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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zur Überwachung eines Patienten.
Bei dem Verfahren wird eine Atembewegung des Patienten mittels eines
im Bereich des Brustkorbs angelegten Thorax-Dehnungssensors und
mittels eines im Bereich des Bauchs angelegten Abdomen-Dehnungssensors
erfasst. Das Gerät
umfasst zur Erfassung einer Atembewegung des Patienten einen im
Bereich des Brustkorbs anzulegenden Thorax-Dehnungssensor und einen
im Bereich des Bauchs anzulegenden Abdomen-Dehnungssensor sowie eine Auswerte- und
Steuereinheit, an die der Thorax-Dehnungssensor und der Abdomen-Dehnungssensor
angeschlossen sind.
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Ein
derartiges Verfahren und ein solches Gerät kommen insbesondere im Rahmen
der Diagnose respiratorisch bedingter Schlafstörungen oder im Rahmen der Hals-Nasen-Ohren-Diagnostik
zur Bestimmung von Obstruktionen zum Einsatz. Obstruktionen (= Verschlüsse) bzw.
Teilobstruktionen der oberen Atemwege, also der Luftröhre oder
des Kehlkopfbereichs, können
in erheblichem Umfang Schlafstörungen
und Schlaffragmentierungen verursachen. Dadurch wird der Schlafverlauf
stark beeinträchtigt. Die
erholsamen Tiefschlafphasen verkürzen
sich oder unterbleiben sogar komplett. Deshalb ist eine möglichst
umfassende Detektion solcher Atemwegsstörungen ein wichtiges Ziel in
der Schlafdiagnostik und -therapie.
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Allerdings
sind vor allem partielle Obstruktionen praktisch nicht anhand einer
Reduktion (= Hypopnoe) der Amplitude der erfassten Atemluftventilation (=
Flow) erkennbar. Die derzeit gängige
Analyse des Flow-Messsignals gibt nur beschränkt Auskunft über den
Grad einer Obstruktion. Darüber
hinaus lässt sich
ein kompletter Atemstillstand (= Apnoe) zwar anhand des verschwindenden
Flow-Messsignals erkennen. Aussagen zur Ursache sind aber auf diese
Weise nur bedingt möglich.
Insbesondere sind partielle Obstruktionen nicht anhand des Flow-Messsignals nachweisbar,
wenn die eigentlich abnehmende Atemluftventilation durch eine verstärkte Atemanstrengung
des Patienten ausgeglichen wird. Andere derzeit gängige Ansätze zur
Ermittlung des Obstruktionsgrads basieren auf einer Analyse der Schnarchaktivitäten. Letztere
sind aber nur sehr begrenzt mit dem Obstruktionsgrad korreliert,
so dass diese Analysemethoden oft zu unzureichenden Resultaten führen.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren der eingangs
bezeichneten Art anzugeben, das eine genauere Detektion einer Atemwegsstörung ermöglicht.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird ein Verfahren entsprechend den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 angegeben. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird eine Phasendifferenz zwischen einem von dem Thorax-Dehnungssensor
gelieferten Thorax-Messsignal und einem von dem Abdomen-Dehnungssensor
gelieferten Abdomen-Messsignal ermittelt. Weiterhin wird die ermittelte
Phasendifferenz auf Überschreiten
mindestens eines Phasenschwellwerts oder auf ein zeitliches Ansteigen überprüft. Anhand
einer über
dem Phasenschwellwert liegenden Phasendifferenz oder anhand eines
Anstiegs der Phasendifferenz wird das Vorliegen einer Störung im Atemtrakt
des überwachten
Patienten erkannt.
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Erfindungsgemäß wurde
erkannt, dass anhand der Phasendifferenz der beiden Dehnungsmesssignale
eine sehr genaue Aussage über
das Vorliegen und insbesondere auch über den Grad der Atemwegsstörung getroffen
werden kann. Bei der auf diese Weise sehr gut detektierbaren Atemwegsstö rung kann
es sich z. B. um eine Obstruktion insbesondere der oberen Atemwege,
wie beispielsweise der Luftröhre,
handeln, die je nach Ausmaß eine
obstruktive Hypopnoe oder Apnoe hervorrufen kann. Bei freien Atemwegen
sind das Thorax- und das Abdomen-Messsignal praktisch phasengleich.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass eine Obstruktion der
oberen Atemwege einen signifikanten und damit detektier- und auswertbaren
Phasenunterschied zwischen diesen beiden Messsignalen hervorruft.
