DE10164445A1

DE10164445A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Generierung eines hinsichtlich des physiologischen Zustands einer Person spezifischen Auswertungsresultat

Info

Publication number: DE10164445A1
Application number: DE10164445A
Authority: DE
Inventors: Joerg Meier; Stefan Schaetzl; Thomas Betzl; Dana-Mika Aleksandra
Original assignee: MAP Medizin Technologie GmbH
Current assignee: Resmed R&D Germany GmbH
Priority date: 2001-12-29
Filing date: 2001-12-29
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2021-12-30
Also published as: AU2002360093A1; DE10164445B4; AU2002360093A8; WO2003059158A2; WO2003059158A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Generierung eines hinsichtlich des physiologischen Zustands einer Person spezifischen Auswertungsresultats, das inbesondere bei der Diagnose und/oder Therapie eines Patienten mit Anzeichen für schlafbezogene Atmungsstörungen verwendet werden kann. Erfindungsgemäß wird die Generierung eines hinsichtlich des physiologischen Zustands einer Person spezifischen Auswertungsresultats auf der Grundlage von Messsignalen, die mit der Atmung der Person in einem Zusammenhang stehen, vorgeschlagen, wobei aus den genannten Messsignalen unter Heranziehung mehrerer Auswertungssysteme Auswertungsmerkmale generiert werden und im Rahmen eines hierauf basierenden Resultat-Generierungsschrittes wenigstens ein Auswertungsresultat generiert wird, indem die Auswertungsmerkmale einer verknüpfenden Betrachtung unterzogen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Generierung eines hinsichtlich des physiologischen Zustands einer Person spezifischen Auswertungsresultats, das insbesondere bei der Diagnose und/oder Therapie eines Patienten mit Anzeichen für schlafbezogene Atmungsstörungen verwendet werden kann.
Zur Untersuchung schlafbezogener Atmungsstörungen sind sog. Polysomnographiegeräte bekannt die über mehrere Messkanäle zur Erfassung physiologischer Zustandsgrößen eines Patienten verfügen. Zur Diagnose eines Patienten im Hinblick auf dessen Atmungseigenschaften während einer Schlafphase ist es bekannt, Körperpositionssignale und ggf. Blutdrucksignale zu erfassen und diese gemeinsam mit Signalen, die die Atmungstätigkeit des Patienten beschreiben, aufzuzeichnen. Jene die Atmungstätigkeit des Patienten beschreibenden Signale werden üblicherweise über sog. Thermistoren oder auch über Pneumotachographen generiert. Die erfassten Signale können in zeitlicher Zuordnung zueinander graphisch wiedergegeben und im Rahmen einer fachärztlichen Betrachtung ausgewertet werden. Im Rahmen der Therapie schlafbezogener Atmungsstörungen ist es möglich, auf Grundlage der hinsichtlich des momentanen physiologischen Zustands eines Patienten indikativen Signale, eine Atemgas-Drucksteuerung vorzunehmen, so dass durch einen auf den momentanen Zustand des Patienten abgestimmten Atemgasdruck etwaigen Atmungsstörungen entgegengetreten werden kann.
Die Betrachtung der generierten Messsignale führt in der Praxis häufig zu unterschiedlichen Bewertungen von Art- und Schweregrad eines unter Umständen vorhandenen Krankheitsbildes der untersuchten Person.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Generierung eines beispielsweise als elektrisches Signal, insbesondere in einer Bitfolge bestehendem Datensatz, vorliegenden Auswertungsresultates zu schaffen, auf dessen Grundlage der physiologische Zustand der untersuchten Person zutreffender bewertet werden kann als dies herkömmlicher Weise der Fall ist.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, durch ein Verfahren zur Generierung eines hinsichtlich des physiologischen Zustands spezifischen Auswertungsresultats auf der Grundlage von Messsignalen die mit der Atmung einer Person im Zusammenhang stehen, wobei aus den genannten Messsignalen unter Heranziehung wenigstens eines Auswertungssystemes, Auswertungsmerkmale generiert werden und im Rahmen eines hierauf basierenden Resultat-Generierungsschrittes wenigstens ein Auswertungsresultat generiert wird, indem die Auswertungsmerkmale einer verknüpfenden Betrachtung unterzogen werden.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine z. B. den gesamten Schlafverlauf eines Patienten beschreibende Datenmenge in einer standardisiert wiederholbaren Weise automatisch auszuwerten und Fehlinterpretationen der generierten Messdaten weitgehend zu vermeiden.

Gemäß einem besonderem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein, in den Auswertungsmerkmalen enthaltener Merkmalsbeitrag innerhalb eines Zeitfensters bestimmt das kleiner ist als ein, für die verknüpfende Betrachtung vorgesehenes Verknüpfungszeitfenster. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, für jeweils einen Atemzug typische Eigenschaften im Rahmen einer hochauflösenden Betrachtung des Atemzuges zu erfassen und die hierbei ermittelten Eigenschaften der Atemzüge einer mehrerer Atemzüge berücksichtigenden Betrachtung zu unterziehen.

Das erfindungsgemäße Auswertungskonzept kann bei der Steuerung des Druckes eines dem Patienten vermittels eines Überdruck-Beatmungssystems zugeführten Atemgases Anwendung finden. Hierbei wird es möglich, den Atemgasdruck präzise auf die momentanen physiologischen Bedürfnisse des Patienten abzustimmen ohne den Schlafverlauf durch eine subjektiv als unzutreffend hoch empfundene Regeldynamik zu beeinträchtigen.

Die verknüpfende Betrachtung der für die einzelnen Atemzüge ermittelten Atemzugseigenschaften kann sich über ein Zeitfenster erstrecken das beispielsweise eine vorgegebene z. B. 30 Atemzüge oder adaptiv optimierte Anzahl von Atemzügen überblickt. Insbesondere für die Beurteilung des physiologischen Zustands des Patienten, beispielsweise als Grundlage für eine ärztliche Diagnose, ist es auch möglich, bestimmte Verknüpfungsoperationen, für schlafphasenbezogene Perioden, ausgewählte Zeitabschnitte oder auch die gesamte Messung umfassende Zeitfenster durchzuführen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden auf Grundlage von Verknüpfungsoperationen Rohdaten und/oder Zwischenergebnisse selektiert die eine besonders zuverlässige Generierung von charakteristischen Kennwerten insbes. Indizes ermöglichen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt auf der Grundlage der verknüpfenden Betrachtung eine physiologische Typisierung des gegebenenfalls vorhandenen Krankheitsbildes der untersuchten Person. Auf Grundlage des erfindungsgemäß generierten Auswertungsresultats ist es möglich, das Regelverhalten einer zur Steuerung des Atemgasdruckes vorgesehenen Drucksteuervorrichtung adaptiv zu optimieren, so dass beispielsweise nach einem Anwendungszeitraum von mehreren Tagen das Regelverhalten der Drucksteuerung optimal auf den Patienten abgestimmt ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf der Grundlage der verknüpfenden Betrachtung ein Konfigurationsdatensatz generiert, zur Konfiguration der Atemgasdruckregelung eines CPAP-Gerätes. Der Konfigurationsdatensatz kann über eine Schnittstelleneinrichtung, oder in vorteilhafter Weise auch durch einen mobilen Speichermediums z. B. in Form einer PCMCIA-Karte auf das CPAP-Gerät übertragen werden. Der Konfigurationsdatensatz kann bedarfsweise unter Zwischenschaltung einer Adaptionsprozedur derart modifiziert werden, dass dieser bestimmten Systemeigenschaften des CPAP-Gerätes in besonderem Maße Rechnung trägt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Auswertungsmerkmale auf Grundlage von Korrelationskriterien insbesondere statistischen Auswertungssystemen generiert, durch welche beispielsweise Gemeinsamkeiten mit vorangegangenen Atemzügen, oder vorzugsweise adaptiv optimierten Bezugskriterien z. B. zu Referenzatemzügen bewertet werden. Die Korrelationskriterien können insbesondere auch auf die erste und/oder zweite Ableitung des erfassten Atemgasstromes angewendet werden. Eine Generierung der für den jeweiligen Atemzug charakteristischen Merkmale kann unter Heranziehung statistischer Methoden erfolgen. Auch die verknüpfende Betrachtung der für jeden Atemzug ermittelten Eigenschaften kann unter Heranziehung statistischer Methoden erfolgen.

