DE102006007399B4

DE102006007399B4 - Anordnung zur Messung des Relaxationszustandes der den Bereich eines operativen Eingriffes umgebenden Muskulatur

Info

Publication number: DE102006007399B4
Application number: DE102006007399A
Authority: DE
Inventors: Andreas Prof. Dr.-Ing. habil. Keller; Saleh Dipl.-Ing. Mohamad; Gerd Dr.med. Scheiber; Flavio Dr.med. Ribeiro; Karl-Michael Dr.med. Gold
Original assignee: Technische Universitaet Ilmenau
Current assignee: Technische Universitaet Ilmenau
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2026-02-15
Also published as: DE102006007399A1

Abstract

Anordnung zur Messung des Relaxationszustandes der den Bereich eines operativen Eingriffes umgebenden Muskulatur dadurch gekennzeichnet, dass sie
– eine chirurgische Hilfseinrichtung mit mindestens einem Sensor zur direkten oder indirekten Erfassung der von der Muskulatur ausgehenden Kraft- oder Druckänderung,
– eine Signalverarbeitungseinheit, die die erfasste Kraft- oder Druckänderung der Muskulatur verstärkt, digitalisiert und von Störgrößen aller Art trennt,
und
– eine Auswerteeinheit, die mit geeigneten methodischen und numerischen Mitteln rechnergestützt die erfasste Kraft- oder Druckänderung der Muskulatur auf einem Monitor darstellt und bei Überschreitung eines vorbestimmten Schwellwertes ein akustisches und/oder optisches Signal generiert,
umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung des Relaxationszustandes der den Bereich eines operativen Eingriffs umgebenden Muskulatur.
In der klinischen Praxis werden bei Operationen, die unter Vollnarkose durchgeführt werden, dem Patienten stets auch Mittel zur Entspannung der Muskulatur (Muskelrelaxanz) verabreicht. Dies ist erforderlich, um dem Chirurgen ein einfaches und schonenderes Arbeiten zu ermöglichen und plötzliche Reflexbewegungen des Patienten als Folge operativer Schmerzreize zu verhindern. Selten reicht die einmalige Injektion eines Muskelrelaxanz zu Beginn der Narkose für den gesamten Verlauf einer Operation. Sehr häufig ist eine Nachinjektion zu einem späteren Zeitpunkt notwendig, wobei in der Regel überdosiert wird, um die Relaxation der Muskulatur sicher zu gewährleisten. Zur Vermeidung dieser Überdosierung muss der Grad der Muskelerschlaffung bzw. Muskelrelaxation während der Operation überwacht werden.
Zur Messung des Relaxationszustandes der den Bereich des operativen Eingriffs umgebenden Muskulatur sind z. B. aus der EP 1 232 762 A1 Messmethoden bekannt, bei denen der Relaxationszustand der Muskulatur des Patienten allgemein bestimmt wird und das Messergebnis auf die Muskulatur im OP-Bereich übertragen wird. Dabei wird die Muskelrelaxation unter Narkosebedingungen durch elektrische Stimulation eines peripheren Nervs und seine dazugehörigen Reizantworten am Skelettmuskel bestimmt. Es wird z. B. der Nervus-ulnaris am Unterarm gereizt und die resultierende Kontraktion der Handmuskeln, d. h. die Fingerzuckungen beobachtet. Zwischen dem Ausmaß der neuromuskulären Blockade und den auf diese Weise erzeugten Reizantworten besteht eine Korrelation. Die Beobachtung der induzierten Fingerzuckungen liefert Informationen über das Ausmaß der Muskelrelaxation und über die Notwendigkeit der Nachinjektion von Muskelrelaxantien während des chirurgischen Eingriffes [O. Simanski u. a.: Messung und Regelung der neuromuskulären Blockade; at – Automatisierungstechnik 6/2004; pp. 247–254].
Hierbei ist jedoch nachteilig, dass die Reizantworten der Handmuskulatur oder anderer stimulierter Muskelgruppen einerseits und der Muskulatur im OP-Bereich andererseits nicht übereinstimmen, da das verwendete Muskelrelaxanz von den einzelnen Muskelgruppen unterschiedlich abgebaut wird. Die Abschätzung des Relaxationzustandes der Muskulatur im OP-Bereich erweist sich als schwierig und ist von der subjektiven Erfahrung des Anästhesisten abhängig. Bei unkorrekter Einschätzung kann es durch den zu schnellen Abbau des Relaxanz zu gefährlichen Situationen während der Operation kommen („der Patient spannt") oder aber können unnötige Nachinjektionen und Überdosierungen des Muskelrelaxanz zu riskanten postoperativen Komplikationen führen, wie z. B. Störung der Atmung oder des Herzkreislaufes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung zur direkten oder indirekten Messung des Relaxationszustandes der den Bereich eines operativen Eingriffs umgebenden Muskulatur bereitzustellen, die eine objektive quantitative Erfassung des Relaxationszustandes der Muskulatur im unmittelbaren OP-Bereich ermöglicht, wodurch eine etwaige Über- oder Unterdosierung des Muskelrelaxanz vermieden werden kann.
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 – prinzipieller Aufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Messung des Relaxationszustandes der Muskulatur eines chirurgisch eröffneten Wundbereiches
2 – chirurgische Hilfsvorrichtungen zur Messung des Relaxationszustandes der Muskulatur eines chirurgisch eröffneten Wundbereiches
