DE10015026A1

DE10015026A1 - Anordnung und Verfahren zur Regelung eines numerischen Werts für die Patientenbeatmung

Info

Publication number: DE10015026A1
Application number: DE10015026A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dittmann; Swen Gruenitz-Post; Steffen Leonhardt; Andrea Gentilini; Adolph Glattfelder; Manfred Morari; Thomas Schnider; Alexander M Zbinden
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2000-03-25
Filing date: 2000-03-25
Publication date: 2001-10-11
Anticipated expiration: 2020-03-26
Also published as: FR2806633B1; FR2806633A1; US20020014236A1; US6691705B2; DE10015026C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Regelkreis zur Regelung eines numerischen Werts für Patientenbeatmung sowie ein Verfahren zur Regelung des numerischen Werts. Der numerische Wert wird auf der Basis einer Auswertung des EEGs (Elektroenzephalogramms) des Patienten (1) durch einen EEG-Sensor (2) geregelt, beispielsweise durch Ermittlung vom sogenannten BIS (bispektralen Index). Der Regelung des EEG-Werts ist eine Regelung der inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen in der Art einer Kaskadenschaltung unterlagert. Das hat den Vorteil, dass eine zur Anordnung gehörende Dosierungseinrichtung (6) ein Anästhesiegasgemisch unmittelbar nach den Bedürfnissen des Patienten (1) dosiert. Alternativ erfolgt die Regelung des numerischen Werts auf der Basis einer atemzugsaufgelösten Auswertung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen am Y-Stück (19) des Beatmungskreislaufs (12) durch einen Anästhesiegas-Sensor (8a), vorzugsweise einen infrarotoptischen Gassensor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Regelkreis zur Regelung eines numerischen Werts für die Patientenbeatmung sowie ein Verfahren zur Regelung des numerischen Werts.

In der EP 483 401 B1 wird die Regelung der Durchflussmenge eines fließenden Mediums, insbesondere eines Gases, mit Hilfe von Ventilen über einen Kaskaden- Regelkreis beschrieben. Die Verwendung kann für die Beatmung von Menschen und Tieren zur ventilgesteuerten Zufuhr und Abgabe von Anästhesiegas erfolgen. Regelungsparameter des ersten Regelkreises ist dabei die Durchflussmenge, Regelungsparameter des zweiten Regelkreises können die Lage der Ventile oder der Strom und die Spannung zur Betätigung der Ventile sein.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Automatisierung einer peripheren Anästhesie, die auf am Patienten abgenommenen Messwerten beruhen, sind aus der EP 236 513 A1 bekannt. Dort erfolgt die Regelung der Dosierung von Anästhesiemitteln vorzugsweise auf der Grundlage eines Elektromyelogramms mit Hilfe von am Patienten örtlich verteilten Elektroden. Allerdings wird das Anästhesiemittel hier nicht über einen Beatmungskreislauf, sondern über lokale Infusion verabreicht. Die zusätzliche Aufnahme eines Elektroenzephalogramms des Patienten dient der Überwachung, um einer bei peripherer Anästhesie unerwünschten Bewusstlosigkeit des Patienten vorzubeugen.

Ein Anästhesiebeatmungsgerät mit Atemkreislauf und Regelkreisen für Anästhesiegasbestandteile der gattungsgemäßen Art wird in der DE 40 04 034 C2 beschrieben. Dort werden aus dem zeitlichen Verlauf der Anästhesiegaskonzen trationen Atemkreis-Systemparameter bestimmt und hieraus Einstellparameter für den Anästhesiemittel-Regler errechnet. Der zeitliche Verlauf einer Anästhesiegas konzentration im Atemkreislauf ist beispielsweise abhängig von der zuströmenden Gasmenge des Anästhesiegasbestandteils, dem Atemkreisvolumen und der Gas zirkulation innerhalb des Atemkreises. Durch eine bedarfsadaptierte Anpassung der Einstellparameter, die aus dem zeitlichen Konzentrationsverlauf errechnet werden, liefert der Regler zeitoptimierte Einstellwerte. Nachteilig bei diesem und anderen bekannten Anästhesiebeatmungsgeräten ist, dass die Regelung der Anästhesiegasbestandteile lediglich aufgrund der Atemkreis-Systemparameter erfolgt. Dadurch ist die Regelung umständlich und langsam, erfordert häufiges Kalibrieren und ist nicht auf den einzelnen Patienten zugeschnitten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Regelung eines numerischen Werts für Patientenbeatmung und ein Verfahren zur Regelung des numerischen Werts einfacher und schneller zu gestalten und gleichzeitig eine bedarfsadaptierte Anpassung für die Beatmung des einzelnen Patienten zu ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe für die Anordnung erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen, für das Verfahren mit den im Anspruch 6 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass mit einem Regelkreis zur Regelung eines numerischen Werts auf der Basis einer Auswertung des EEGs (Elektroenzephalogramms) beim Patienten ein Anästhesiegasgemisch unmittelbar nach den Bedürfnissen des Patienten dosiert werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist dem Regelkreis zur Regelung des numerischen Werts ein Regelkreis zur Regelung der inspiratorischen Anästhesie gaskonzentrationen in der Art einer Kaskadenschaltung unterlagert. Auf diese Weise wird eine besonders schnelle Regelung des numerischen Werts ermöglicht.