Auf Grundlage der für jeden Atemzug oder auch bestimmte Atemzugsfolgen generierten Auswertungsmerkmale kann sukzessive ein Merkmalsarray aufgefüllt werden, wobei dieses Merkmalsfeld zumindest für ausgewählte Auswertungsmerkmale ein Zeitfenster beschreibt, das wenigstens so groß ist wie das kleinste, zur verknüpfenden Betrachtung der Auswertungsmerkmale vorgesehenen Verknüpfungszeitfensters.

Die Auswertungsmerkmale werden gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung derart generiert, dass sich unter diesen z. B. Auswertungsmerkmale befinden, die die Angaben zur Dauer eines Atemzuges und/oder z. B. hinsichtlich als normal anzusehende Atemzüge charakteristische Angaben enthalten. Auf Grundlage dieser Auswertungsmerkmale wird es möglich, die zeitliche Länge von Perioden mit normaler Atmung, im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung zu bestimmen.

Weiterhin werden die Auswertungsmerkmale in vorteilhafter Weise auch derart generiert, dass diese das Auftreten etwaiger Flusslimationserscheinungen in einzelnen Atemzügen vorzugsweise auch bestimmte, hinsichtlich der Flusslimitation repräsentative Angaben enthalten. Auf Grundlage einer verknüpfenden Betrachtung der für derartige flusslimitierte Atemzüge erfassten Auswertungsmerkmale wird es möglich, die zeitliche Dauer bestimmter Eigenschaften von zumindest teilweise flusslimitierten Atmungssequenzen zu beschreiben.

Für Perioden in denen keine Atmungstätigkeit erfasst wird, können ebenfalls Auswertungsmerkmale generiert werden anhand welcher die Phasenlänge etwaiger Apnoesequenzen und/oder auch für Eigenschaften dieser Apnoephase charakteristische Merkmale im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung generiert werden können. Diese Auswertungsmerkmale enthalten vorzugsweise Informationen hinsichtlich der Art der Apnoephasen z. B. darüber, ob die Apnoephase als zentrale, als obstruktive oder als Kombination (gemischte Apnoephase) einzustufen ist.

Derartige Auswertungsmerkmale werden gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch für Schnarchphasen, für Phasen mit Cheyne-Stokes Atmung und Hypoventilationphasen generiert.

In den Auswertungsmerkmalen sind vorzugsweise auch Angaben bzw. Informationen enthalten aus welchen die Körperposition, die Kopfposition und vorzugsweise auch der Halsverdrehungsgrad des Patienten ableitbar ist. Bereits in den Auswertungsmerkmalen können schlafphasenindikative Angaben enthalten sein.

Die generierten Auswertungsmerkmale werden vorzugsweise unter Zuordnung zu dem erfassten Atemzug bzw. unter Berücksichtigung ihrer zeitlichen Lage gespeichert. D. h. die generierten Auswertungsmerkmale sind einem definierten Zeitfenster - im Falle normaler Atmung dem jeweiligen Atemzug zuordbar.

Im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung, wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein die Flusslimitation klassifizierender, nachfolgend als Flusslimitationsindex bezeichneter Index generiert. Dieser Flusslimitationsindex kann beispielsweise auf Grundlage der folgenden Auswertungsregel bestimmt werden:
Berechnung des Flusslimitations-Index (FLI):

wobei:
FLI_i = Index, der die Flusslimitationen pro Stunde angibt
A = Anzahl der flusslimitierten Atemzüge
t_Intervall = Zeit des Messintervall in Stunden; das Zeitintervall ergibt sich z. B. aus einer Druckstufe, Schlafphase, usw.

Beispiele

- Bei einem Patient werden in 48 Minuten 34 flusslimitierte Atemzüge detektiert. Es ergibt sich eine FLI von 42,5.
- Bei einem Patient werden 25 flusslimitierte Atemzüge bei einem CPAP-Druck von 6 mbar ermittelt. Die Druckstufe dauerte 10 Minuten. Es errechnet sich ein FLI_{6 mbar} von 150.

Alternativ hierzu - oder in Kombination hiermit ist es auch möglich, eine das Flusslimitationspotential charakterisierende Angabe z. B. in Form einer nachfolgend als Flusslimitations-Relation (FLR) bezeichneten Größe zu ermitteln.

Berechnung der Flusslimitations-Relation (FLR):

wobei:
FLR_i = Anteil der flusslimitierten Inspirationszeit pro effektiv geatmete Inspirationszeit
t_{Flusslimitation} = Inspirationszeit der flusslimitierten Atemzüge
t_Intervall = gesamte Inspirationszeit eines Zeitintervalls (in Stunden); das Zeitintervall ergibt sich z. B. aus einer Druckstufe, Schlafphase, usw.

Abweichend vom FLI wir der derart errechnete FLR durch detektierte Ereignisse wie Apnoen in geringerem Maße beeinflusst.

Beispiel

- Bei einem Patient wurde eine Gesamtinspirationszeit von 2 Stunden und 56 Minuten gemessen; die flusslimitierte Inspirationszeit beträgt 2 Stunden und 12 Minuten. Der FLR beträgt 75%.
- Ein Patient wird mit unterschiedlichen CPAP-Drücken beatmet. Es ergeben sich verschiedene Inspirationszeiten pro Druckstufe:
- Bei einem konstanten CPAP-Druck wird in Rückenlage eine flusslimitierte Inspirationszeit von 52 Minuten ermittelt. Der Patient schläft bei einer Gesamtinspirationszeit von 3 Stunden und 24 Minuten in Rückenlage. Es errechnet sich ein FLR von 25,5%.

Mit Hilfe des FLIs und des FLRs kann flusslimitierte Atmung in verschiedene Abhängigkeiten gebracht werden und der angelegte Therapiedruck lässt sich bewerten.

Die Berechnungen zur Flusslimitation erfolgen auf Grundlage des erfassten Atemgas- Volumenstromes:

- Detektion der Atemphase d. h. Erkennung der Exspirations- und Inspirationsphase der Atmung
- Ermittlung der Inspirationszeit
- Bewertung von Atemzügen in Abhängigkeit von:
der Atemregelmäßigkeit durch die Rückwärtskorrelation, z. B. stabile bzw. instabile Atmung
Zeitinvertalle, z. B. 5/10/30/60/90 min
Druckstufen, z. B. 4/5/6/7 . . . mbar
Schlafphasen, z. B. Wach, REM, NREM 1-4
Schlafqualität, z. B. nach Art von detektierten Ereignissen z. B. Apnoen, Hypopnoen Allgemein durch die Anzahl der detektierten Störungen
Körperposition, z. B. Rückenlage, Seitenlage

Die so erstellten Zusammenhänge können in eine Tabelle eingetragen und anschließend analysiert werden.

Weiterhin ist es möglich, im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung, einen Schnarchindex zu generieren. Das zur Ermittlung von Schnarchsequenzen herangezogene Signal kann aus der Atemgasdruckerfassungseinrichtung, aus dem Motorleistungsbezug, sowie auch aus dem Atemgasflusssignal oder insbesondere akustischen Aufnahmesystemen generiert werden.

Weiterhin ist es möglich, im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung, einen Mundatmungs/Nasenatmungsindex zu generieren. Weiterhin ist es möglich im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung einen Schlafzeitindex zu generieren.

Weiterhin ist es möglich im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung einen Schlafphasenindex zu generieren. Es ist in Verbindung mit der Atemphasenbetrachtung möglich zwischen inspiratorischem (obstruktionsrelevantem) und expiratorischem (minderrelevantem) Schnarchen zu unterscheiden. Weiterhin ist es möglich im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung einen periodischen Atmungsindex zu generieren. Weiterhin ist es möglich im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung einen Atemvolumenindex zu generieren.