Insbesondere ist diese Phasendifferenz außerdem auch abhängig vom
Umfang der Atemwegsstörung.
Die Phasendifferenz nimmt mit dem Obstruktionsgrad zu und erreicht
bei einem Komplettverschluss der Atemwege einen Wert von annähernd 180°. Übersteigt
z. B. die Phasendifferenz den Phasenschwellwert, der beispielsweise
und insbesondere in Abhängigkeit
der verwendeten Dehnungssensoren zwischen 50° und 70°, vorzugsweise bei etwa 60°, liegen
kann, ist dies ein eindeutiger Hinweis auf eine Atemwegsstörung, insbesondere
auf eine partielle Obstruktion. Ergänzend oder alternativ können Anstiege
der Phasendifferenz, insbesondere fluktuative oder wiederkehrende
Anstiege, erfasst und ausgewertet werden. Ein derartig auffälliges Verhalten
der Phasendifferenz wird erfindungsgemäß detektiert und bei Bedarf
protokolliert, wobei der Aufwand für diese Detektion vergleichsweise
niedrig ist. Ein Phasenvergleich zweier Messsignale lässt sich
mit einfachen Mitteln bewerkstelligen. Insofern eignet sich das
erfindungsgemäße Verfahren
z. B. auch für
eine automatisierte Patientenüberwachung.
Außerdem
kann das Verfahren mit Vorteil im Zusammenhang mit einer Schlafdiagnose und/oder
-therapie zum Einsatz kommen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich
aus den Merkmalen der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.
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Günstig ist
eine Variante, bei der die Phasendifferenz kontinuierlich überwacht
wird und insbesondere auch überwacht
wird, ob eine zeitliche Veränderung
der Phasendifferenz auftritt. Dadurch und insbesondere auch durch
Vorgabe mehrerer Phasenschwellwerte ist eine Unterscheidung zwischen
chronischen und nur temporär
auftretenden (partiellen) Obstruktionen möglich. Eine chronische partielle Obstruktion
kann zu einer kontinuierlichen, von Null verschiedenen Phasendifferenz
zwischen dem Thorax- und
dem Abdomen-Messsignal führen.
Insbesondere kann eine durch eine derartige chronische Atemwegsstörung hervorgerufene
dauerhafte Phasendifferenz zu Beginn der Überwachung als Phasengrunddifferenz
erfasst und in der Steuer- und Auswerteeinheit hinterlegt werden.
Diese Phasengrunddifferenz kann beispielsweise bei etwa 30° liegen.
Dementsprechend wird der Phasenschwellwert, ab dem auf eine zusätzlich zu
der chronischen Teilobstruktion auftretende weitere Obstruktion
erkannt wird, vorzugsweise auf einen größeren Wert als diese Phasengrunddifferenz
festgelegt. Das Auftreten einer (zusätzlichen) Obstruktion lässt sich
sehr gut anhand der Veränderung
der Phasendifferenz erkennen. Insofern kann mittels einer kontinuierlichen Überwachung
des Phasendifferenzgradienten eine sich anbahnende Obstruktion frühzeitig
detektiert werden. Damit besteht insbesondere bei einem gleichzeitigen
Einsatz eines CPAP-Beatmungsgeräts die
Möglichkeit
zur Einleitung von Gegenmaßnahmen
und zur Abwehr der sich anbahnenden Obstruktion, so dass der Schlafverlauf
des Patienten nicht oder zumindest nicht so stark beeinträchtigt wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird die Phasendifferenz kontinuierlich
darauf überwacht
wird, ob ein Zeitverlauf der Phasendifferenz einen Abschnitt mit
insbesondere kontinuierlich ansteigender Phasendifferenz aufweist,
dem unmittelbar ein Abschnitt mit insbesondere steil abfallender
Phasendifferenz folgt. Ein derartiger zeitlicher Signalverlauf der
Phasendifferenz zeigt eine zunächst
zunehmende Obstruktion der Atemwege eines beispielsweise schlafenden
Patienten an. Wird der Obstruktionsgrad zu groß, erwacht der Patient, um
gezielte und bewusste Atemanstrengungen vorzunehmen, wodurch die
(Teil-)Obstruktion beendet wird. Die ermittelte Phasendifferenz
sinkt dann abrupt. Ein solches anhand des genannten typischen Signalverlaufs
der Phasendifferenz leicht erfassbares Schlafverhalten ist aufgrund
der immer wieder auftretenden Aufwachreaktionen weniger erholsam. Es
sollte deshalb bei einer Schlafüberwachung
sinnvollerweise mit erfasst werden.