Ist das zur Regelung des numerischen Werts benötigte EEG, vorzugsweise der BIS (bispektrale Index), über eine bestimmte Zeitspanne nicht verfügbar, so ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit der Umschaltung auf einen Regelkreis zur Regelung des numerischen Werts auf Basis der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen gegeben.

Falls die Regelung des numerischen Werts weder auf Basis des EEGs noch der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen zuverlässig erfolgen kann, ist eine erfindungsgemäße Sicherheitsvorkehrung in der Weise getroffen, dass die Dosierung des Anästhesiegasgemisches unter Ausschaltung aller Regelkreise mit automatisch oder vom Benutzer vorgegebenen inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen erfolgt.

Neben der Regelung eines numerischen Werts auf der Basis einer Auswertung des EEGs beim Patienten ist ebenso eine Auswertung anderer physiologischer Parameter beim Patienten denkbar. Einem Regelkreis zur Regelung eines numerischen Werts auf der Basis der Auswertung eines anderen physiologischen Parameters beim Patienten kann gleichfalls ein Regelkreis zur Regelung der inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen in der Art einer Kaskadenschaltung unterlagert werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dar gestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Anordnung zur Regelung eines numerischen Werts für Patientenbeatmung,

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf des BIS und der zugehörigen exspiratorischen und der inspiratorischen Anästhesiegaskonzentration am Beispiel des Anästhesiegases Sevofluran während einer Narkose.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zur Regelung des numerischen Werts besteht aus einem Beatmungskreislauf 12, einer Dosierungseinrichtung 6 für das Anästhesiegasgemisch, einer Einheit zur EEG-Regelung (Elektroenzephalogramm-Regelung), einer Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen, einem Umschalter 7, der entweder die Einheit zur EEG-Regelung einschaltet und die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen ausschaltet oder die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen einschaltet und die Einheit zur EEG-Regelung ausschaltet, und einer Steuereinheit 22.

Der Beatmungskreislauf 12 sorgt für die Beförderung des Anästhesiegasge misches zur Lunge 20 eines daran über das Y-Stück 19 angeschlossenen Patienten 1. Der Beatmungskreislauf 12 setzt sich zusammen aus einer Volumen verschiebeeinrichtung 14 für den Beatmungsantrieb, einem Kohlendioxidabsorber 13 zur Entfernung des vom Patienten 1 ausgeatmeten Kohlendioxids, Rück schlagventilen 17 und 18 zur Steuerung der Atemgasrichtung im Beatmungskreislauf 12, einem Frischgaseinlassventil 15 und einem Überschussgasablassventil 16. Der Atembeutel 15a dient als Handbeatmungs beutel und als Speicher für die Gasreserve im Beatmungskreislauf 12.

Die Dosierungseinrichtung 6 dient zur Dosierung der verschiedenen Atemgase, Anästhesiegase und flüssigen Anästhesiemittel, die zusammen das Anästhesiegasgemisch ergeben. Das flüssige Anästhesiemittel verdampft und vermischt sich mit den Atemgasen und Anästhesiegasen noch vor Zuführung des Anästhesiegasgemisches in den Beatmungskreislauf 12. Alternativ ist aber auch denkbar, flüssiges Anästhesiemittel direkt in den Beatmungskreislauf 12 einzu spritzen und dort zu verdampfen.

Die Einheit zur EEG-Regelung umfasst einen über Kopfelektroden an das Gehirn 21 des Patienten 1 angeschlossenen EEG-Sensor 2, einen EEG-Soll wertgeber 3, eine EEG-Vergleichsstelle 4 und einen EEG-Regler 5.

Dem Regelkreis zur Regelung des EEG-Werts, der die EEG-Regelung umfasst, ist ein Regelkreis zur Regelung der inspiratorischen Anäsihesiegaskonzentrationen in Art einer Kaskadenschatlung unterlagert. Der unterlagerte Regelkreis besteht aus einem Anästhesiegas-Sensor 8b, der die inspiratorischen Konzentrationen im Anästhesiegasgemisch am Y-Stück 19 über eine Absaugeleitung misst, einer Anästhesiegas-Vergleichsstelle 10b und einem Anästhesiegas-Regler 11b.