Die Auswertungsmerkmale können abgesehen von Angaben zur Körperposition vorzugsweise auf Grundlage einer nachfolgend als v-Messung bezeichneten Volumenstrommessung des Atemgasstromes generiert werden. Die Messung des Atemgasstromes kann bei Umgebungsdruck oder auch unter definiert verändertem Atemgasdruck erfolgen.

Zumindest ein Teil der Auswertungsmerkmale wird vorzugsweise unter Berücksichtigung der ersten oder zweiten Ableitung des zeitlichen Verlaufs des Atemgasstromes generiert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs angegebene Aufgabe auch gelöst, durch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorangehend beschriebenen Verfahrens, wobei diese Vorrichtung eine Messsignaleingabeeinrichtung und eine Rechnereinrichtung zur Bereitstellung mehrerer Auswertungssysteme umfasst, wobei aus den genannten Messsignalen durch die Auswertungsysteme, Auswertungsmerkmale generiert werden und im Rahmen eines hierauf basierenden Resultat-Generierungsschrittes wenigstens das Auswertungsresultat generiert wird indem die Rechnereinrichtung derart konfiguriert ist, dass diese die Auswertungsmerkmale einer verknüpfenden Betrachtung unterzieht.

Im Rahmen der Erfassung der Atmungstätigkeit des Patienten auf Grundlage von hinsichtlich des Atemgasvolumenstromes indikativen Daten ist es möglich, einzelne Atemzüge als solche zu erkennen. Anfang und Ende der In- und Expirationsphasen des Atemzuges können beispielsweise in Verbindung mit einer Untersuchung der ersten und zweiten Ableitung des Atemgasstromsignales sowie auch unter Berücksichtigung des möglichen Atemzugvolumens bestimmt werden. Auf Grundlage dieser Auswertungsergebnisse kann die Zeitdauer der Atemzugsphasen das tatsächliche Volumen des Atemzugs und das Atemmuster bestimmt werden.

Durch eine statistische Analyse der Eigenschaften mehrerer abfolgender Atemzüge kann der momentane physiologische Zustand der untersuchten Person weiter bestimmt werden. Auf Grundlage der Extraktion von Merkmalen für jeden einzelnen Atemzug kann eine Rohdatenreduzierung erreicht werden. Aus der statistischen Auswertung der Eigenschaften mehrerer abfolgender Atemzüge kann zwischen obstruktionsrelevantem Schnarchen und obstruktionsunrelevantem Schnarchen unterschieden werden. Eine Typisierung von Oszillationseigenschaften in Verbindung mit Schnarchereignissen kann hierbei unter Verzicht auf eine Mikrophoneinrichtung erfolgen.

Das Auftreten etwaiger schnarchbedingter Oszillationen kann anhand des zeitlichen Verlaufs des Atemgasdruckes erfasst werden. So ist es beispielsweise möglich, durch Schnarchen verursachte Atemgas-Druckoszillationen aus, durch entsprechende Atemgasdrucksensoreinrichtung generierten Signalen zu extrahieren. Insbesondere auf Grundlage einer Frequenz- und Amplitudenanalyse z. B. Fast Fourier-Analyse ist es möglich, Schnarchereignisse hinsichtlich ihres Entstehungsortes (Gaumensegel, Kehlkopf. . .) zu klassifizieren.

Im Rahmen einer statistischen Auswertung der abfolgenden Atemzüge ist es möglich, einen hinsichtlich der Atmungsstabilität indikativen Atmungindex zu generieren. Dieser Atmungsindex wird vorzugsweise nach der folgenden Regel bestimmt:
Berechnung des Atmungs-Index (AI):

AI_i = Index, welche eine bestimmte Art von Atemmuster z. B. Instabile, stabile Atmung, Mundatmung, Nasenatmung pro Stunde angibt
A = Anzahl bestimmter Atemmuster z. B. instabile Atemzüge
t_Intervall = Zeit des Messintervall in Stunden; das Zeitintervall ergibt sich aus z. B. einer Druckstufe, Schlafphase, usw.

Beispiele

- Bei einem Patient werden in 35 Minuten 90 instabile Atemzüge detektiert. Es ergibt sich eine AI von 154.
- Bei einem Patient werden 15 Atemzüge mit bestimmten Atemmustern bei einem CPAP-Druck von 8 mbar ermittelt. Die Druckstufe dauerte 14 Minuten. Es errechnet sich ein SI_{8 mbar} von 64.

Wobei eine stabile Atmung dann vorliegt, wenn der Atmungstabilitätsindex ≥ 0,911 ist und eine instabile Atmung als vorliegend angesehen wird, wenn der Atmungsstabilitätsindex ≤ 0,911 ist.

Auf Grundlage der verknüpfenden Betrachtung der Auswertungsmerkmale können insbesondere die folgenden obstruktiven Atmungsstörungen (OSA) erkannt werden:
Apnoe, Hypopnoe, flusslimitierte Atmung, stabile und instabile Atmung sowie etwaige Leckageereignisse.

Eine Atmungsstörung wird als Apnoeereignis klassifiziert, wenn ein Atmungsstillstand erfasst wird, dessen Länge eine vorbestimmte Zeitdauer von beispielsweise 10 Sekunden übersteigt.

Ein Hypopnoeereignis kann dann als vorliegend angesehen werden, wenn nach drei beispielsweise als normal klassifizierten Atemzügen, mindestens zwei sowie maximal drei größere Atemzüge erkannt werden. Als weiteres Kriterium hierfür kann das inspiratorisches Differenzvolumen der betrachteten Atemzüge herangezogen werden.

In dem jeweils untersuchten Atemzug kann eine Flusslimitation erkannt werden, wenn der Atemgasstrom während der Inspirationsphase bestimmte Plateauzonen oder mehrere Maxima aufweist.

Eine stabile Atmung kann dann als vorliegend angesehen werden, wenn der Atemfluss bzw. die Atmungsfrequenz und die Amplitude des Atemgasstromes innerhalb eines vorgegebenen Zeitbereiches als regelmäßig angesehen werden können. Die Atmung kann insbesondere dann als stabil angesehen werden, wenn ein, für die Atmungsstabilität definierter Atmungsstabilitätsindex, einen Betrag aufweist der ≥ dem Wert 0,911 ist. Während einer stabilen Atmung treten keine Atemströmungen (OSA) auf.

Eine instabile Atmung kann dann als vorliegend angesehen werden, wenn der vorangehend genannte Atmungsstabilitätsindex einen Wert aufweist der kleiner ist als 0,911 und der Atemfluss entsprechend unregelmäßig ist.

Eine derartige unregelmäßige Atmung kann als Atmungsstörung eingestuft werden, wobei für derartige Phasen im Falle einer Atemgasdrucksteuerung diese mit einer erhöhten Sensitivität erfolgt.

Etwaige in einem Drucksignal auftretende hochfrequente Oszillationen können in Verbindung mit dem Atemflusssignal als in- oder expiratorisches Schnarchen klasssifiziert werden. Die hinsichtlich des Auftretens von Schnarchen generierten Auswertungsmerkmale können in die zur Generierung der Auswertungsresultate vorgesehene verknüpfende Betrachtung Eingang finden.

Anhand des zeitlichen Verlaufs des nasal kommunizierten Atemgas- Volumenstromes können auch Systemzustände wie beispielsweise Varianten von Atemgasfehlströmungen (Leckage), beispielsweise verursacht durch Maskenapplikationsartefakte (Maskenprobleme) oder expiratorische Mundatmung, sowie permanente orale Atmung klassifiziert werden. Bei Leckage zeigt der zeitliche Verlauf des nasal kommunizierten Atemgasvolumenstrom eine betragsmäßige Verschiebung gegenüber einem Bezugswert (z. B. Nulllinie). Im Falle einer exspiratorischen Mundatmung zwischen dem inspiratorischen Volumen und dem exspiratorischen Volumen, da zumindest ein Teil des Gaswechsels oral erfolgt. Weitere Schlüsselmerkmale liegen in der Steigung der Inspirations/Exspirationsflanke, der relativen zeitlichen Lage der Extremwerte in der jeweiligen Atemphase.

