierbei kann sowohl eine aktuelle Druckbelas- tung gemessen und dargestellt werden, sowie eine zeitlich integrierte Druckbelastung. Besonders letztere ist für die Vermeidung von Druckgeschwüren wichtig zu kennen. Die Druckbelastungen können in Form von Farbcodes auch in den Avatar 7 eingezeichnet werden. Liegt der Patient 1 zum Beispiel zu lange auf dem Rücken, so färbt sich nach einiger Zeit die Rückenstelle des Avatars 7 bei steigender integraler Druckbelastung immer röter. Furthermore, it is possible to monitor the pressure load of previously determined body sites of a patient 1. The information contained in the print pattern 3 on the pressure exerted by the body on the mattress is equal to the pressure load on the patient 1. As described above, the skeleton data 46 are assigned to the print pattern 3, whereby an assignment to body sites is possible. As a result, a pressure load check for the individual body parts is possible. In this case, both a current pressure load can be measured and displayed, as well as a temporally integrated pressure load. Especially the latter is important for the prevention of pressure ulcers. The pressure loads can be drawn in the form of color codes in the avatar 7. For example, if the patient 1 is lying too long on his back, after some time the back of the avatar 7 turns redder and redder as the integral pressure load increases.
Die Druckbelastungsüberprüfung kann mit einer externen Überwachung, zum Beispiel einer 3D-Kamera, welche über dem Patienten 1 angeordnet ist, erweitert werden. Externe Einflüsse können die Entstehung von Druckgeschwüren beeinflussen. Eine Kamera, insbesondere eine 3D-Kamera, die oberhalb des Patienten angeordnet ist, ermöglicht den Zugang zu In- formationen, die oberhalb, beziehungsweise außerhalb des Patienten stattfinden, während die Druck-Sensoren 13 Informationen unterhalb des Patienten messen können. Es wird also eine weitere Messebene erschlossen. Durch den Einsatz einer 3D-Kamera lässt sich präzise der externe Einfluss auf die Druckbelastung überprüfen. Dies kann zum Beispiel ein Chirurg
während einer Operation sein, dessen Handlungen so noch eher nachvollziehbar sind. Durch die 3D-Kamera kann so ermittelt werden, welche Handlung welchen Druck erzeugt. Bei druckkritischen Handlungen kann die akute Druckbelastung durch Farbsignale ausgegeben werden. Zum Beispiel muss ein Herzchirurg unter gewissen Umständen den Brustkorb öffnen und dort öfters auch Druck auf den Patienten ausüben. Nun kann es sein, dass der Patient besonders instabile Knochen aufweist. Signale, zum Beispiel Signalfarben oder Töne, würden hier bei den kritischen Handlungen den Chirurgen warnen. The pressure load check may be extended with external monitoring, for example a 3D camera located above the patient 1. External influences can influence the development of pressure sores. A camera, in particular a 3D camera, which is arranged above the patient, allows access to information which takes place above or outside the patient, while the pressure sensors 13 can measure information below the patient. So it will open up another level of measurement. The use of a 3D camera makes it possible to precisely check the external influence on the pressure load. This can be, for example, a surgeon during an operation whose actions are more comprehensible. The 3D camera can be used to determine which action generates which pressure. For pressure-critical actions, the acute pressure load can be output by color signals. For example, under certain circumstances, a cardiac surgeon must open the thorax and often put pressure on the patient there. Now it may be that the patient has particularly unstable bones. Signals, such as signal colors or sounds, would warn the surgeon of critical actions here.
Ebenso ist es möglich, dass die Matratze 12 und/oder das Bett 8 bei zuvor eingestellten Er- eignissen, wie zum Beispiel die zu lange Druckbelastung eines bestimmten Körperteils, mechanisch entgegen wirken, um die Druckbelastung zu minimieren und einer langandauernden, beziehungsweise ungünstigen Druckbelastung entgegen zu wirken. Insbesondere kann hierbei auf die integrale Druckbelastung einzelner Körperteile eingegangen werden, wobei selbstständig das mechanische Entgegenwirken ausgelöst wird, wenn zum Beispiel ein ge- wisser Schwellwert der integralen Druckbelastung überschritten wurde. Dies kann zum Beispiel durch automatische Verkippung der Matratze herbeigeführt werden, so dass Patienten verlagert werden, oder durch Bolzen, die in die Matratze eingebaut sind und sich so verstellen können, dass überbelastete Körperregionen entlastet werden. In einer alternativen Ausführungsform ist das Grundpositionsmodul 40 Bestandteil der Muster-Auswertungseinheit 10. Anstatt des Druckmusters 3 wird nun die Matratze 12 in Bereiche 54 eingeteilt. Die Auswertung dieser Bereiche und der dazugehörigen Schwerepunkte 59 und Isobare 60 folgt analog zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel. In einer weiteren alternativen Ausführungsform werden die Schwerepunkte 59 unabhängig von den Bereichen 54 als lokale Maxima des Druckes im Druckmuster 3 bestimmt. It is likewise possible for the mattress 12 and / or the bed 8 to mechanically counteract events previously set, such as, for example, the too long pressure load on a specific body