3 – prinzipieller Aufbau einer Anordnung zur Messung des Realaxtionszustandes der den Bereich eines operativen Eingriffs umgebenden Muskulatur bei minimalinvasiven chirurgischen Eingriffen
In 1 ist eine erste prinzipielle Anordnung zur Messung des Relaxationszustandes der einen chirurgisch eröffneten Wundbereich umgebenden Muskulatur dargestellt. Hierbei wird die Änderung des Relaxationszustandes durch Messung der Kraft oder des Druckes, die oder der jeweils von der betreffenden Muskulatur ausgeht und auf die bei diesem Eingriff verwendeten chirurgischen Hilfsvorrichtungen wirkt.
Um dem Chirurgen einen besseren Zugang zu den zu operierenden Organen zu gewährleisten, wird nach der Eröffnung beispielsweise des Bauchraumes ein Stahlrahmen auf die geöffnete Bauchdecke gelegt. An diesem Stahlrahmen ist an jeder Seite jeweils ein Haken befestigt, der die umgebende Muskulatur aufnimmt. Diese chirurgische Hilfsvorrichtung wird in der Literatur auch als Retraktionsvorrichtung bezeichnet. Durch die Vorspannung des Bauchgewebes wirken auch bei maximaler Bauchmuskelerschlaffung Kräfte auf die Haken und somit auch auf den Retraktionsrahmen. Nach einer bestimmten Zeit wird das Muskelrelaxanz in den Bauchmuskeln abgebaut. Dies führt zur unwillkürlichen Bauchmuskelkontraktion. Diese Kontraktionskraft wirkt zusätzlich zur Vorspannkraft auf die Haken und kann direkt oder indirekt mittels geeigneter mechanischer Kraft- oder Drucksensoren, wie z. B. Piezosensoren, ermittelt werden. Diese mechanischen Kraft- oder Drucksensoren sind direkt an den jeweils an der Muskulatur anliegenden Stellen der verwendeten chirurgischen Hilfseinrichtungen (Haken an einer Retraktionsvorrichtung, Spreizer u. ä.) positioniert (2).
Bedingt durch den Abbau des verabreichten Muskelrelaxanz erhöht sich während der Dauer der Operation die mechanische Kraft oder der Druck, die bzw. der von der Muskulatur auf die chirurgischen Hilfseinrichtungen wirkt. Diese Kraft- oder Druckänderung wird von den mechanischen Kraft- oder Drucksensoren aufgenommen und über einen Signalverstärker einer Signalverarbeitungsvorrichtung zugeführt und mit Hilfe einer entsprechenden Software in der Auswerteeinheit verarbeitet und auf einem Monitor dargestellt (1).
Bei Überschreitung eines vorbestimmten Schwellwertes wird ein optisches und/oder akustisches Warnsignal generiert. Dieses Warnsignal deutet auf eine Abnahme des Relaxationszustandes der Muskulatur im OP-Bereich hin. Um den benötigen Relaxationszustand wieder herzustellen, wird dem Patienten das adäquate Muskelrelaxanz verabreicht.
In 3 ist eine prinzipielle Anordnung zur Messung des Relaxationszustandes der den Bereich eines minimalinvasiven chirurgischen Eingriffs umgebenden Muskulatur dargestellt. Hierbei wird an einem Standardendoskop, das aus einem Sichtendoskop, einem Instrumentenschaft, einem Rohr für die Gaszufuhr sowie einer Gaseinspeisevorrichtung besteht, ein Gasdrucksensor mit entsprechenden Eingangs- und Ausgangssignalzuleitungen in ein zusätzliches bzw. vorhandenes Rohr integriert. Der Gasdrucksensor ist über seine Eingangszuleitung an eine stabile Energieversorgung angeschlossen. Der Hohlraum des zu operierenden Körperteils (z. B. die Bauchhöhle) wird über das Rohr für die Gaszufuhr von der Gaseinspeisevorrichtung mit Gas gefüllt. Dadurch wird dem Chirurgen der Zugang zu den zu operierenden Organen erleichtert. Zu Beginn der Operation ist die Muskulatur vollständig relaxiert. Durch das eingepumpte Gas entsteht ein Druck, der vom Gasdrucksensor erfasst wird. Das Ausgangssignal des Gasdrucksensors wird über einen Verstärker einer Signalverarbeitungsvorrichtung zugeleitet. Dort wird es digitalisiert und eventuelle Störsignale ausgefiltert. Das erfasste Ausgangssignal des Gasdrucksensors stellt die zeitliche Änderung des Gasdruckes im Bereich des minimalinvasiven Eingriffes dar. Es wird von einer Auswerteeinheit auf einem Monitor dargestellt. Beim Überschreiten eines voreingestellten Schwellwertes wird von dieser Auswerteeinheit ein akustisches und/oder optisches Warnsignal generiert. Nachdem das Warnsignal aufgrund der Druckänderung im OP-Bereich ausgelöst wurde, kann nach Bestätigung des hierfür zuständigen Arztes über einen herkömmlichen Motorinjektor die Zufuhr des Muskelrelaxanz ausgelöst werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass dem Patienten die adäquate und optimale Nachinjektionsdosis verabreicht wird.
Mit der vorliegenden erfindungsgemäßen Anordnung und ihren Ausführungsformen gelingt es, den Relaxationszustand der den chirurgisch eröffneten Wundbereich unmittelbar umgebenden Muskulatur zeitnah und objektiv zu bestimmen und den Zeitpunkt der erforderlich Nachinjektion des Muskelrelaxanz korrekt festzulegen. Dadurch wird eine Über- oder Unterdosierung vermieden und die Wahrscheinlichkeit etwaiger Komplikationen während oder nach dem operativen Eingriff minimiert.