Bei der Heranziehung der erfindungsgemäß vorgenommenen Generierung von Auswertungsresultaten auf Grundlage einer verknüpfenden Betrachtung zur Steuerung des Atemgasdruckes ist es möglich, die Drucksteuerung nach Massgabe selektierter Druckregelmodis z. B. zunächst nach Massgabe eines Normal-Modus durchzuführen oder nach Erfüllung vorgegebener Kriterien nach Massgabe eines Sensitiv-Modus durchzuführen.

Das Regelverhalten der Drucksteuerungseinrichtung ist im Normal-Modus vorzugsweise derart abgestimmt, dass etwaige erkannte Ereignisse oder definierte Ereignisketten eine Druckerhöhung zulassen. Im Rahmen eines sog. Sensitiv- Modus kann der Atemgasdruck sukzessive inkremental erniedrigt werden, wobei das System derart abgestimmt sein kann, dass auf etwaige, bei niedrigerem Atemgasdruck auftretende Ereignisse mit einer höheren Regeldynamik reagiert wird. Ein Wechsel in den Sensitiv-Modus kann von mehreren Kriterien abhängig gemacht werden, insbesondere in Abhängigkeit davon, ob eine stabile Atmung vorliegt (Atmungstabilitätsindex ≥ 0,911).

Während des Normal-Modus ist das Regelverhalten der Drucksteuerungseinrichtung vorzugsweise derart abgestimmt, dass eine Druckerhöhung dann erfolgt wenn Apnoezustände, Hypopnoezustände oder auch Flusslimitationen erkannt werden. Im Falle von zwei Apnoesequenzen mit vergleichsweise großer Zeitdauer oder beispielsweise auch im Falle von drei Apnoephasen mit kürzerer Zeitdauer ist es möglich, sukzessive den Atemgasdruck zu erhöhen. Eine Erhöhung des Atemgasdruckes kann auch dann erfolgen wenn ein Atmungsstillstand über eine vorgegebene Zeitdauer von z. B. 1,2 Minuten erkannt wird. Die Erhöhung des Atemgasdruckes kann kontinuierlich oder auch stufenweise erfolgen, wobei der Drucksteigerungsgradient vorzugsweise einen Maximalwert von 4 mbar pro Minute nicht übersteigt. Es ist möglich, den maximal zulässigen Druckpegel auf einen vorgegebenen Grenzwert von z. B. 18 mbar zu begrenzen. Im Falle erkannter Hypopnoezustände erfolgt vorzugsweise eine Druckerhöhung in vergleichsweise kleinen Druckstufen von beispielsweise 1 mbar, wobei vorzugsweise die Anzahl an Druckerhöhungsstufen begrenzt ist.

Im Falle von Flusslimitationsphasen kann bei einem Atmungsstabilitätsindex von ≥ 0,911 eine Druckerhöhung um Druckstufen von jeweils 1 mbar veranlasst werden. Eine Druckerniedrigung kann erfolgen, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters von beispielsweise 9 Minuten, eine stabile Atmung erkannt wird und der Atmungsstabilitätsindex einen Wert von ≥ 0,911 aufweist. In diesem Falle kann eine Druckerniedrigung von beispielsweise 2 mbar zugelassen werden. Es ist auch möglich, für vorbestimmte Zeitabschnitte eine Änderung des Atemgasdruckes zu unterdrücken bzw. auf einen vergleichsweise schmalen Druckänderungskorridor zu beschränken. Die Durchführung einer Druckveränderung kann beispielsweise dann unterbunden werden, wenn eine bestimmte Kriterienkombination vorliegt bei welcher u. a. die Atmung als instabil klassifiziert wird und der Atmungsstabilitätsindex ≤ 0,911 ist.

Ein Betrieb der Atemgasdruckregelung in dem Sensitiv-Modus führt dazu, dass eine Druckerhöhung dann erfolgt, wenn Apnoezustände nach Massgabe eines vorbestimmten Zeitverhaltens auftreten. So ist es beispielsweise möglich, eine Druckerhöhung um 2 mbar zu veranlassen, wenn entweder ein Atmungsstillstand mit einer Dauer von mehr als zwei Minuten erkannt wird oder zwei große (mind. 25 Sec.) bzw. drei kleinere Apnoezustände (max. 25 Sec.) erkannt werden und der Atemgasdruck hierbei unter 14 mbar liegt. Eine Druckerhöhung um einer Wert von 1 mbar kann veranlasst werden, wenn über einen Zeitabschnitt von wenigstens 3 Minuten hinweg Hypopnoesequenzen auftreten.

Druckerhöhungen um jeweils 1 mbar werden im Sensitiv-Modus dann veranlasst, wenn 4 von 4 Atemzügen Flusslimitationsmerkmale zeigen und der Atmungsstabilitätsindex ≥ 0,911 ist oder 5 von 10 Atemzügen plus Limitationsmerkamale zeigen und der Atmungsstabilitätsindex ≤ 0,911 ist oder auch 10 von 20 Atemzügen Flusslimitationsmerkmale zeigen und der Atmungsstabilitätsindex hierbei ebenfalls ≤ 0,911.

Eine Druckerniedrigung wird im Sensitv-Modus vorzugsweise dann veranlasst, wenn eine stabile Atmung vorliegt und die Zeitdauer für diese stabile Atmung wenigstens drei Minuten beträgt und zugleich der Atmungstabilitätsindex ≥ 0,911 ist. In diesem Falle kann eine Druckerniedrigung von zunächst 2 mbar veranlasst werden. Im Sensitiv-Modus ist es ebenfalls vorzugsweise möglich, phasenweise keine Druckänderung zuzulassen oder die Druckänderung auf einen vergleichsweise schmalen Druckänderungskorridor zu beschränken. Vorzugsweise werden insbesondere dann keine Druckänderungen zugelassen, wenn die Atmung als instabil klassifiziert wird und Obstruktionszustände erkannt werden.

Eine Hypopnoephase kann dann als vorliegend angesehen werden, wenn nach drei normalen Atemzügen mindestens zwei aber maximal drei größere Atemzüge folgen. Hierbei muß ein inspiratorisches Differenzvolumen ΔV vorliegen, das einen vorgegebenen Grenzwert (z. B. 15% des durchschnittlichen Atemzugvolumens) überschreitet.

Auf Grundlage der erfindungsgemäßen Betrachtung des hinsichtlich des Atemgasstromes indikativen Signales ist es möglich, Atmungsstörungen zu erkennen die zumindest zunächst keine Änderung des Atemgasdruckes erfordern. Derartige Atmungsstörungen, können beispielsweise sein: Schlucken, Husten, Mundatmen, expiratorisches Mundatmen, Arousals und Sprechen.