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Weiterhin
kann vorzugsweise auch eine Zeitdauer erfasst werden, während der
die Phasendifferenz über
dem Phasenschwellwert liegt. Damit lassen sich nur kurzzeitige und
damit irrelevante Atemwegsstörungen
ausblenden. Insbesondere kann auch für die Zeitdauer mindestens
ein Zeitschwellenwert festgelegt werden, ab dessen Überschreiten Störungen als
beachtlich eingestuft werden. Beispielsweise liegen eine Mindestzeitschwelle
bei 10 Sekunden und eine Höchstzeitschwelle
bei 120 Sekunden. Liegt die detektierte Phasendifferenz länger als
diese Mindestzeitschwelle und kürzer
als diese Höchstzeitschwelle über dem
Phasenschwellwert, wird die Störung
als respiratorisch obstruktives Ereignis gewertet und vorzugsweise
automatisch in einen mittels der Steuer- und Auswerteeinheit geführten respiratorischen
Report aufgenommen. Kurzzeitige starke Schwankungen im Zeitverlaufssignal
der Phasendifferenz können
außerdem
vorzugsweise unbeachtet bleiben. Hierzu ist insbesondere eine Tiefpassfilterung
oder eine Glättung
des ermittelten Zeitverlaufssignals der Phasendifferenz vorgesehen. Beispielsweise
wird eine gleitende Mittelwertbildung verwendet. Eine derartige
Glättung
trägt zur
Erhöhung
der Messsicherheit und zur Vermeidung von Fehldiagnosen bei.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Variante wird anhand eines insbesondere aktuellen
Werts der Phasendifferenz das derzeitige Ausmaß der Störung bestimmt. Damit kann auf
einfache Weise und ohne Beeinträchtigung
des Patienten eine zuverlässige und
umfassende Diagnose über
die Atemwegsstörung,
insbesondere über
eine Obstruktion, gestellt werden. Vorteilhafterweise kann dies
automatisiert in der Steuer- und Auswerteeinheit erfolgen, also
insbesondere ohne Zutun von medizinischem Personal. Zwischen dem
Obstruktionsgrad und der Phasendifferenz besteht insbesondere ein
eineindeutiger Zusammenhang, der vorzugsweise auch in der Steuer- und
Auswerteeinheit hinterlegt sein kann.
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Bevorzugt
wird außerdem
eine Körperlage des
Patienten erfasst. Es wurde erkannt, dass die Körperlage ein Einflussparameter
für das
Auftreten von obstruktiven Atemwegsstörungen ist. So kommt es in
Rückenlage
vermehrt zu Obstruktionen. Für eine
möglichst
umfassende Obstruktionsüberwachung
ist die Erfassung der Körperlage
also vorteilhaft. Diese zusätzlichen
Messwerte können
als ergänzende
Informationsquelle verwendet werden.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung werden auch Amplituden
des Thorax-Messsignals und des Abdomen-Messsignals auf ein Unterschreiten
eines Amplitudenschwellwerts überwacht. Geprüft wird
insbesondere, ob für
beide Messsignale diese Amplitudenbedingung erfüllt ist. Bei Unterschreiten
des Amplitudenschwellwerts wird das Vorliegen einer Störung in
der Atemregulation des überwachten
Patienten erkannt und ggf. in der Steuer- und Auswerteeinheit festgehalten.
In einem solchen Fall wird es sich weniger um einen Verschluss der Atemwege,
als vielmehr um ein komplettes Aussetzen der Atemmuskulatur handeln.
Es liegt eine Störung
in Form einer zentralen Apnoe vor. Ähnlich wie bei einer obstruktiven
Apnoe hat das Flow-Messsignal der vorzugsweise zusätzlich überwachten Atemluftventilation
auch bei einer zentralen Apnoe eine verschwindende oder zumindest
nur sehr niedrige Amplitude.