Die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen besteht aus einem Anästhesiegas-Sensor 8a, der die exspiratorischen Konzentrationen im Anästhesiegasgemisch am Y-Stück 19 über eine Absaugeleitung misst, einem Anästhesiegas-Sollwertgeber 9, einer Anästhesiegas-Vergleichsstelle 10a und einem Anästhesiegas-Regler 11a.

Als Anästhesiegas-Sensoren 8a und 8b werden vorzugsweise infrarotoptische Sensoren verwendet. Der Einsatz von Strahlteilern und Filtern für verschiedene Wellenlängen des infrarotoptischen Lichts ermöglichen dabei eine simultane Auswertung der verschiedenen Bestandteile des Anästhesiegasgemisches. Mit den infrarotoptischen Sensoren ist eine atemzuosaufgelöste Messung der Konzentrationen im Anästhesiegasgemisch möglich, insbesondere eine gesonderte Messung der inspiratorischen und der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen durch denselben infrarotoptischen Sensor.

Die Anordnung zur Regelung des numerischen Werts weist einen Um schalter 7 auf, mit dem entweder, wie in der Fig. 1 dargestellt, die Einheit zur EEG-Regelung eingeschaltet und die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen ausgeschaltet werden kann, oder aber, wenn man den Umschalter 7 umlegt, wie in Fig. 1 nicht dargestellt, die Einheit zur EEG- Regelung ausgeschaltet und die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen eingeschaltet werden kann.

Eine Steuereinheit 22 mit integriertem Mikroprozessor ist verbunden mit dem EEG-Sensor 2, dem EEG-Regler 5, den Anästhesiegas-Sensoren 8a und 8b, den Anästhesiegas-Reglern 11a und 11b, dem Umschalter 7 und der Dosierungseinrichtung 6.

Bei Erläuterung des Betriebs der Anordnung sei zunächst die Position des Umschalters 7 gemäß Fig. 1 angenommen. Mit dem EEG-Sensor 2 wird auf der Basis des EEGs beim Patienten 1 ein entsprechender numerischer Wert gemessen, beispielsweise über ein bispektrales Verfahren. Der vom EEG-Sensor 2 ermittelte Wert wird der EEG-Vergleichsstelle 4 als EEG-Istwert zugeführt. Der Benutzer gibt über den EEG-Sollwertgeber 3 einen gewünschten numerischen Wert vor, der der EEG-Vergleichsstelle 4 als EEG-Sollwert zugeführt wird. An der EEG-Vergleichsstelle 4 wird die Differenz aus EEG-Istwert und EEG-Sollwert gebildet, aus der der EEG-Regler 5 einen Sollwert für die Anästhesiegas- Vergleichsstelle 10b bildet. Als Istwert werden der Anästhesiegas-Vergleichsstelle 10b die vom Anästhesiegas-Sensor 8b ermittelten inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen zugeführt. An der Anästhesiegas-Vergleichsstelle 10b wird die Differenz aus Istwert und Sollwert gebildet, aus der der Anästhesiegas-Regler 11b eine Stellgröße für die Dosierungseinrichtung 6 erzeugt. Wählt man als numerischen Wert beispielsweise den BIS (bispektralen Index), der in hellwachem Zustand des Patienten gleich 100, in tiefer Narkose des Patienten gleich null ist, so hat das zur Folge, dass bei einer Überschreitung des BIS-Sollwertes durch den BIS-Istwert der Anteil bestimmter Anästhesiegase oder Anästhesiemittel im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung 6 erhöht wird und bei Unterschreitung des BIS-Sollwertes durch den BIS-Istwert der Anteil dieser Anästhesiegase oder Anästhesiemittel im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung 6 vermindert wird.

Die durch die Dosierungseinrichtung 6 dosierten Anteile im Anästhesiegas gemisch werden solange durch den EEG-Regler 5 und den Anästhesiegas- Regler 11b variiert, bis der numerische Wert dem vom Benutzer gewünschten Wert entspricht. Auf diese Weise ist ein geschlossener Regelkreis für den numerischen Wert mittels Variation eines Anästhesiegasgemisches und Auswertung eines EEGs beim Patienten 1 gegeben.