Im Falle der Berücksichtigung der Verknüpfungsergebnisse bei der Steuerung des Atemgasdruckes sind vorzugsweise die Verknüpfungskriterien derart gewählt, Vorzugsweise sind die Verknüpfungsbedingungen derart abgestimmt, dass Druckänderungen.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung des Atemgasstromes für einen einzelnen Atemzug;
Fig. 2 ein Diagramm das den zeitlichen Verlauf des Atemgasstromes für mehrere Atemzüge beschreibt;
Fig. 3 ein Diagramm das den zeitlichen Verlauf des Atemgasdruckes mit einzelnen, durch Schnarchen verursachten Druckoszillationen darstellt;
Fig. 4 ein Diagramm das den zeitlichen Verlauf des Atemgasstromes für mehrere, durch eine Apnoe-Periode unterbrochene Atemzüge darstellt;
Fig. 5 ein Diagramm das den zeitlichen Verlauf des Atemgasstromes mit einem Hypopnoeereignis darstellt;
Fig. 6 ein Diagramm zum zeitlichen Verlauf des Atemgasstromes für mehrere, zum Teil flusslimitierte Atemzüge;
Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufs des Atemgasstromes im Falle einer im wesentlichen ungestörten, stabilen Atmung;
Fig. 8 ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufes des Atemgasstromes im Falle einer instabilen, gestörten Atmung;
Fig. 9 ein Diagramm das den zeitlichen Verlauf des Atemgasstromes sowie in gleicher zeitlicher Zuordnung hierzu den Verlauf des Atemgasdruckes darstellt wobei in dem Drucksignaloszillationen auftreten die durch Schnarchen verursacht sind;
Fig. 10 ein Diagramm das den zeitlichen Verlauf des Atemgasstromes im Falle einer Systemstörung die z. B. durch Mundatmung oder Maskenundichtigkeiten verursacht ist, darstellt;
Fig. 11 ein Diagramm zur Erläuterung eines im Zusammenhang mit der Erkennung und verknüpften Betrachtung von Atemmustern veranlassten Atemgasdruckänderung;
Fig. 12 ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufs des Atemgasstromes und einer hierauf basierend durchgeführten Änderung des Atemgasdruckes;
Fig. 13 ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufes des Atemgasstromes in Verbindung mit einer auf Grundlage dieses Atemgasstromes veranlassten Atemgasdruckänderung;
Fig. 14 ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufes des Atemgasstromes in Verbindung mit einer hierauf basierend veranlassten Änderung des Atemgasdruckes;
Fig. 15 ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufes des Atemgasstromes mit darin erkannten Hypopnoesequenzen und einer auf Grundlage der Erkennung dieser Hypopnoesequenzen veranlassten Atemgas-Druckänderung;
Fig. 16 ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufes des Atemgasstromes mit darin auftretenden flusslimitierten Atemzügen sowie einem Graphen zur Erläuterung des hierbei eingestellten Atemgasdruckes;
Fig. 17 ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufes des Atemgasstromes in Verbindung mit dem hierbei herrschenden Atemgasdruck;
Fig. 18 ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufes des Atemgasstromes mit einer darin auftretenden Phase normaler Atmung, einer Phase flusslimitierter Atmung, einer sich daran anschliessenden Hypopnoephase und einer durch eine Maskenleckage hervorgerufenen gestörten Phase in Verbindung mit dem hierbei herrschenden Atemgasdruck;
Fig. 19 ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufes des Atemgasstromes in Verbindung mit dem hierbei herrschenden Atemgasdruck;
Fig. 20 ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufes des Atemgasstromes für eine Normalatmungssequenz und eine sich daran anschliessende Sequenz mit zusätzlicher Mundatmung;
Fig. 21 ein Diagramm zur Erläuterung der Generierung des hinsichtlich des physiologischen Zustandes eines Patienten spezifischen Auswertungsresultats auf der Grundlage von Messsignalen die mit der Atmung der Person in einem Zusammenhang stehen, wobei aus den genannten Messsignalen unter Heranziehung mehrerer Auswertungssysteme Auswertungsmerkmale generiert werden und im Rahmen eines hierauf basierenden Resultat-Generierungsschrittes wenigstens ein Auswertungsresultat generiert wird indem die Auswertungsmerkmale einer verknüpfenden Betrachtung unterzogen werden.
Der in Fig. 1 bezüglich des zeitlichen Verlaufs des Atemgasstromes dargestellte Atemzug 1 umfasst eine Inspirationsphase I und eine Expirationsphase E. Die Ermittlung der Atemphasengrenze G zwischen der Inspirationsphase und der Expirationsphase erfolgt durch überlagerte Auswertung mehrerer Kurvendiskussionskriterien, insbesondere auch unter Berücksichtigung des momentan vorherrschenden Atemmusters sowie der Extremwerte des Atemgasstromes, des ermittelten Atemzugsvolumens sowie unter Berücksichtigung der Atemphasenperioden vorangegangener Atemzüge. Der in dieser Figur dargestellte Verlauf des Atemgasstromes beschreibt den Atemgasstromverlauf bei einem ungestörten Atemzug.
In Fig. 2 ist der Verlauf des Atemgasstromes über ein längeres Zeitfenster hinweg dargestellt. Wie aus dieser Darstellung erkennbar ist, variieren die einzelnen Atemzüge insbesondere hinsichtlich in der hierbei auftretenden Minimas/Maximas. Die in dieser Darstellung eingetragene Horizontallinie 2 verdeutlicht den statistisch gesehen für Inspirationsphasen mit der höchsten Wahrscheinlichkeit auftretenden maximalen Atemgasstrom.
In Fig. 3 ist der zeitliche Verlauf eines hinsichtlich des Atemgasdruckes indikativen Signales dargestellt, wobei dieses Signal Oszillationssequezen 3a, 3b, 3c, 3d und 3e aufweist die durch Schnarchen verursacht sind. Die durch Schnarchen verursachten Druckschwankungen können über eine patientennahe Druckerfassungseinrichtung beispielsweise einen Atemgas-Druckmessschlauch erfasst werden. Es ist auch möglich, derartige Druckschwankungen über Mikrophoneinrichtungen oder auch auf Grundlage des Leistungsbezugs einer Atemgasfördereinrichtung zu erfassen.
In Fig. 4 ist der zeitliche Verlauf des Atemgasstromes für mehrere, durch eine Atemstillstandsperiode 5 unterbrochene Atemzüge 1 dargestellt. Die auf Grundlage des Atemgasstromes erfasste Atemstillstandsperiode 5 weist eine, einen vorgegebenen Grenzwert von beispielsweise 10 Sekunden überschreitende Zeitdauer auf und wird damit als Apnoe-Phase klassifiziert. Sowohl die in dieser Darstellung vor der Atemstillstandsperiode 5 erfassten Atemzüge sowie die nachfolgenden Atemzüge zeigen Flusslimitationsmerkmale die in Zuordnung zu jedem Atemzug aufgezeichnet werden.
Fig. 5 zeigt den zeitlichen Verlauf des Atemgasstromes mit einer darin enthaltenen Hypopnoephase 6. Die Hypopnoephase 6 wird dann als vorliegend angesehen, wenn nach drei als normal eingestuften Atemzügen 1 mindestens zwei jedoch maximal drei Atemzüge folgen deren inspiratorisches Differenzvolumen gegenüber den drei vorangegangenen Atemzügen einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Fig. 6 zeigt denn zeitlichen Verlauf des Atemgasstromes für mehrere Atemzüge, wobei die hier sichtbaren ersten 4 Atemzüge 1 Flusslimitationsmerkmale zeigen. Diese Flusslimitationsmerkmale sind in dem dargestellten Verlauf des Atemgasstromes durch darin ausgebildete Plateaus 7 sowie durch mehrere lokale Maxima 8 erkennbar. Bei den dargestellten Atemzügen treten die Flusslimitationsmerkmale jeweils in der Inspirationsphase des jeweiligen Atemzuges 1 auf. An die hier dargestellten ersten 4 Atemzüge 1 schliessen sich drei zum Teil noch flusslimitierte Atemzüge 1 h an die einer Hypopnoephase zuzuordnen sind und zum Teil ebenfalls noch Flusslimitationsmerkmale zeigen.
Fig. 7 zeigt den Verlauf des Atemgasstromes bei einer als stabil klassifizierten Atmungsperiode. Der Atemgasfluss, die Atemfrequenz und die Amplitude des Atemgasstromes sind innerhalb eines vorgegebenen Bereiches der als Zeitbereich oder auch durch eine Anzahl von Atemzügen definiert werden kann, regelmäßig. die Atmungsstabilität bewegt sich bei dem hierbei dargestellten Verlauf des Atemgasstromes oberhalb eines Atmungsstabilitätsgrenzwertes von 0,911. Während der hier dargestellten Phase stabiler Atmung treten keine Atemstörungen (OSA) auf.
