DE10015026C2

DE10015026C2 - Anordnung und Verfahren zur Regelung eines numerischen Werts für die Patientenbeatmung

Info

Publication number: DE10015026C2
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: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2020-03-26
Also published as: US20020014236A1; FR2806633A1; US6691705B2; DE10015026A1; FR2806633B1

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 Beat mung von Menschen und Tieren zur ventilgesteuerten Zu fuhr und Abgabe von Anästhesiegas erfolgen. Regelungspa rameter des ersten Regelkreises ist dabei die Durchfluss menge, Regelungsparameter des zweiten Regelkreises kön nen die Lage der Ventile oder der Strom und die Spannung zur Betätigung der Ventile sein.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Automati sierung einer peripheren Anästhesie, die auf am Patienten abgenommenen Messwerten beruhen, sind aus der EP 236 513 A1 bekannt. Dort erfolgt die Regelung der Do sierung von Anästhesiemitteln vorzugsweise auf der Grund lage eines Elektromyelogramms mit Hilfe von am Patienten örtlich verteilten Elektroden. Allerdings wird das Anästhe siemittel 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 uner wünschten Bewusstlosigkeit des Patienten vorzubeugen.

Ein Anästhesiebeatmungsgerät mit Atemkreislauf und Regelkreisen für Anästhesiegasbestandteile der gat tungsgemäßen Art wird in der DE 40 04 034 C2 beschrie ben. Dort werden aus dem zeitlichen Verlauf der Anästhe siegaskonzentrationen Atemkreis-Systemparameter be stimmt und hieraus Einstellparameter für den Anästhesie mittel-Regler errechnet. Der zeitliche Verlauf einer Anäs thesiegaskonzentration im Atemkreislauf ist beispielsweise abhängig von der zuströmenden Gasmenge des Anästhesie gasbestandteils, dem Atemkreisvolumen und der Gaszirku lation innerhalb des Atemkreises. Durch eine bedarfsadap tierte Anpassung der Einstellparameter, die aus dem zeitli chen 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 häufi ges Kalibrieren und ist nicht auf den einzelnen Patienten zu geschnitten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Regelung eines numerischen Werts für Patientenbeatmung und ein Verfahren zur Regelung des numerischen Werts ein facher und schneller zu gestalten und gleichzeitig eine be darfsadaptierte 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 ange gebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass mit ei nem Regelkreis zur Regelung eines numerischen Werts auf der Basis einer Auswertung des EEGs (Elektroenzephalo gramms) beim Patienten ein Anästhesiegasgemisch unmit telbar nach den Bedürfnissen des Patienten dosiert werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist dem Regel kreis zur Regelung des numerischen Werts ein Regelkreis zur Regelung der inspiratorischen Anästhesiegaskonzentra tionen in der Art einer Kaskadenschaltung unterlagert. Auf diese Weise wird eine besonders schnelle Regelung des nu merischen Werts ermöglicht.

Ist das zur Regelung des numerischen Werts benö tigte 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 Re gelung des numerischen Werts auf Basis der exspiratori schen Anästhesiegaskonzentrationen gegeben.

Falls die Regelung des numerischen Werts weder auf Basis des EEGs noch der exspiratorischen Anästhesie gaskonzentrationen zuverlässig erfolgen kann, ist eine erfin dungsgemäße Sicherheitsvorkehrung in der Weise getrof fen, dass die Dosierung des Anästhesiegasgemisches unter Ausschaltung aller Regelkreise mit automatisch oder vom Benutzer vorgegebenen inspiratorischen Anästhesiegaskon zentrationen 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 ei nes 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 Kaskaden schaltung unterlagen werden.

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

Es zeigen

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

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf des BIS und der zuge hörigen exspiratorischen und der inspiratorischen Anästhe siegaskonzentration am Beispiel des Anästhesiegases Sevo fluran während einer Narkose.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zur Regelung des numerischen Werts besteht aus einem Beatmungskreis lauf 12, einer Dosierungseinrichtung 6 für das Anästhesie gasgemisch, einer Einheit zur EEG-Regelung (Elektroenze phalogramm-Regelung), einer Einheit zur Regelung der ex spiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen, einem Um schalter 7, der entweder die Einheit zur EEG-Regelung ein schaltet und die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen ausschaltet oder die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentra tionen einschaltet und die Einheit zur EEG-Regelung aus schaltet, und einer Steuereinheit 22.