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Günstig ist
weiterhin eine Variante, bei der eine Atemluftventilation des Patienten
erfasst und bei der Bewertung der Störung berücksichtigt wird. Wie vorstehend
beschrieben, lässt
sich anhand des so erfassten Flow-Messsignals feststellen, ob die Atmungsaktivität und damit
die Sauerstoffzufuhr nur reduziert (= Hypopnoe) oder komplett unterbunden
(= Apnoe) worden sind. Die zusätzlich
erfasste Atemluftventilation kann insofern mit Vorteil in die Bewertung
des Grads einer anhand der Phasendifferenz erkannten Obstruktion
einfließen.
Insbesondere lässt sich
so eine partielle von einer vollständigen Obstruktion sehr leicht
unterscheiden.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung wird bei Erkennen einer Störung im
Atemtrakt, vorzugsweise automatisiert, eine Gegenmaßnahme,
insbesondere eine Erhöhung
eines Beatmungsdrucks, veranlasst. Insbesondere wenn der Patient
an eine Beatmungseinrichtung angeschlossen ist und diese ebenfalls
durch die Steuer- und Auswerteeinheit gesteuert wird, kann bei einer
sich anbahnenden Obstruktion sehr rasch reagiert werden, indem z.
B. ein Beatmungsdruck angehoben wird. Dies kann insbesondere schrittweise,
bevorzugt in 1 mbar-Schritten erfolgen. Dadurch werden eine Ausweitung
der Obstruktion und eine daraus resultierende Aufwachreaktion (=
Arousal) des Patienten verhindert. Vor allem bleiben dann auch die
besonders wichtigen erholsamen Tiefschlafphase ungestört.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gerät der eingangs
bezeichneten Art anzugeben, das eine genauere Detektion einer Atemwegsstörung ermöglicht.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird ein Gerät entsprechend
den Merkmalen des Patentanspruchs 10 angegeben. Bei dem erfindungsgemäßen Gerät ist die
Auswerte- und Steuereinheit dazu ausgelegt, eine Phasendifferenz
zwischen einem von dem Thorax-Dehnungssensor gelieferten Thorax-Messsignal und
einem von dem Abdomen-Dehnungssensor gelieferten Abdomen-Messsignal
zu ermitteln, die ermittelte Phasendifferenz auf Überschreiten
mindestens eines Phasenschwellwerts oder auf ein zeitliches Ansteigen
zu überprüfen, und
anhand einer über
dem Phasenschwellwert liegenden Phasendifferenz oder anhand eines
Anstiegs der Phasendifferenz das Vorliegen einer Störung im
Atemtrakt des überwachten
Patienten zu erkennen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Geräts ergeben sich aus den von Anspruch
10 abhängigen
Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Gerät und seine
Ausgestaltungen bieten im Wesentlichen die gleichen Vorteile, die
bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dessen Varianten
beschrieben worden sind.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung. Es zeigt:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
eines Geräts zur Überwachung
eines Patienten unter Zuhilfenahme zweier Dehnungsmessgurte zur
Erfassung der Atmungsbewegungen,
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2 ein
vereinfachtes Modell des störungsfreien
Atmungstrakts,
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3 das
Modell gemäß 2 bei
einer Obstruktion der oberen Atemwege,
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4 bis 6 Zeitverlaufsdiagramme
von Messsignalen der Dehnungsmessgurte gemäß 1 und eines
zusätzlich
vorgesehenen Flusssensors zur Erfassung der Atemluftventilation,
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7 einen
Zusammenhang zwischen einer Phasendifferenz zwischen den Messsignalen
der Dehnungsmessgurte gemäß 1 und
einer Öffnungsfläche der
Atemwege, und
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8 ein
Zeitverlaufsdiagramm einer Phasendifferenz zwischen den Messsignalen
der Dehnungsmessgurte gemäß 1 mit
ansteigenden und abrupt folgenden abfallenden Teilabschnitten.
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Einander
entsprechende Teile sind in den 1 bis 8 mit
denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
eines Geräts 1 zur Überwachung
eines Patienten 2 gezeigt. Es dient insbesondere der Schlafüberwachung
des Patienten 2. Es umfasst eine zentrale Steuer- und Auswerteeinheit 3,
an die zwei Dehnungssensoren in Form eines Thorax-Dehnungsmessgurts 4 und
eines Abdomen-Dehnungsmessgurts 5 angeschlossen sind. Der
Thorax-Dehnungsmessgurt 4 wird
im Bereich des Brustkorbs des Patienten 2 und der Abdomen-Dehnungsmessgurt 5 im
Bereich des Bauchs des Patienten 2 angelegt. Beide Messgurte 4 und 5 erfassen
die Atmungsbewegungen des Patienten 2.