In Fig. 8 ist der zeitliche Verlauf des Atemgasstromes für mehrere Atemzüge dargestellt, wobei während des dargestellten Zeitabschnitts der Atemfluss unregelmäßig ist und bei einzelnen Atemzügen Atemstörungen (OSA) auftreten. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel liegt der Atmungstabilitätsindex unter dem Grenzwert von 0,911.
In Fig. 9 ist der zeitliche Verlauf des Atemgasstromes in Verbindung mit einem Atemgas-Drucksignal dargestellt. In dem Atemgas-Drucksignal sind phasenweise hochfrequente Oszilllationen enthalten die beim vorliegenden Beispiel inspiratorischem Schnarchen zugeordnet werden können.
In Fig. 10 ist der zeitliche Verlauf des Atemgasstromes für mehrere Atemzüge dargestellt, wobei die Atmung phasenweise unregelmäßig ist und ab dem Zeitpunkt T1 eine, z. B. durch Maskenundichtigkeiten oder durch Mundöffnung verursachte Störung vorliegt. Ab dem Zeitpunkt T1 erfolgt eine Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes die als Hinweis auf eine Systemstörung durch Mundatmung oder durch Maskenundichtigkeiten gewertet werden kann.
Die erfindungsgemäße Generierung eines hinsichtlich des physiologischen Zustands eines Patienten indikativen Auswertungsresultats kann zur Steuerung des Atemgasdruckes im Rahmen einer Überdruckbeatmung Anwendung finden. Ein derartiger Anwendungsfall wird nachfolgend in Verbindung mit den Fig. 11 bis 21 beschrieben. Die Zufuhr des Atemgases zu dem Patienten erfolgt unter Verwendung einer nasal applizierten Atemmaske die über einen Atemgasschlauch an eine Atemgasquelle angeschlossen ist durch welche Atemgas auf einen veränderbar einstellbaren Druckpegel bereitgestellt wird. Diese Atemgas- Versorgungsanordnung umfasst eine Druckerfassungseinrichtung zur Generierung eines hinsichtlich des Atemgasdruckes indikativen Signales sowie eine Atemgas- Flusserfassungseinrichtung zur Erfassung eines hinsichtlich des Atemgasflusses indikativen Signales. Das hinsichtlich des Atemgasflusses indikative Signal wird durch eine Auswertungseinrichtung analysiert die unter Heranziehung vorgegebener Auswertungssysteme, Auswertungsmerkmale generiert. Diese Auswertungsmerkmale werden verknüpft betrachtet und führen bei der Erfüllung vorgegebener Verknüpfungskriterien zu Änderungen des Atemgassdruckes oder zu Angaben zur Klassifizierung des Patienten.
Bei dem in Fig. 11 dargestellten Verlauf des hinsichtlich des Atemgasstromes indikativen Signales tritt nach dem zehnten hier dargestellten Atemzug eine erste als Apnoephase klassifizierte Atmungsstörung auf deren Dauer ca. 15 Sekunden beträgt. Im Anschluss an diese Apnoephase folgt eine Serie von Atemzügen die zum Teil Flusslimitationsmerkmale aufweisen. Im Anschluss an diese teils flusslimitierten Atemzüge folgt eine zweite, als Apnoephase klassifizierte Phase gestörter Atmung die sich über einen Zeitraum von ebenfalls 15 Sekunden erstreckt. Nach dieser zweiten Apnoephase folgt eine Anzahl (hier sechs) von Atemzügen, die zum Teil flusslimitationsindikative Merkmale aufweisen. An diese Atemzugssequenz schließt sich eine Phase gestörter Atmung an die hier als dritte Apnoephase klassifiziert wird. Im Anschluss an diese dritte Apnoephase erfolgen drei Atemzüge deren Atemzugsvolumen einen adaptiv angepassten Grenzwert überschreitet und damit einer Hypopnoephase zugeordnet werden. Durch das angegebene Auftreten der genannten drei Apnoephasen den zeitlichen Abstand der Apnoephasen zueinander sowie im Hinblick auf die sich an die dritte Apnoephase anschliessende Hypopnoephase wird ein Verknüpfungskriterium erfüllt, und damit ein Auswertungsresultat generiert das den bislang eingestellten Atemgasdruck als zu niedrig bewertet und eine Druckerhöhung um einen Druckpegel von 2 mbar veranlasst. Die nach Erhöhung des Atemgasdruckes auf einen Druck von 11 mbar auftretenden Atemzüge werden weiter auf darin enthaltenen Merkmale analysiert und über ein größeres Zeitfenster hinweg verknüpft betrachtet.
In Fig. 12 ist der zeitliche Verlauf des Atemgasstromes dargestellt, wobei die Auswertung der erfassten Atemflusssignale eine flusslimitierte Atmung erkennt und in vorgegebenen Zeitabständen sukzessive zu einer Erhöhung des Atemgasdruckes führt bis eine als normal zu klassifizierende Atmung erfolgt.
Der in Fig. 13 dargestellte Verlauf des hinsichtlich des Atemgasstromes indikativen Signales führt dazu, dass eine erste Atemzugssequenz als eine Sequenz stabiler Atmung klassifiziert wird, wobei der über einen vorgegebenen Zeitraum andauernde Zustand stabiler Atmung eine Erniedrigung des Atemgasdruckes bewirkt. Die bei diesem erniedrigten Atemgasdruck generierten hinsichtlich des Atemgasdruckes indikativen Signale lassen Rückschlüsse auf eine zum Teil flusslimitierte Atmung zu.
Im Hinblick auf die in den Atemzügen erkennbaren Flusslimitationsmerkmale wird der Atemgasdruck wieder erhöht. Der neue Atemgasdruckpegel liegt jedoch zumindest vorübergehend unterhalb des Druckpegels bei dem vorangehend eine stabile Atmung erkannt wurde.
Der in Fig. 14 dargestellte Verlauf des hinsichtlich des Atemgasstromes indikativen Signales zeigt mehrere Apnoephasen z. T. mit sich daran anschließenden Hypopnoephasen. Die zeitliche Lage der Apnoe- sowie der Hypopnoephasen zueinander führt zu einem Auswertungsresultat das den herrschen Atemgasdruck als unzureichend einstuft und eine Erhöhung des Atemgasdruckes veranlasst.
Der in Fig. 15 dargestellte Verlauf des hinsichtlich des Atemgasstromes indikativen Signales lässt drei als Hypopnoe-Sequenzen klassifizierbare Atemzugsfolgen erkennen. Die zeitliche Lage der Hypopnoe-Sequenzen zueinander führt zu einem Auswertungsresulat das den vorherrschenden Atemgasdruck als unzureichend einstuft und eine Erhöhung des Atemgasdruckes veranlasst. Nach der Erhöhung des Atemgasdruckes lässt der Verlauf des hinsichtlich des Atemgasflusses indikativen Signales eine als normal einzustufende Atmung erkennen.
Fig. 16 zeigt eine Sequenz des hinsichtlich des Atemgasstromes indikativen Signales das für die einzelnen Atemzüge Flusslimitationsmerkmale zeigt, wobei zeitgleich mit dem Auftreten von Flusslimitationsmerkmalen in den Atemzügen in dem Atemgasdrucksignal Oszillationen auftreten die als inspiratorisches Schnarchen klassifiziert werden können.
Die in den einzelnen Atemzügen auftretenden Flusslimitationsmerkmale führen in Verbindung mit den im Atemgasdruck-Signal erkannten Oszillationen zu einem Auswertungsresultat das den vorherrschenden Atemgasdruck als unzureichend beschreibt und demzufolge eine Erhöhung des Atemgasdruckes veranlasst.
Die nach Erhöhung des Atemgasdruckes erfassten Atemzüge werden als Atemzüge normaler Atmung klassifiziert.
Sobald der Zustand normaler Atmung über eine vorgegebene Zeitdauer anhält kann wie in Fig. 17 dargestellt der Atemgasdruck um beispielsweise 2 mbar erniedrigt werden. Dieses verminderte Atemgasdruckniveau wird beibehalten solange auch bei diesem keine Flusslimitationsmerkmale in den einzelnen Atemzügen erkennbar sind. Erfolgt auch bei diesem Druckniveau über eine vorgegebenen Zeitdauer hinweg eine als normal zu klassifizierende Atmung kann der Atemgasdruck weiter abgesenkt werden.
Nach dieser Phase normaler Atmung kann der Atemgasdruck wie in Fig. 18 dargestellt weiter abgesenkt werden. Treten bei diesem weiter abgesenkten Atemgasdruck in den einzelnen erfassten Atemzügen Flusslimitationsmerkmale auf, so kann auf Grundlage einer verknüpften Betrachtung der für die einzelnen Atemzüge ermittelten Atemzugsmerkmale der Atemgasdruck wieder erhöht werden.
In Fig. 18 ist weiterhin der Verlauf des hinsichtlich des Atemgasstromes sowie des hinsichtlich des Atemgasstromes indikativen Signales im Falle einer z. B. durch Maskenleckage verursachten Systemstörung dargestellt. Der hierbei erfasste Druckabfall des Atemgases sowie der zeitgleich hiermit auftretende Anstieg des Atemgasstromes führen zu der Generierung eines Auswertungsresultates das den momentanen Systemzustand als gestört bewertet. Das erfindungsgemäße System ist derart abgestimmt, dass im Falle einer als Maskenleckage eingestuften Störung die Förderleistung der Atemgasquelle derart abgestimmt wird, dass der bis zum Auftreten der Störung vorherrschende Atemgasdruck weitgehend aufrechterhalten bleibt.