Der Beatmungskreislauf 12 sorgt für die Beförde rung des Anästhesiegasgemisches zur Lunge 20 eines daran über das Y-Stück 19 angeschlossenen Patienten 1. Der Beat mungskreislauf 12 setzt sich zusammen aus einer Volumen verschiebeeinrichtung 14 für den Beatmungsantrieb, einem Kohlendioxidabsorber 13 zur Entfernung des vom Patienten 1 ausgeatmeten Kohlendioxids, Rückschlagventilen 17 und 18 zur Steuerung der Atemgasrichtung im Beatmungskreis lauf 12, einem Frischgaseinlassventil 15 und einem Über schussgasablassventil 16. Der Atembeutel 15a dient als Handbeatmungsbeutel 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 ver mischt sich mit den Atemgasen und Anästhesiegasen noch vor Zuführung des Anästhesiegasgemisches in den Beat mungskreislauf 12. Alternativ ist aber auch denkbar, flüssiges Anästhesiemittel direkt in den Beatmungskreislauf 12 einzuspritzen und dort zu verdampfen.

Die Einheit zur EEG-Regelung umfasst einen über Kopfelektroden an das Gehirn 21 des Patienten 1 ange schlossenen EEG-Sensor 2, einen EEG-Sollwertgeber 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 Re gelkreis besteht aus einem Anästhesiegas-Sensor 8b, der die inspiratorischen Konzentrationen im Anästhesiegasgemisch am Y-Stück 19 über eine Absaugeleitung misst, einer Anäs thesiegas-Vergleichsstelle 10b und einem Anästhesiegas- Regler 11b.

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

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

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

Eine Steuereinheit 22 mit integriertem Mikropro zessor ist verbunden mit dem EEG-Sensor 2, dem EEG- Regler 5, den Anästhesiegas-Sensoren 8a und 8b, den Anäs thesiegas-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 ange nommen. Mit dem EEG-Sensor 2 wird auf der Basis des EEGs beim Patienten 1 ein entsprechender numerischer Wert gemessen, beispielsweise über ein bispektrales Verfah ren. 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 nu merischen 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 ge bildet, aus der der EEG-Regler 5 einen Sollwert für die An ästhesiegas-Vergleichsstelle 10b bildet. Als Istwert werden der Anästhesiegas-Vergleichsstelle 10b die vom Anästhesie gas-Sensor 8b ermittelten inspiratorischen Anästhesiegas konzentrationen zugeführt. An der Anästhesiegas-Ver gleichsstelle 10b wird die Differenz aus Istwert und Sollwert gebildet, aus der der Anästhesiegas-Regler 11b eine Stell größe 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 Anästhesie gase oder Anästhesiemittel im Anästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung 6 erhöht wird und bei Unter schreitung des BIS-Sollwertes durch den BIS-Istwert der Anteil dieser Anästhesiegase oder Anästhesiemittel im An ästhesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung 6 ver mindert wird.

Die durch die Dosierungseinrichtung 6 dosierten Anteile im Anästhesiegasgemisch werden so lange durch den EEG-Regler 5 und den Anästhesiegas-Regler 11b vari iert, bis der numerische Wert dem vom Benutzer gewünsch ten 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 Re gelung des EEG-Wertes ein Regelkreis für die inspiratori schen Anästhesiegaskonzentrationen unterlagen. Dadurch wird eine hohe Regelungsgeschwindigkeit für den EEG- Wert gewährleistet und außerdem sichergestellt, dass be stimmte Obergrenzen für die inspiratorischen Anästhesie gaskonzentrationen zur Sicherheit des Patienten 1 nicht überschritten werden. Diese Obergrenzen können vom Be nutzer 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 inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen gemessen, mit dem Anästhesiegas-Sensor 8a die exspirato rischen Anästhesiegaskonzentrationen.