Wie oben beschrieben, ist dem Regelkreis zur Regelung des EEG-Wertes ein Regelkreis für die inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen unterlagert. Dadurch wird eine hohe Regelungsgeschwindigkeit für den EEG-Wert gewährleistet und außerdem sichergestellt, dass bestimmte Obergrenzen für die inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen zur Sicherheit des Patienten 1 nicht überschritten werden. Diese Obergrenzen können vom Benutzer festgelegt werden. Bei Erreichen der Obergrenzen wird ein Alarm abgegeben. Eine mögliche Obergrenze für Anästhesiemittel wäre zum Beispiel das Drei- bis Vierfache des MAC-Wertes (Minimal Alveolar Concentration) beim Patienten 1.

Mit dem Anästhesiegas-Sensor 8b werden am Y-Stück 19 die inspira torischen Anästhesiegaskonzentrationen gemessen, mit dem Anästhesiegas- Sensor 8a die exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen.

Grundsätzlich ist anzumerken, dass die exspiratorischen Anästhesiegaskon zentrationen bekanntermaßen für die Beurteilung der Anästhesiewirkung bei Patienten herangezogen werden. Die Werte der exspiratorischen Anästhesie gaskonzentrationen stehen in engem Zusammenhang mit der alveolaren Anästhesiegaskonzentration und somit auch den Partialdrücken der Anästhetika im Blut. Diese wiederum lassen Rückschlüsse auf die Anästhesiewirkung im Gehirn 21 des Patienten 1 zu.

Aufgrund dieses Zusammenhanges können zur Bestimmung der Anästhesiewirkung bei einem Patienten 1 sowohl die Werte der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen als auch die entsprechenden EEG-Werte des Patienten 1 herangezogen werden.

Dies macht man sich in der erfindungsgemäßen Anordnung dadurch zunutze, dass der Umschalter 7 die Einheit zur EEG-Regelung ausschaltet und die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen einschaltet, wenn der vom EEG-Sensor 2 zu ermittelnde EEG-Istwert über eine vorgegebene Zeitspanne hinaus, beispielsweise 20 Sekunden, nicht verfügbar ist. In diesem Fall erfolgt die Regelung des numerischen Werts für Patientenbeatmung auf der Basis der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen.

Als Sollwert für die exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen kann dabei zum Beispiel der Wert herangezogen werden, der sich parallel zum EEG-Wert während einer stabilen Phase des Patienten 1 eingestellt hat.

Ist die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen durch die geänderte Position des Umschalters 7 (in Fig. 1 nicht dargestellt) eingeschaltet, so wird der vom Anästhesiegas-Sensor 8a ermittelte Wert für die exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen der Anästhesiegas- Vergleichsstelle 10a als Istwert zugeführt. Der Benutzer gibt über den Anästhesiegas-Sollwertgeber 9 die gewünschten exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen vor, die der Anästhesiegas-Vergleichsstelle 10a als Sollwert zugeführt werden. An der Anästhesiegas-Vergleichsstelle 10a wird die Differenz aus Istwert und Sollwert gebildet, aus der der Anästhesiegas-Re gler 11a eine Stellgröße für die Dosierungseinrichtung 6 erzeugt. Bei Überschreitung des Sollwertes durch den Istwert wird der Anteil bestimmter Anästhesiegase oder Anästhesiemittel im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung 6 entsprechend vermindert, und bei Unterschreitung des Sollwertes durch den Istwert wird der Anteil dieser Anästhesiegase oder Anästhesiemittel im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung 6 entsprechend erhöht.

Die durch die Dosierungseinrichtung 6 dosierten Anteile im Anästhesiegasgemisch werden solange durch den Anästhesiegas-Regler 11a variiert, bis die exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen dem vom Benutzer gewünschten Wert entsprechen. Somit ist alternativ zum eingangs erwähnten geschlossenen Regelkreis für einen numerischen Wert zur Patientenbeatmung mittels Variation eines Anästhesiegasgemisches und Auswertung eines EEGs beim Patienten 1 mit unterlagertem Regelkreis für die inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen ein zweiter geschlossener Regelkreis unter Auswertung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen am Y-Stück 19 des Beatmungskreislaufs 12 für den Patienten 1 gegeben.

Eine Umschaltung von der Regelung des numerischen Werts zur Patientenbeatmung über Auswertung eines EEGs zur Regelung des numerischen Werts zur Patientenbeatmung über Auswertung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen erweist sich als Vorteil, wenn EEG-Werte vorübergehend nicht verfügbar sind. Das kann verschiedene Ursachen haben, beispielsweise Bewegung des Patienten 1 durch medizinisches Personal, oder zusätzliche Quellen elektromagnetischer Strahlung, wie etwa durch den Einsatz von elektrochirurgischen Werkzeugen und Lasergeräten bedingt. In diesen Fällen ist es ratsam, den numerischen Wert zur Patientenbeatmung über die Auswertung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen zu regeln.

Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, dass die Erfassung von EEG-Werten und Werten der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen messtechnisch völlig unabhängig voneinander erfolgt. Somit ist keine gegenseitige Beeinflussung oder Störung der beiden Methoden zu befürchten, und die Umschaltung von der Regelung eines numerischen Werts zur Patientenbeatmung über Auswertung eines EEGs auf die Regelung des numerischen Werts zur Patientenbeatmung über die Auswertung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen bietet sich an, falls EEG-Werte vorübergehend nicht zur Verfügung stehen.

Wie oben bereits erwähnt, ist bei bestimmten Werten der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen auch ein entsprechender EEG-Wert beim Patienten 1 zu erwarten, so dass beide Werte in der Regel zu korrespondierenden Aussagen über die Anästhesiewirkung beim Patienten 1 führen. Führen die Auswertung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen und die Auswertung des EEGs zu widersprüchlichen Aussagen über die Anästhesiewirkung beim Patienten 1, so wird ein Alarm abgegeben, oder alle Regelkreise werden abgeschaltet, und es wird unter Vorgabe von inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen über die Dosierungseinrichtung 6 ein entsprechendes Anästhesiegasgemisch in den Beatmungskreislauf 12 gegeben. Diese Möglichkeit stellt eine zusätzliche Sicherheitsvorkehrung in der Anordnung zur Regelung des numerischen Werts für Patientenbeatmung dar. Fälle, in denen die über EEG-Werte ermittelte Anästhesiewirkung nicht übereinstimmt mit der über die Werte der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen ermittelten Anästhesiewirkung, können zum Beispiel auftreten, wenn der Patient 1 einen Herzschrittmacher hat, wenn gleichzeitig ein Elektromyelogramm oder ein Elektrokardiogramm beim Patienten 1 abgenommen wird, oder der Patient 1 an eine Herz-Lungen-Maschine angeschlossen ist. Hier erweist es sich als Vorteil, wenn der Benutzer die Regelkreise zur Regelung des numerischen Werts der Patientenbeatmung abschalten und auf die Vorgabe inspiratorischer Anästhesiegaskonzentrationen zurückgreifen kann.

In Fig. 2 ist beispielhaft der zeitliche Verlauf von einem BIS (bispektralen Index) A, basierend auf dem EEG eines Patienten 1, der zugehörigen exspiratorischen Anästhesiegaskonzentration C und der inspiratorischen Anästhesiegaskonzentration B für das Anästhesiegas Sevofluran während einer Narkose an einem Patienten 1 aufgezeigt.

Die Narkose besteht aus einer zehnminütigen Einleitungsphase I, der Haupt phase II des eingeschwungenen Zustands des Patienten und der zehnminütigen Ausleitungsphase III.

Beim wachen Patienten 1 liegt der BIS A zwischen 90 und 100. Für einen Sollwert des BIS A von 50, beispielsweise während der Hauptphase II einer Operation, wird vom Anästhesiegas-Regler 11b eine Stellgröße für die Dosierungs einrichtung derart erzeugt, dass die am Y-Stück 19 gemessene inspiratorische Sevoflurankonzentration B in etwa 6 vol%, entsprechend einem Wert von 3 MAC (Minimal Alveolar Concentration) in den Alveolaren der Lunge 20 des Patienten 1, beträgt.

Nach wenigen Minuten, während der Einleitungsphase I, sinkt der BIS auf den Sollwert 50. Die gleichfalls am Y-Stück 19 gemessene exspiratorische Sevoflurankonzentration C steigt währenddessen auf einen Wert von etwa 2 vol% an. Über die Steuereinheit 22 wird die inspiratorische Sevoflurankonzentration B allmählich auf einen Wert von 2 bis 2,5 vol% vermindert.

Der BIS A wird nach der zehnminütigen Einleitungsphase I während der Hauptphase II der Operation annähernd konstant auf 50 gehalten. Die inspiratorische Sevoflurankonzentration B schwankt dabei mit einer Breite von 0,5 vol % um den zwischen 2 und 2,5 vol% liegenden Wert. Die exspiratorische Sevoflurankonzentration C schwankt mit 0,2 vol% um den Wert von etwa 2 vol%.

Bei der zehnminütigen Ausleitungsphase III der Narkose beträgt der Sollwert für den BIS A 100, über die Steuereinheit 22 wird die Sevoflurandosierung durch die Dosierungseinrichtung 6 sofort eingestellt. Die inspiratorische Sevofluran konzentration B sinkt, abhängig von der Frischgaszufuhr, in wenigen Minuten auf weniger als 0,5 vol% ab. Je größer die Frischgaszufuhr ist, desto schneller sinkt die inspiratorische Sevoflurankonzentration B ab.