Wie aus der Darstellung nach Fig. 19 hervorgeht, kann eine beispielsweise durch vorübergehendes Verschieben einer Atemmaske aufgetretene als Maskenleckage klassifizierte Systemstörung z. B. nach Änderung der Kopfposition des Patienten wieder aufgehoben sein und die Atmung unter dem auch während der Systemstörung beibehaltenen Atemgasdruck fortgesetzt werden. Anhand des hinsichtlich des Atemgasstromes indikativen Signales kann wie Fig. 20 hervorgeht, auch erkannt werden, ob Mundatmung vorliegt.
In Fig. 21 ist der zeitliche Verlauf eines hinsichtlich des Atemgasstromes indikativen Signales S dargestellt. Dieses Signal wird beispielsweise als sog. Rohdatensignal durch einen an eine Staudruckmessstelle angeschlossenen Drucksensor mit einer Abtastfrequenz von z. B. 50 bis 200 Hz aufgezeichnet. Das Rohdatensignal S kann über ein Approximationssystem 20 unter Verwendung darin implementierter Approximationsprozeduren z. B. Reihenentwicklungen in Form einer Fast Fourier Analyse, einer (z. B.) MP3-Kompression, Laplace- Reihenentwicklung, Binomische Reihenentwicklung, Korrelationsreihenentwicklung usw. in komprimierter Form aufgezeichnet werden.
Die ggf. komprimierten Rohdaten des Signales S können innerhalb einer Datensequenz D aufgezeichnet werden.
In der Datensequenz D können weiterhin unter Heranziehung mehrerer Auswertungssysteme 21 Auswertungsmerkmale M generiert werden die z. B. bestimmte Eigenschaften von Atemzügen oder Zeitperioden beschreiben.
Auf Grundlage der ggf. komprimierten Rohdaten des Signales S und/oder der Auswertungsmerkmale M wird im Rahmen eines Resultat-Generierungsschrittes wenigstens ein Auswertungsresultat generiert indem die Auswertungsmerkmale M einer verknüpfenden Betrachtung unterzogen werden.
Im Falle der Verwendung des erfindungsgemäßen Systems zur Einstellung eines Atemgasdruckes kann eines der Auswertungsresultate ein Signal sein, das beispielsweise den momentanen Atemgasdruckes als passend, als zu niedrig oder zu hoch spezifiziert. Als weiteres Auswertungsresultat kann ein ggf. erforderlicher Änderungsbetrag des Atemgasdruckes ermittelt werden. Auch Regelparameter für die Einstellung und Synchronisation des Atemgasdruckes bei einer Bi- Leveldrucksteuerung können als Auswertungsresultate ermittelt werden.
Die verknüpfende Betrachtung der Auswertungsmerkmale M erfolgt vorzugsweise unter Einbeziehung Boolescher Operationen, wobei die Booleschen Variablen A₁, A₂, B₁. . . E₂. . . aus einzelnen Auswertungsmerkmalen M und/oder durch zusammenfassende Auswertung der Auswerungsmerkmale M beispielsweise Auswertungsmerkmalsgruppen a₁, a₂, b₁, c₂, . . . generiert werden. Die Auswertungsresultate können das Ergebnis einer Vielzahl ODER-verknüpfter Operationssysteme sein.
Auf Grundlage der Auswertungsresultate können Rohdatensätze oder Auswertungsmerkmalssätze selektiert werden, die zur Generierung gewünschter Aussagen, wie z. B. Druckänderungsbetrag, und Typisierungsindizes (FLI, Schnarchindex, . . .) herangezogen werden.
Das Approximationssystem 20, die Auswertungssysteme 21 und die Systeme zur verknüpfenden Betrachtung der Auswertungsmerkmale M sowie der vorbereitenden Generierung Boolescher Variablen sind vorzugsweise durch eine mittels eines Programmdatensatzes konfigurierte Rechnereinrichtung bereitgestellt.
Die Auswertungsresultate können im Rahmen eines Daten-Postprozessings generiert werden, oder in Echtzeit - oder hinreichend zeitnah - bei der Einstellung eines Atemgasdruckes oder Konfiguration eines Drucksteuerungssystemes verwendet werden.
Die Auswertungsresultate können einem Drucksteuerungsalgorithmus zur Verfügung gestellt werden der vorzugsweise derart ausgestaltet ist, dass dieser bei einer Atemgasdruckregelung wenigstens zwei Druckregelungsmodi bietet die sich in ihrem Reaktionsverhalten unterscheiden. So ist es möglich, ein Atemgasdrucksteuerungssystem in einen Basis-Modus zu betreiben bei welchem bestimmte Ereignisse oder eine Summe von Ereignissen eine Erhöhung des Atemgasdruckes hervorruft.
Im Rahmen eines Sensitiv-Modus ist es möglich, die Drucksteuerung derart vorzunehmen, dass diese auf gegebenenfalls erfasste Ereignisse mit einer geringeren Verzögerung reagiert. Dieser Sensitiv-Modus kann insbesondere dann eingestellt werden, wenn der Atemgasdruck z. B. nach einer Phase stabiler Atmung (AS ≥ 0,911) erniedrigt wurde.
Gemäß dem Basismodus ist vorzugsweise vorgesehen, eine Druckerhöhung dann zu veranlassen, wenn zwei große bzw. drei kleine Apnoen auftreten und der Atemgasdruck kleiner ist als 14 mbar oder aber ein Atemstillstand erkannt wird der eine vorgegebenen Zeitdauer von z. B. 2 Minuten übersteigt. In diesem Fall kann eine Druckerhöhung um zwei mbar veranlasst werden.
In dem Basismodus kann eine Druckerhöhung um 1 mbar vorzugsweise dann veranlasst werden wenn drei Hypopnoesequenzen in einer vorgegebenen Zeitfolge erfasst werden. Druckerhöhungen um eine Druckpegel von 1 mbar werden vorzugsweise dann veranlasst, wenn bei einem Atmungsstabilitätsindex ≥ 0,911 Flusslimitationen bei 5 von 10 oder auch 10 von 20 Atemzügen auftreten.
Der Basismodus ist ferner vorzugsweise derart abgestimmt, dass durch diesen eine Druckerniedrigung veranlasst wird, wenn eine stabile Atmung mit einem Atmungsstabilitätsindex AS ≥ 0,911 über eine Zeitperiode von wenigstens 9 Minuten vorliegen. In diesem Falle wird eine Druckerniedrigung um vorzugsweise 2 mbar veranlasst. Im Rahmen des Basismodus wird eine Druckveränderung insbesondere dann unterdrückt, wenn der Atmungsstabilitätsindex ≤ 0,911 ist und die hierbei erfassten Limitationserscheinungen in den einzelnen Atemzügen ein vorbestimmtes Schwerekriterium nicht überschreiten.
Im Rahmen des Sensitiv-Modus wird eine Erhöhung des Atemgasdruckes um beispielsweise 2 mbar dann veranlasst, wenn zwei große bzw. drei kleine Apnoen vorliegen und der Atemgasdruck ≤ 14 mbar. bei Auftreten von drei Hypopnoesequenzen erfolgt eine Erhöhung des Atemgasdruckes um 1 mbar.
Beim Auftreten von Flusslimitationsmerkmalen in den untersuchten Atemzügen wird eine Erhöhung des Atemgasdruckes um 1 mbar dann veranlasst, wenn vier von vier Atemzügen Flusslimitationsmerkmale aufweisen und der Atmungsstabilitätsindex ≥ 0,911 ist. Eine Druckerhöhung um 1 mbar wird auch dann veranlasst, wenn 5 von 10 Atemzügen Flusslimitationsmerkmale aufweisen und der Atmungsstabilitätsindex ≤ 0,911. Zeigen 10 von 20 Atemzügen Flusslimitationsmerkmale und liegt der Atmungsstabilitätsindex unter einem Wert von 0,911 erfolgt im Sensitiv-Modus ebenfalls eine Erhöhung des Atemgasdruckes um 1 mbar.
Eine Erniedrigung des Atemgasdruckes erfolgt im Sensitiv-Modus bereits dann, wenn eine stabile Atmung über einen Zeitraum von 3 Minuten vorliegt und der Atmungsstabilitätsindex ≥ 0,911. In diesem Falle kann der Atemgasdruck um beispielsweise 2 mbar abgesenkt werden
Ähnlich wie auch in dem genannten Basis-Modus wird auch in dem Sensitiv- Modus keine Druckänderung veranlasst, wenn die Atmung als instabil klassifiziert wird und in den einzelnen Atemzügen bei einem Atmungsstabilitätsindex ≤ 0,911 Flusslimitationsmerkmale erkennbar sind.
Sowohl im Normalmodus als auch im Sensitiv-Modus ist vorzugsweise vorgesehen, dass Ereignisse wie Schlucken, Husten, Mundatmung, insbesondere expiratorische Mundatmung, Arousals und Sprechen, zumindest dann keine Atemgasdruckveränderung verursachen, wenn der Atemgasdruck unterhalb eines Grenzwertes von beispielsweise 14 mbar liegt.
Die verknüpfende Betrachtung kann zum Beispiel zu Druckänderungen führen. Sie kann auch zur Errechnung der patiententypischen Indizes führen, indem durch diese jene relevanten Messdaten selektiert werden, die für den jeweiligen Index relevant sind und in einem Patientenstadium ermittelt wurden das eine hohe Aussagefähigkeit. In Echtzeit, als Postprozessing, oder Postprozessing mit reduziertem Rohdatenvolumen wobei die Reduzierung des Rohdatenvolumens erreicht.