Grundsätzlich ist anzumerken, dass die exspiratori schen Anästhesiegaskonzentrationen bekanntermaßen für die Beurteilung der Anästhesiewirkung bei Patienten heran gezogen werden. Die Werte der exspiratorischen Anästhe siegaskonzentrationen stehen in engem Zusammenhang mit der alveolaren Anästhesiegaskonzentration und somit auch den Partialdrücken der Anästhetika im Blut. Diese wie derum lassen Rückschlüsse auf die Anästhesiewirkung im Gehirn 21 des Patienten 1 zu.

Aufgrund dieses Zusammenhanges können zur Be stimmung der Anästhesiewirkung bei einem Patienten 1 so wohl die Werte der exspiratorischen Anästhesiegaskonzen trationen als auch die entsprechenden EEG-Werte des Pa tienten 1 herangezogen werden.

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

Als Sollwert für die exspiratorischen Anästhesie gaskonzentrationen kann dabei zum Beispiel der Wen her angezogen werden, der sich parallel zum EEG-Wert wäh rend 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 Anästhesiegaskonzentra tionen vor, die der Anästhesiegas-Vergleichsstelle 10a als Sollwert zugeführt werden. An der Anästhesiegas-Ver gleichsstelle 10a wird die Differenz aus Istwert und Sollwert gebildet, aus der der Anästhesiegas-Regler 11a eine Stell größe für die Dosierungseinrichtung 6 erzeugt. Bei Über schreitung des Sollwertes durch den Istwert wird der Anteil bestimmter Anästhesiegase oder Anästhesiemittel im Anäs thesiegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung 6 ent sprechend vermindert, und bei Unterschreitung des Sollwer tes 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 so lange durch den Anästhesiegas-Regler 11a variiert, bis die exspiratori schen Anästhesiegaskonzentrationen dem vom Benutzer ge wünschten Wert entsprechen. Somit ist alternativ zum ein gangs erwähnten geschlossenen Regelkreis für einen nume rischen Wert zur Patientenbeatmung mittels Variation eines Anästhesiegasgemisches und Auswertung eines EEGs beim Patienten 1 mit unterlagertem Regelkreis für die inspiratori schen Anästhesiegaskonzentrationen ein zweiter geschlos sener Regelkreis unter Auswertung der exspiratorischen An ästhesiegaskonzentrationen am Y-Stück 19 des Beatmungs kreislaufs 12 für den Patienten 1 gegeben.

Eine Umschaltung von der Regelung des numeri schen Werts zur Patientenbeatmung über Auswertung eines EEGs zur Regelung des numerischen Werts zur Patientenbe atmung über Auswertung der exspiratorischen Anästhesie gaskonzentrationen erweist sich als Vorteil, wenn EEG- Werte vorübergehend nicht verfügbar sind. Das kann ver schiedene Ursachen haben, beispielsweise Bewegung des Patienten 1 durch medizinisches Personal, oder zusätzliche Quellen elektromagnetischer Strahlung, wie etwa durch den Einsatz von elektrochirurgischen Werkzeugen und Laserge räten bedingt. In diesen Fällen ist es ratsam, den numeri schen 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 exspiratori schen Anästhesiegaskonzentrationen messtechnisch völlig unabhängig voneinander erfolgt. Somit ist keine gegensei tige Beeinflussung oder Störung der beiden Methoden zu befürchten, und die Umschaltung von der Regelung eines numerischen Werts zur Patientenbeatmung über Auswer tung eines EEGs auf die Regelung des numerischen Werts zur Patientenbeatmung über die Auswertung der exspiratori schen Anästhesiegaskonzentrationen bietet sich an, falls EEG-Werte vorübergehend nicht zur Verfügung stehen.