Die exspiratorische Sevoflurankonzentration C sinkt, abhängig von der inspiratorischen Sevoflurankonzentration B und den patientenspezifischen Eigenschaften, wie etwa seinem Körpergewicht, deutlich langsamer ab. Bei exspiratorischen Sevoflurankonzentrationen C von weniger als 0,5 vol% steigt der BIS A auf Werte über 70, und der Patient 1 wacht auf.

Bei Betätigen des Umschalters 7 zum Ausschalten der Einheit zur EEG-Regelung und Einschalten der Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen muss zunächst eine stabile Phase des Patienten 1 vorausgegangen sein. Der Istwert des BIS A muss zwischen 45 und 55 liegen. Die exspiratorische Sevoflurankonzentration C muss sich auf einen stabilen Wert eingeschwungen haben. Dies ist der Fall, wenn sich die exspiratorische Sevoflurankonzentration C innerhalb von 3 Minuten um weniger als 0,2 vol% bei konstant gehaltener inspiratorischer Sevoflurankonzentration B ändert. Bei Vorliegen einer stabilen Phase beim Patienten 1 werden von der Steuerein heit 22 ständig die zum BIS A korrespondierenden exspiratorischen Sevofluran konzentrationen C über eine Minute gemittelt und gespeichert. Fällt dann der BIS A aus, beispielsweise durch Bewegung des Patienten 1 oder Störungen durch Geräte, so steuert die Steuereinheit 22 den Umschalter 7 an, der die Einheit zur EEG-Regelung ausschaltet und die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen einschaltet. Als Sollwert für den Anästhesiegas- Sollwertgeber 9 wird dann der letzte gemittelte Wert der exspiratorischen Sevoflurankonzentration C herangezogen. Ist der BIS A wieder verfügbar, so schaltet der Umschalter 7 erneut die Einheit zur EEG-Regelung ein und die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen aus.

Wie bereits zu Fig. 1 erwähnt, sind Sicherheitsvorkehrungen, zum Beispiel Auslösung eines Alarms, für den Fall getroffen, dass die inspiratorische Sevoflurankonzentration B eine vorgegebene Obergrenze erreicht oder dass die Auswertung der exspiratorischen Sevoflurankonzentration C und die Auswertung des BIS A zu widersprüchlichen Aussagen über die Anästhesiewirkung beim Patienten 1 führen. Hierzu werden im Folgenden zwei Beispiele gegeben:

Beispiel 1

Zu Beginn der Narkose wird die Obergrenze für die inspiratorische Sevoflurankonzentration B auf 6 vol% eingestellt, automatisch oder durch Vorgabe vom Benutzer. Nach 3 Minuten ist der Sollwert des BIS A noch nicht annähernd erreicht, das heißt, der BIS A liegt nicht zwischen 45 und 55. Die inspiratorische Sevoflurankonzentration B liegt aber an der Obergrenze von 6 vol% und kann nicht weiter erhöht werden. Über die Steuereinheit 22 wird ein Alarm abgegeben.

Beispiel 2

Der Sollwert von 50 wird vom BIS A erreicht. Es liegen korrespondierende Wertepaare für den BIS A und die exspiratorische Sevoflurankonzentration C vor. Obwohl keine Störungen zu erkennen sind, läuft einer der beiden Werte aus dem zulässigen Toleranzbereich. Für den BIS A ist das 45 bis 55, für die exspiratorische Sevoflurankonzentration zum Beispiel 1,8 bis 2,6 vol%. Über die Steuereinheit 22 wird ein Alarm abgegeben.