part, in order to minimize the pressure load and counteract a long-lasting or unfavorable pressure load to act. In particular, the integral pressure load of individual parts of the body can be dealt with here, whereby the mechanical counteracting is automatically triggered if, for example, a certain threshold value of the integral pressure load has been exceeded. This can be achieved, for example, by automatically tilting the mattress so that patients are relocated, or by bolts that are built into the mattress and can be adjusted to relieve overstressed body regions. In an alternative embodiment, the basic position module 40 is part of the pattern evaluation unit 10. Instead of the print pattern 3, the mattress 12 is now divided into regions 54. The evaluation of these areas and the associated severity points 59 and isobars 60 follows analogously to the exemplary embodiment described above. In a further alternative embodiment, the gravity points 59 are determined independently of the regions 54 as local maxima of the pressure in the print pattern 3.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform benutzen mindestens zwei der folgenden Einheiten von der Vergleichseinheit 4, der Darstellungseinheit 6 oder der Auswertungseinheit 10 dasselbe elektronische Datenverarbeitungsmodul 24. In a further alternative embodiment, at least two of the following units of the comparison unit 4, the presentation unit 6 or the evaluation unit 10 use the same electronic data processing module 24.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform wird der Bone 50, welcher die Wirbelsäule repräsentiert, biegsam sein. Bei dieser Normierung sind die Schultern und die Hüften auch nicht mehr zwangsläufig parallel zueinander. In another alternative embodiment, the bone 50, which represents the spine, will be flexible. In this standardization, the shoulders and hips are no longer necessarily parallel to each other.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform wird die Normierung des gemessenen Druckmusters 3 derart durchgeführt, die Längen der einzelnen Bones 50 individuell normiert werden, wobei die Normierung durch Fehlerrechnung und Fehlerkorrektur präzisiert wird.
Liste der Bezugszeichen und Formelzeichen In a further alternative embodiment, the normalization of the measured pressure pattern 3 is carried out in such a way, the lengths of the individual bones 50 are normalized individually, the normalization being specified by error calculation and error correction. List of reference symbols and formula symbols
1 Patient 32 Visualisierungseinheit1 patient 32 visualization unit
2 Tasteinheit 33 Datenverwaltungseinheit2 Key unit 33 Data management unit
3 Druckmuster 34 Datenspeichereinheit 3 print pattern 34 data storage unit
4 Vergleichseinheit 35 Datentransfereinheit 4 comparison unit 35 data transfer unit
5 Datenbank-Druckmuster 36 Auswertungsprogrammmodul 5 Database Print Pattern 36 Evaluation Program Module
6 Darstellungseinheit 37 Druckmuster-Datenleitung6 Presentation unit 37 Printed pattern data line
7 Avatar 38 elektronisches 7 Avatar 38 electronic
8 Bett Datenverarbeitungsmodul zum 8 bed data processing module for
9 Steuereinheit Druckmusterabgleich 9 Control unit Print pattern adjustment
10 Muster-Auswertungseinheit 39 Vergleichsprogrammmodul 10 Pattern evaluation unit 39 Comparison program module
11 Patientendaten 40 Grundpositionsmodul11 Patient data 40 Basic position module
12 Matratze 41 Grundposition 12 Mattress 41 Basic position
13 Sensor 42 Druckmuster-Datenbank 13 Sensor 42 Print sample database
14 Lichtleiterpaar 43 reduzierte Datenbank14 light guide pair 43 reduced database
15 Lichtleiter-Sammelstrang 44 Vergleichsmodul 15 Fiber-optic collection 44 Comparison module
16 Eingangs-Teilstrang 45 Datenbank-Einträge 16 input sub-string 45 database entries
17 Ausgangs-Teilstrang 46 Skelettdaten 17 output substring 46 skeleton data
18 Prozessoreinheit 47 Probandendaten 18 processor unit 47 subject data
19 Stromversorgung 48 Proband 19 power supply 48 probands
20 externe Schnittstelle 49 Joints 20 external interface 49 joints
21 Lichtquelle 50 Bones 21 light source 50 bones
22 Lichterfassungseinheit 51 Skelettdatenleitung 22 light detection unit 51 skeleton data line
23 Speichereinheit 52 elektronisches 23 storage unit 52 electronic
24 elektronisches Datenverarbeitungsmodul zur Datenverarbeitungsmodul zur Visualisierung 24 electronic data processing module for data processing module for visualization
Musteranalyse 53 Darstellungsprogrammmodul Pattern analysis 53 Presentation program module
25 Eingabeschnittstelle für 54 Bereich 25 input interface for 54 area
Datensätze 55 Kopfbereich Records 55 Header
26 Gehäuse 56 Schulterbereich 26 housing 56 shoulder area
27 Prozessoreinheit 57 Hüftbereich 27 Processor unit 57 Hip area
28 Schnittstelle für externen Zugriff 58 Beinbereich 28 External access interface 58 Leg area
29 Monitorschnittstelle 59 Schwerepunkte 29 Monitor Interface 59 Gravity points
30 Schnittstelle für ein bidirektionales 60 Isobare 30 interface for a bidirectional 60 Isobare
Interaktives System 61 Unterschiedswert Interactive system 61 Difference value
31 Schnittstelle für 62 interpoliertes 31 interface for 62 interpolated
externen Datenaustausch Datenbank-Druckmuster
external data exchange database printing pattern