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Der
Thorax- und der Abdomen-Dehnungsmessgurt 4 bzw. 5 sind
im Ausführungsbeispiel
jeweils als Dehnungsmessstreifen ausgeführt. Alternative Ausgestaltungen
sind aber ebenfalls möglich.
So können
auch Induktionsdruckgurte, wie sie im Rahmen des Atmungsmessung
mittels der Induktionsplethysmographie üblich sind, zum Einsatz kommen. Auch
optische Sensoren können
zu der Dehnungsmessungen verwendet werden.
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Vorzugsweise
sollten die zur Erfassung der Thorax- und Abdomenbewegung eingesetzten
Sensoren, also die Dehnungsmessgurte 4 bzw. 5,
ein Thorax-Messsignal MT bzw. ein Abdomen-Messsignal MA liefern,
dessen Phasenlage jeweils unabhängig
von der Frequenz der Atmung und darüber hinaus während der Überwachungsdauer
bei unveränderten Messbedingungen
möglichst
konstant ist. Insbesondere sollte es also zu keinen Änderungen
des Phasenverhaltens infolge von Alterung oder einer Verschmutzung
des Sensorelements oder des Anschlusskabels kommen.
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Das
Gerät 1 umfasst
weiterhin einen Flusssensor 6 zur Erfassung der Atemluftventilation
sowie einen Körperlagesensor 7 zur
Erfassung einer Körperlage
des Patienten 2. Der Flusssensor 6 und der Körperlagesensor 7 sind
optionale Komponenten, die ebenfalls an die Auswerte- und Steuereinheit 3 anschließbar sind.
Der Flusssensor 6 liefert der Auswerte- und Steuereinheit 3 ein
Flow-Messsignal MF als Maß für die erfasste
Atemluftventilation (= Flow). Der Körperlagesensor 7 liefert
der Auswerte- und Steuereinheit 3 ein Körperlage-Messsignal MK.
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Weiterhin
kann das Gerät 1 auch
als Beatmungsgerät
ausgelegt sein oder eine Subeinheit 8 zur Atmungsunterstützung des
Patienten 2 umfassen. Mögliche
Varianten des Beatmungsgeräts
sind der CPAP- oder der BiPAP-Typ.
Dabei kann die Subeinheit 8 zur Atmungsunterstützung entweder
als gesondertes Gerät
oder – wie
in 1 gezeigt – als Bestandteil
der zentralen Steuer- und Auswerteeinheit 3 ausgeführt sein.
Der Flusssensor 6 ist insbesondere Teil der Subeinheit 8 zur
Atmungsunterstützung.
Letztere umfasst außerdem
eine Atemmaske 9 und/oder zumindest einen Schlauch 10 zur
unterstützenden
Luft- oder Sauerstoffzuführung.
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Im
Folgenden werden auch unter Bezugnahme auf 2 bis 7 die
Funktionsweise und besondere Vorteile des Geräts 1 näher erläutert.
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Das
Gerät 1 erfasst,
bewertet und protokolliert Atmungsstörungen, die während des
Schlafs auftreten. Bei Bedarf kann das Gerät 1 auch steuernd zur
Behebung einer erkannten Atmungsstörung eingreifen, indem ein
Beatmungsdruck angehoben wird. Dies alles erfolgt automatisiert,
also ohne Mitwirkung von medizinisch geschultem Personal. Insbesondere ist
das Gerät 1 dazu
ausgelegt, Atmungsstörungen
in Form von (Teil-)Verschlüssen
der oberen Atemwege zu erkennen.
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Eine
derartige Obstruktion 11 kann beispielsweise in der Luftröhre auftreten.
Je nach Ausmaß kann
sie mit einer Reduzierung der Atemluftventilation (= partielle Obstruktion
mit Hypopnoe) oder mit einem Atemstillstand (= vollständige Obstruktion
mit Apnoe) einhergehen. Vor allem eine partielle Obstruktion lässt sich
nicht anhand der bloßen
Auswertung des Flow-Messsignals
MF erkennen. Trotzdem kann auch sie zu einer Schlafbeeinträchtigung
und zu einer Aufwachreaktion des Patienten 2 führen.