Claims

1. Anordnung mit einem Regelkreis zur Regelung eines numerischen Werts für die Patientenbeatmung mit

a) einem Beatmungskreislauf (12) zur Beförderung eines Anästhesiegas gemisches zur Lunge (20) eines daran über ein Y-Stück (19) angeschlossenen Patienten (1),
b) einer Einheit zur EEG-Regelung, bestehend aus einem über Kopfelektroden an das Gehirn (21) des Patienten (1) angeschlossenen EEG-Sensor (2) zum Messen eines EEG- Istwertes,
einem EEG-Sollwertgeber (3) zur Abgabe eines EEG-Sollwertes,
einer EEG-Vergleichsstelle (4), die aus dem EEG-Istwert und dem EEG- Sollwert die Differenz bildet, und
einem EEG-Regler (5), der aus der Differenz eine Stellgröße bildet für
c) eine Dosierungseinrichtung (6) für zumindest ein Anästhetikum im Anästhesiegasgemisch,
d) so dass bei einer Überschreitung des EEG-Sollwertes durch den EEG- Istwert der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) erhöht wird, und bei einer Unterschreitung des EEG-Sollwerts durch den EEG-Istwert der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) vermindert wird, solange bis der EEG-istwert und der EEG-Sollwert übereinstimmen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Regelkreis zur Regelung des numerischen Werts ein Regelkreis zur Regelung der inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen unterlagert ist, wobei der EEG-Regler (5) aus der Differenz von EEG-Istwert und EEG-Sollwert anstelle der Stellgröße für die Dosierungseinrichtung (6) einen Sollwert bildet für eine Anästhesiegas-Vergleichsstelle (10b), der als Istwert die von einem Anästhesiegas-Sensor (8b) ermittelten inspiratorischen Anästhesiegas konzentrationen zugeführt werden und die aus dem Istwert und dem Sollwert die Differenz bildet, und einem Anästhesiegas-Regler (11b), der aus der Differenz eine Stellgröße erzeugt für die Dosierungseinrichtung (6).

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen Umschalter (7) aufweist, der entweder die Einheit zur EEG- Regelung mit dem unterlagerten Regelkreis zur Regelung der inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen einschaltet und eine Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen ausschaltet oder die Einheit zur EEG-Regelung mit dem unterlagerten Regelkreis zur Regelung der inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen ausschaltet und die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen einschaltet, wenn über eine vorgegebene Zeitspanne kein EEG-Istwert des EEG-Sensors (2) verfügbar ist, wobei die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen aus dem Anästhesiegas-Sensor (8a) zum Messen eines Istwertes der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen besteht, einem Anästhesiegas-Sollwertgeber (9) zur Abgabe eines Sollwertes für die exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen, einer Anästhesiegas- Vergleichsstelle (10a), die aus dem Istwert und dem Sollwert die Differenz bildet, und einem Anästhesiegas-Regler (11a), der aus der Differenz eine Stellgröße bildet für die Dosierungseinrichtung (6), so dass bei einer Unterschreitung des Sollwertes durch den Istwert der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) erhöht wird und bei einer Überschreitung des Sollwerts durch den Istwert der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) vermindert wird, solange bis der istwert und der Sollwert übereinstimmen.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis zur Regelung eines numerischen Werts ausgeschaltet wird und unter Vorgabe inspiratorischer Anästhesiegaskonzentrationen über die Dosierungseinrichtung (6) ein entsprechendes Anästhesiegasgemisch in den Beatmungskreislauf (12) dosiert wird, wenn die Werte des EEGs oder der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen außerhalb vorgegebener Toleranzbereiche liegen.

5. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anästhesiegassensoren (8a) und (8b) infrarotoptische Gassensoren sind.

6. Verfahren zur Regelung eines numerischen Werts,

a) mit dem durch einen EEG-Sensor (2) ein EEG-Istwert gemessen wird,
b) durch einen EEG-Sollwertgeber (3) ein EEG-Sollwert abgegeben wird,
c) an einer EEG-Vergleichsstelle (4) aus dem EEG-Istwert und dem EEG- Sollwert die Differenz gebildet wird und
d) durch einen EEG-Regler (5) aus der Differenz eine Stellgröße erzeugt wird für
e) eine Dosierungseinrichtung (6) für zumindest ein Anästhetikum im Anästhesiegasgemisch,
f) so dass bei einer Überschreitung des EEG-Sollwertes durch den EEG- Istwert der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) erhöht wird und bei einer Unterschreitung des EEG-Sollwerts durch den EEG-Istwert der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung vermindert wird, solange bis der EEG- Istwert und der EEG-Sollwert übereinstimmen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 verwendet wird.