Wie oben bereits erwähnt, ist bei bestimmten Wer ten 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 füh ren. Führen die Auswertung der exspiratorischen Anästhe siegaskonzentrationen und die Auswertung des EEGs zu wi dersprüchlichen 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 Anästhesiegas gemisch in den Beatmungskreislauf 12 gegeben. Diese, Möglichkeit stellt eine zusätzliche Sicherheitsvorkehrung in der Anordnung zur Regelung des numerischen Werts für Pa tientenbeatmung dar. Fälle, in denen die über EEG-Werte er mittelte Anästhesiewirkung nicht übereinstimmt mit der über die Werte der exspiratorischen Anästhesiegaskonzen trationen ermittelten Anästhesiewirkung, können zum Bei spiel 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 ange schlossen ist. Hier erweist es sich als Vorteil, wenn der Be nutzer die Regelkreise zur Regelung des numerischen Werts der Patientenbeatmung abschalten und auf die Vorgabe in spiratorischer 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 Anäs thesiegaskonzentration C und der inspiratorischen Anästhe siegaskonzentration B für das Anästhesiegas Sevofluran während einer Narkose an einem Patienten 1 aufgezeigt.

Die Narkose besteht aus einer zehnminütigen Ein leitungsphase I, der Hauptphase II des eingeschwungenen Zustands des Patienten und dei zehnminütigen Ausleitungs phase III.

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

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

Der BIS A wird nach der zehnminütigen Einlei tungsphase I während der Hauptphase II der Operation an nähernd konstant auf 50 gehalten. Die inspiratorische Sevo flurankonzentration 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 inspiratori sche Sevoflurankonzentration B sinkt, abhängig von der Frischgaszufuhr, in wenigen Minuten auf weniger als 0,5 Vol.-% ab. Je größer die Frischgaszufuhr ist, desto schnel ler sinkt die inspiratorische Sevoflurankonzentration B ab.

Die exspiratorische Sevoflurankonzentration C sinkt, abhängig von der inspiratorischen Sevoflurankonzen tration B und den patientenspezifischen Eigenschaften, wie etwa seinem Körpergewicht, deutlich langsamer ab. Bei ex spiratorischen 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 Anästhesiegaskonzentra tionen muss zunächst eine stabile Phase des Patienten 1 vor ausgegangen 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 Sevoflu rankonzentration B ändert. Bei Vorliegen einer stabilen Phase beim Patienten 1 werden von der Steuereinheit 22 ständig die zum BIS A korrespondierenden exspiratorischen Sevoflurankonzentrationen C über eine Minute gemittelt und gespeichert. Fällt dann der BIS A aus, beispielsweise durch Bewegung des Patienten 1 oder Störungen durch Ge räte, so steuert die Steuereinheit 22 den Umschalter 7 an, der die Einheit zur EEG-Regelung ausschaltet und die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentra tionen einschaltet. Als Sollwert für den Anästhesiegas-Soll wertgeber 9 wird dann der letzte gemittelte Wert der exspi ratorischen Sevoflurankonzentration C herangezogen. Ist der BIS A wieder verfügbar, so schaltet der Umschalter 7 er neut die Einheit zur EEG-Regelung ein und die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentratio nen aus.

Wie bereits zu Fig. 1 erwähnt, sind Sicherheitsvor kehrungen, zum Beispiel Auslösung eines Alarms, für den Fall getroffen, dass die inspiratorische Sevoflurankonzentra tion 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 füh ren. 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 annä hernd 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 Sevoflurankonzen tration zum Beispiel 1,8 bis 2,6 Vol.-%. Über die Steuerein heit 22 wird ein Alarm abgegeben.

Claims

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

a) einem Beatmungskreislauf (12) zur Beförde rung eines Anästhesiegasgemisches zur Lunge (20) eines daran über ein Y-Stück (19) ange schlossenen Patienten (1),
b) einer Einheit zur EEG-Regelung, bestehend aus einem über Kopfelektroden an das Gehirn (21) des Patienten (1) angeschlossenen EEG-Sen sor (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 bil det, 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 zu mindest eines Anästhetikums im Anästhesiegas gemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) er höht wird, und bei einer Unterschreitung des EEG-Sollwerts durch den EEG-Istwert der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesie gasgemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) vermindert wird, so lange bis der EEG-istwert und der EEG-Sollwert übereinstimmen.