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Anhand
der schematischen Darstellungen gemäß 2 und 3 lassen
sich die Verhältnisse bei
ungestörtem
Atemtrakt und bei Auftreten der Obstruktion 11 veranschaulichen.
In den vereinfachten Darstellungen ist der Atemtrakt 12 jeweils
als zylinderförmiger
Schlauch mit flexibler Außenhülle wieder
gegeben. Die linke Hälfte
des schlauchartig dargestellten Atemtrakts 12 symbolisiert
den Bauchbereich, die rechte Hälfte
den Brustkorbbereich. Im Brustkorbbereich ist der Thorax-Dehnungsmessgurt 4 und
im Bauchbereich der Abdomen-Dehnungsmessgurt 5 angelegt.
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Bei
dem in 2 gezeigten ungestörten Atemtrakt 12 bewegt
sich die Außenhülle im Bauch- und
im Brustkorbbereich im Wesentlichen gleichförmig im Rhythmus der Atembewegung
zyklisch nach außen
und innen. Das Abdomen-Messsignal MA und das Thorax-Messsignal MT
sind dann praktisch phasengleich.
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Anders
stellt sich die Situation bei der in 3 gezeigten
Obstruktion 11 der Luftröhre dar. Die Atembewegung wird
fortgesetzt. Sie arbeitet aber gegen eine verschlossene Öffnung,
so dass die im Atemtrakt 12 gestaute Luftmenge zwischen
dem unteren und dem oberen Ende hin- und hergeschoben wird. Dementsprechend
verlaufen das Abdomen-Messsignal MA und das Thorax-Messsignal MT dann
in etwa gegenphasig. Dies geht aus den in 3 über der
Zeit t schematisch mit eingetragenen Verläufen beider Messsignale MA
und MT hervor.
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Der
gegenphasige Verlauf des Abdomen-Messsignals MA und das Thorax-Messsignals MT wird
in der Steuer- und Auswerteeinheit 3 erkannt. Die Steuer-
und Auswerteeinheit 3 ermittelt eine zwischen den beiden
Messsignalen MA und MT auftretende Phasendifferenz PD und wertet
diese aus. Dazu wird nach einer ggf. erforderlichen Eingangsverstärkung und
Analog/Digital-Wandlung der beiden insbesondere elektrisch vorliegenden
Messsignale MA und MT jeweils der Zeitpunkt des Maximalwerts ermittelt.
Hierbei können
die üblichen
mathematischen Berechnungs- und/oder Interpolationsverfahren zum
Einsatz kommen. Ein Vergleich dieser Zeit punkte der jeweiligen Maximalwerte
liefert die gesuchte Phasendifferenz PD, anhand derer auf das Vorliegen
einer Atmungsstörung
entschieden wird.
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Die
Bewertung einer anhand der Phasendifferenz PD erkannten Atmungsstörung erfolgt
in der Steuer- und Auswerteinheit 3 insbesondere auch unter
Berücksichtigung
weiterer erfasster Größen, wie z.
B. des Flow-Messsignals
MF und/oder des Körperlage-Messsignals
MK.
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In 4 bis 6 ist
neben den Zeitverläufen
gemessener Thorax- und des Abdomen-Messsignale MT bzw. MA jeweils
auch der gemessene Zeitverlauf des zugehörigen Flow-Messsignals MF dargestellt.
In 4 sind die Verhältnisse bei freien Atemwegen
angegeben. Das Thorax- und das Abdomen-Messsignal MT bzw. MA sind
gleichphasig. Die von der Steuer- und
Auswerteeinheit ermittelte Phasendifferenz PD liegt in diesem Fall
bei annähernd 0°.
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Die
Messkurven gemäß 5 geben
eine Situation mit einer partiellen Obstruktion der Atemwege wieder.
Das Thorax- und das Abdomen-Messsignal
MT bzw. MA sind um eine Phasendifferenz PD von etwa 120° gegeneinander
versetzt. Der Verschluss der Atemwege ist aber nicht vollständig, so dass
der Patient 2 weiterhin, wenn auch unter größerer Anstrengung,
Luft bekommt. Dies ist auch aus der Messkurve für das Flow-Messsignal MF ersichtlich. Das Flow-Messsignal
MF zeigt keinen Atemstillstand an. Trotzdem liegt eine in der Steuer-
und Auswerteinheit 3 anhand der signifikanten Phasendifferenz PD
erkannte Atmungsstörung
vor, die den Schlaf des Patienten 2 beeinträchtigt und
deshalb auch in den respiratorischen Bericht mit aufgenommen wird.