Claims

1. Verfahren zur Generierung eines hinsichtlich des physiologischen Zustands einer Person spezifischen Auswertungsresultats auf der Grundlage von Messsignalen die mit der Atmung der Person in einem Zusammenhang stehen, wobei aus den genannten Messsignalen unter Heranziehung mehrerer Auswertungssysteme Auswertungsmerkmale generiert werden und im Rahmen eines hierauf basierenden Resultat-Generierungsschrittes wenigstens ein Auswertungsresultat generiert wird indem die Auswertungsmerkmale einer verknüpfenden Betrachtung unterzogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein überwiegend in den Auswertungsmerkmalen enthaltener Merkmalsbeitrag innerhalb eines Generierungs-Zeitfensters generiert wird das kleiner ist als ein für die verknüpfende Betrachtung vorgesehenes Verknüpfungszeitfenster.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage der verknüpfenden Betrachtung eine physiologische Typisierung erfolgt.

4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage der verknüpfenden Betrachtung ein Konfigurationsdatensatz generiert wird, zur Konfiguration der Atemgasdruckregelung eines Atemgas-Zufuhrgerätes.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungsmerkmale auf Grundlage von Korrelationskriterien generiert werden.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungsmerkmale auf Grundlage statistischer Auswertungsprozeduren generiert werden.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungsmerkmale als Merkmalsfeld generiert werden.

8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Auswertungsmerkmal Normalatmungsphasenlängen und/oder normalatmungsbeschreibende Angaben generiert werden.

9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Auswertungsmerkmale Flusslimitationsphasenlängen und/oder flusslimitationscharakteristische Angaben bzw. Datensätze generiert werden.

10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Auswertungsmerkmale Apnoe Phasenlängen und/oder apnoecharakteristische Angaben oder Datensätze generiert werden.

11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Auswertungsmerkmale Schnarchphasenlängen und/oder Schnarchphasencharakteristische Angaben generiert werden.

12. Verfahren nach wenigstes einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Auswertungsmerkmale Cheyne-Stokes-Phasenlängen bzw. Cheyne-Stoke-charakteristische Angaben oder Datensätze generiert werden.

13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Auswertungsmerkmale Hypoventilationsphasenlängen bzw. hypoventilationscharakteristische Angaben bzw. Datensätze generiert werden.

14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass als Auswertungsmerkmale, Lungenzugsvolumenindikative Angaben oder Datensätze generiert werden.

15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Auswertungsmerkmale körperpositionsindikative Angaben oder Datensätze generiert werden.

16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Auswertungsmerkmal schlafphasencharakteristische Angaben oder Datensätze generiert werden.

17. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass generierten Auswertungsmerkmale unter Zuordnung ihrer zeitlichen Lage in dem Messsignalerhebungszeitraum gespeichert werden.

18. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung ein Flusslimitationsindex generiert wird.

19. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung ein Appnoe/Hypopnoeindex generiert wird

20. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung ein Schnarch- Index generiert wird.

21. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung ein Mundatmungs/Nasenatmungsindex generiert wird.

22. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung ein Schlafzeitindex generiert wird.

23. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung ein Schlafphasenindex generiert wird.

24. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung ein Index bezüglich periodischer Atmung generiert wird.

25. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung ein Atmungsvolumen ermittelt wird.

26. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der verknüpfenden Betrachtung die Auswertungsmerkmale mit einer für die jeweilige Verknüpfung bestimmten Gewichtung berücksichtigt werden.

27. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungsmerkmale auf Grundlage einer v-Messung generiert werden.

28. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Auswertungsmerkmale unter Berücksichtigung der ersten und/oder der zweiten Ableitung des zeitlichen Verlauf des Atemgasstromes generiert wird.

29. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Erfassung des v-Signales der Druck des dem Patienten zufließenden Atemgases dem Umgebungsdruck entspricht.

30. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Erfassung v-Signales der Atemgasdruck auf einen vom Umgebungsdruck abweichenden Druckpegel eingestellt wird.

31. Vorrichtung zur Generierung eines hinsichtlich des physiologischen Zustands einer atmenden Person spezifischen Auswertungsresultats, auf der Grundlage von Messsignalen die mit der Atmung der Person im Zusammenhang stehen, mit einer Messsignaleingabeeinrichtung und einer Rechnereinrichtung zur Bereitstellung mehrerer Auswertungssysteme, wobei die Rechnereinrichtung derart konfiguriert ist, dass diese aus dem genannten Messsignalen durch die Auswertungssysteme Auswertungsmerkmale generiert und diese Auswertungsmerkmale im Rahmen eines hierauf basierenden Resultat-Generierungsschrittes einer verknüpfenden Betrachtung unterzogen werden und auf Grundlage der verknüpfenden Betrachtung ein Ausgabesignal bzw. ein Ausgabedatensatz generiert wird das bzw. der das Auswertungsresultat enthält.