2. Anordnung nach Ansprüch 1, dadurch gekennzeich net, dass dem Regelkreis zur Regelung des numeri schen Werts ein Regelkreis zur Regelung der inspirato rischen 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 Ist wert die von einem Anästhesiegas-Sensor (8b) ermit telten inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen zugeführt werden und die aus dem Istwert und dem Sollwert die Differenz bildet, und einem Anästhesie gas-Regler (11b), der aus der Differenz eine Stellgröße erzeugt für die Dosierungseinrichtung (6).

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Anordnung einen Umschalter (7) aufweist, der entweder die Einheit zur EEG-Rege lung mit dem unterlagerten Regelkreis zur Regelung der inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen einschaltet und eine Einheit zur Regelung der exspira torischen Anästhesiegaskonzentrationen ausschaltet oder die Einheit zur EEG-Regelung mit dem unterla gerten Regelkreis zur Regelung der inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen ausschaltet und die Ein heit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesiegas konzentrationen einschaltet, wenn über eine vorgege bene 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 Ist wertes der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentra tionen 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 Anästhesie gas-Regler (11a), der aus der Differenz eine Stellgröße bildet für die Dosierungseinrichtung (6), so dass bei ei ner Unterschreitung des Sollwertes durch den Istwert der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhe siegasgemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) er höht wird und bei einer Überschreitung des Sollwerts durch den Istwert der Anteil zumindest eines Anästhe tikums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosie rungseinrichtung (6) vermindert wird, so lange bis der istwert und der Sollwert übereinstimmen.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass der Regelkreis zur Regelung eines numeri schen Werts ausgeschaltet wird und unter Vorgabe in spiratorischer Anästhesiegaskonzentrationen über die Dosierungseinrichtung (6) ein entsprechendes Anäs thesiegasgemisch in den Beatmungskreislauf (12) do siert wird, wenn die Werte des EEGs oder der exspira torischen Anästhesiegaskonzentrationen außerhalb vorgegebener Toleranzbereiche liegen.

5. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anästhesie gassensoren (8a) und (8b) infrarotoptische Gassenso ren 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 Diffe renz 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 zu mindest eines Anästhetikums im Anästhesiegas gemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) er höht wird und bei einer Unterschreitung des EEG- Sollwerts durch den EEG-Istwert der Anteil zu mindest eines Anästhetikums im Anästhesiegas gemisch durch die Dosierungseinrichtung vermin dert wird, so lange bis der EEG-Istwert und der EEG-Sollwert übereinstimmen.

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

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

a) einem Beatmungskreislauf (12) zur Beförde rung eines Anästhesiegasgemisches zur Lunge (20) eines daran über ein Y-Stück (19) ange schlossenen Patienten (1),
b) einer Einheit zur Regelung eines physiologi schen Patientenparameters, bestehend aus einem Sensor (2) zum Messen eines Istwertes des phy siologischen 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 phy siologischen Patientenparameters und dem Soll wert des physiologischen Patientenparameters die Differenz bildet,
und einem Regler (5) für den physiologischen Pa tientenparameter, der aus der Differenz eine Stell größe bildet für
c) eine Dosierungseinrichtung (6) für zumindest ein Anästhetikum im Anästhesiegasgemisch,
d) so dass bei einer Überschreitung des Sollwer tes des physiologischen Patientenparameters durch den Istwert des physiologischen Patienten parameters der Anteil zumindest eines Anästheti kums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosie rungseinrichtung (6) erhöht wird, und bei einer Unterschreitung des Sollwerts des physiologi schen Patientenparameters durch den Istwert des physiologischen Patientenparameters der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesie gasgemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) vermindert wird, so lange bis der Istwert des phy siologischen Patientenparameters und der Soll wert des physiologischen Patientenparameters übereinstimmen.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, dass dem Regelkreis zur Regelung des numeri schen Werts ein Regelkreis zur Regelung der inspirato rischen Anästhesiegaskonzentrationen unterlagert ist, wobei der Regler (5) für den physiologischen Patien tenparameter aus der Differenz von Istwert des physio logischen Patientenparameters und Sollwert des phy siologischen Patientenparameters anstelle der Stell größe für die Dosierungseinrichtung (6) einen Sollwert bildet für eine Anästhesiegas-Vergleichsstelle (10b), der als Istwert die von einem Anästhesiegas-Sensor (8b) ermittelten inspiratorischen Anästhesiegaskon zentrationen zugeführt werden und die aus dem Istwert und dem Sollwert die Differenz bildet, und einem An ästhesiegas-Regler (11b), der aus der Differenz eine Stellgröße erzeugt für die Dosierungseinrichtung (6).