8. Anordnung mit einem Regelkreis zur Regelung eines numerischen Werts für die Patientenbeatmung mit

a) einem Beatmungskreislauf (12) zur Beförderung eines Anästhesiegas gemisches zur Lunge (20) eines daran über ein Y-Stück (19) angeschlossenen Patienten (1),
b) einer Einheit zur Regelung eines physiologischen Patientenparameters, bestehend aus einem Sensor (2) zum Messen eines Istwertes des physiologischen Patientenparameters,
einem Sollwertgeber (3) für den physiologischen Patientenparameter zur Abgabe eines Sollwertes für den physiologischen Patientenparameter,
einer Vergleichsstelle (4) für den physiologischen Patientenparameter, die aus dem Istwert des physiologischen Patientenparameters und dem Sollwert des physiologischen Patientenparameters die Differenz bildet,
und einem Regler (5) für den physiologischen Patientenparameter, der aus der Differenz eine Stellgröße bildet für
c) eine Dosierungseinrichtung (6) für zumindest ein Anästhetikum im Anästhesiegasgemisch,
d) so dass bei einer Überschreitung des Sollwertes des physiologischen Patientenparameters durch den Istwert des physiologischen Patienten parameters der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) erhöht wird, und bei einer Unterschreitung des Sollwerts des physiologischen Patientenparameters durch den Istwert des physiologischen Patienten parameters der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) vermindert wird, solange bis der Istwert des physiologischen Patientenparameters und der Sollwert des physiologischen Patientenparameters übereinstimmen.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Regelkreis zur Regelung des numerischen Werts ein Regelkreis zur Regelung der inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen unterlagert ist, wobei der Regler (5) für den physiologischen Patientenparameter aus der Differenz von Istwert des physiologischen Patientenparameters und Sollwert des physio logischen Patientenparameters anstelle der Stellgröße für die Dosierungseinrichtung (6) einen Sollwert bildet für eine Anästhesiegas-Vergleichsstelle (10b), der als Istwert die von einem Anästhesiegas-Sensor (8b) ermittelten inspiratorischen Anästhesiegas konzentrationen zugeführt werden und die aus dem Istwert und dem Sollwert die Differenz bildet, und einem Anästhesiegas-Regler (11b), der aus der Differenz eine Stellgröße erzeugt für die Dosierungseinrichtung (6).

10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen Umschalter (7) aufweist, der entweder die Einheit zur Regelung des physiologischen Patientenparameters mit dem unterlagerten Regelkreis zur Regelung der inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen einschaltet und eine Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen ausschaltet oder die Einheit zur Regelung des physiologischen Patientenparameters mit dem unterlagerten Regelkreis xur Regelung der inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen ausschaltet und die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen einschaltet, wenn über eine vorgegebene Zeitspanne kein Istwert des physiologischen Patientenparameters vom Sensor (2) für den physiologischen Patientenparameter verfügbar ist, wobei die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen aus dem Anästhesiegas- Sensor (8a) zum Messen eines Istwertes der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen besteht, einem Anästhesiegas-Sollwertgeber (9) zur Abgabe eines Sollwertes für die exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen, einer Anästhesiegas-Vergleichsstelle (10a), die aus dem Istwert und dem Sollwert die Differenz bildet, und einem Anästhesiegas-Regler (11a), der aus der Differenz eine Stellgröße bildet für die Dosierungseinrichtung (6), so dass bei einer Unterschreitung des Sollwertes durch den Istwert der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) erhöht wird und bei einer Überschreitung des Sollwerts durch den Istwert der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) vermindert wird, solange bis der Istwert und der Sollwert übereinstimmen.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis zur Regelung eines numerischen Werts ausgeschaltet wird und unter Vorgabe inspiratorischer Anästhesiegaskonzentrationen über die Dosierungseinrichtung (6) ein entsprechendes Anästhesiegasgemisch in den Beatmungskreislauf (12) dosiert wird, wenn die Werte des physiologischen Patientenparameters oder der exspiratorischen Anästhesiegaskonzen trationen außerhalb vorgegebener Toleranzbereiche liegen.

12. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anästhesiegassensoren (8a) und (8b) infrarotoptische Gassensoren sind.

13. Verfahren zur Regelung eines numerischen Werts,

a) mit dem durch einen Sensor (2) für den physiologischen Patientenparameter ein Istwert eines physiologischen Patienten parameters gemessen wird,
b) durch einen Sollwertgeber (3) für den physiologischen Patienten parameter ein Sollwert des physiologischen Patientenparameters abgegeben wird,
c) an einer Vergleichsstelle (4) für den physiologischen Patienten parameter aus dem Istwert des physiologischen Patientenparameters und dem Sollwert des physiologischen Patientenparameters die Differenz gebildet wird und
d) durch einen Regler (5) des physiologischen Patientenparameters aus der Differenz eine Stellgröße erzeugt wird für
e) eine Dosierungseinrichtung (6) für zumindest ein Anästhetikum im Anästhesiegasgemisch,
f) so dass bei einer Überschreitung des Sollwertes des physiologischen Patientenparameters durch den Istwert des physiologischen Patienten parameters der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) erhöht wird und bei einer Unterschreitung des Sollwerts des physiologischen Patientenparameters durch den Istwert des physiologischen Patientenparameters der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung vermindert wird, solange bis der Istwert des physiologischen Patientenparameters und der Sollwert des physiologischen Patientenparameters übereinstimmen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 12 verwendet wird.