Claims

Anordnung zur Messung des Relaxationszustandes der den Bereich eines operativen Eingriffes umgebenden Muskulatur dadurch gekennzeichnet, dass sie – eine chirurgische Hilfseinrichtung mit mindestens einem Sensor zur direkten oder indirekten Erfassung der von der Muskulatur ausgehenden Kraft- oder Druckänderung, – eine Signalverarbeitungseinheit, die die erfasste Kraft- oder Druckänderung der Muskulatur verstärkt, digitalisiert und von Störgrößen aller Art trennt, und – eine Auswerteeinheit, die mit geeigneten methodischen und numerischen Mitteln rechnergestützt die erfasste Kraft- oder Druckänderung der Muskulatur auf einem Monitor darstellt und bei Überschreitung eines vorbestimmten Schwellwertes ein akustisches und/oder optisches Signal generiert, umfasst.
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die chirurgische Hilfseinrichtung ein beliebiger Retraktionsrahmen ist, an dem Haken zur Aufnahme der Muskulatur befestigt sind.
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die chirurgische Hilfseinrichtung ein chirurgischer Spreizer ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine an der chirurgischen Hilfseinrichtung befestigte Sensor ein mechanischer Kraftsensor ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine an der chirurgischen Hilfseinrichtung befestigte Sensor ein mechanischer Drucksensor ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor mit der chirurgischen Hilfseinrichtung innig und flächenhaft verbunden und mittels einer geeigneten Beschichtung sterilisierbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor im Inneren der chirurgischen Hilfseinrichtung integriert ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor an einer Stelle der chirurgischen Hilfseinrichtung positioniert ist, die mit der Muskulatur unmittelbar in Kontakt steht.
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die chirurgische Hilfseinrichtung ein Endoskop ist.
Anordnung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine in einem vorhandenen oder zusätzlichen Rohr der chirurgischen Hilfseinrichtung integrierte Sensor ein Gasdrucksensor ist.
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit Bestandteil eines geschlossenen Regelkreises ist, der die Menge eines infundierten Muskelrelaxanz steuert.