10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge kennzeichnet, dass die Anordnung einen Umschalter (7) aufweist, der entweder die Einheit zur Regelung des physiologischen Patientenparameters mit dem unterla gerten Regelkreis zur Regelung der inspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen einschaltet und eine Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhesie gaskonzentrationen ausschaltet oder die Einheit zur Regelung des physiologischen Patientenparameters mit dem unterlagerten Regelkreis zur Regelung der inspi ratorischen Anästhesiegaskonzentrationen ausschaltet und die Einheit zur Regelung der exspiratorischen An ästhesiegaskonzentrationen einschaltet, wenn über eine vorgegebene Zeitspanne kein Istwert des physiologi schen Patientenparameters vom Sensor (2) für den phy siologischen Patientenparameter verfügbar ist, wobei die Einheit zur Regelung der exspiratorischen Anästhe siegaskonzentrationen aus dem Anästhesiegas-Sensor (8a) zum Messen eines Istwertes der exspiratorischen Anästhesiegaskonzentrationen besteht, einem Anästhe siegas-Sollwertgeber (9) zur Abgabe eines Sollwertes für die exspiratorischen Anästhesiegaskonzentratio nen, 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 Dosierungsein richtung (6), so dass bei einer Unterschreitung des Soll wertes 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 Anästhesie gasgemisch durch die Dosierungseinrichtung (6) ver mindert wird, so lange bis der Istwert und der Sollwert übereinstimmen.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass der Regelkreis zur Regelung eines nu merischen Werts ausgeschaltet wird und unter Vorgabe inspiratorischer Anästhesiegaskonzentrationen über die Dosierungseinrichtung (6) ein entsprechendes An ästhesiegasgemisch in den Beatmungskreislauf (12) dosiert wird, wenn die Werte des physiologischen Pa tientenparameters oder der exspiratorischen Anästhe siegaskonzentrationen außerhalb vorgegebener Tole ranzbereiche liegen.

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

13. Verfahren zur Regelung eines numerischen Werts,

a) mit dem durch einen Sensor (2) für den physio logischen Patientenparameter ein Istwert eines physiologischen Patientenparameters gemessen wird,
b) durch einen Sollwertgeber. (3) für den physio logischen Patientenparameter ein Sollwert des physiologischen Patientenparameters abgegeben Wird,
c) an einer Vergleichsstelle (4) für den physiolo gischen Patientenparameter aus dem Istwert des physiologischen Patientenparameters und dem Sollwert des physiologischen Patientenparame ters die Differenz gebildet wird und
d) durch einen Regler (5) des physiologischen Patientenparameters aus der Differenz eine Stell größe erzeugt wird für
e) eine Dosierungseinrichtung (6) für zumindest ein Anästhetikum im Anästhesiegasgemisch,
f) so dass bei einer Überschreitung des Sollwer tes des physiologischen Patientenparameters durch den Istwert des physiologischen Patienten parameters der Anteil zumindest eines Anästheti kums im Anästhesiegasgemisch durch die Dosie rungseinrichtung (6) erhöht wird und bei einer Unterschreitung des Sollwerts des physiologi schen Patientenparameters durch den Istwert des physiologischen Patientenparameters der Anteil zumindest eines Anästhetikums im Anästhesie gasgemisch durch die Dosierungseinrichtung ver mindert wird, so lange bis der Istwert des physio logischen Patientenparameters und der Sollwert des physiologischen Patientenparameters überein stimmen.

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