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In 6 sind
die Messkurven bei Vorliegen einer vollständigen Obstruktion der Atemwege
dargestellt. Das Thorax- und das Abdomen-Messsignal MT bzw. MA sind
um eine Phasendifferenz PD von etwa 180° gegeneinander versetzt. Innerhalb
der durch eine Umrandung im Verlauf des Flow-Messsignals MF gekennzeichneten Zeitspanne
sind die Atemwege komplett verschlossen. Die Atemluftventilation
ist unterbunden. Das Flow-Messsignal
MF nimmt den Wert Null an. Es liegt eine obstruktive Apnoe vor.
Der Patient 2 erwacht und die Atemfunktion setzt wieder
ein.
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Anhand
des in der Steuer- und Auswerteinheit 3 realisierten und
auf der Ermittlung der Phasendifferenz PD basierenden Auswerteverfahrens
kann eine sich anbahnende partielle oder vollständige Obstruktion frühzeitig
erkannt werden. Bei der kontinuierlichen Ermittlung und Auswertung
der Phasendifferenz PD ergibt sich dies aus einer Veränderung, insbesondere
einem Anstieg der Phasendifferenz PD. Damit besteht die Möglichkeit,
rechtzeitig gegenzusteuern und den mittels der Subeinheit 8 zur
Atmungsunterstützung
vorgebbaren Beatmungsdruck zu verändern, beispielsweise anzuheben.
So kann die sich anbahnende Obstruktion u. U. sogar abgewendet werden.
Es kommt zu keiner Schlafstörung oder
-unterbrechung.
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Anhand
der Phasendifferenz PD lässt
sich nicht nur ablesen, ob eine Obstruktion vorliegt. Darüber hinaus
kann auch das Ausmaß der
Obstruktion bestimmt werden. Zwischen der ermittelten Phasendifferenz
PD und dem Obstruktionsgrad besteht ein eineindeutiger monotoner
Zusammenhang, der z. B. aus dem Diagramm gemäß 7 hervorgeht.
In diesem Diagramm ist die ermittelte Phasendifferenz PD über einer Öffnungsfläche A einer
in die Luftzufuhr des Patienten 2 eingefügten Lochblende
mit veränderbarer Öffnungsweite
aufgetragen. Durch Variation der Lochblendenöffnung wurden bei der durchgeführten Versuchsreihe
die Verhältnisse
bei freien, teils verschlossenen und komplett verschlossenen Atemwegen
nachgebildet. Es ist ersichtlich, dass bei Phasendifferenzen PD
von mehr als etwa 60° nur noch
sehr geringe Öffnungsflächen A für die Zu-
und Abfuhr von Atemluft verbleiben. Der Umstand, dass bei dem Diagramm
gemäß 7 bei
einer Öffnungsfläche von
0 mm2, also bei einem simulierten Totalverschluss,
die Phasendifferenz PD nicht wie eigentlich erwartet bei etwa 180°, sondern
bei nur 142° liegt,
ist auf Ungenauigkeiten der zur Simulation des Obstruktionsgrades
verwendeten Apparatur zurückzuführen. Aufgrund
der verwendeten Maske und/oder Blende wird eine zusätzlich in
Reihe liegende mechanische Nachgiebigkeit (= Compliance) eingeführt, wodurch
die Messresultate etwas verfälscht werden.
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In
der Steuer- und Auswerteeinheit 3 ist ein ähnlicher
oder der gleiche Zusammenhang wie der in 7 gezeigte
hinterlegt, um aus der ermittelten aktuellen Phasendifferenz PD
auf den Grad der erkannten Obstruktion zu schließen.
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Ebenso
ist in der Steuer- und Auswerteeinheit 3 ein Phasenschwellwert
gespeichert, der wahlweise aus dem Bereich zwischen 50° und 70° vorgegeben
werden kann. Überschreitet
die ermittelte Phasendifferenz PD diesen Phasenschwellwert für einen
Zeitraum, der länger
als eine Mindestzeitschwelle von z. B. 10 Sekunden und kürzer als
eine Höchstzeitschwelle
von z. B. 120 Sekunden ist, wird dies als Hinweis auf eine Obstruktion
gewertet. Unter Berücksichtigung
des Flow-Messsignals MF sowie des vorstehend beschriebenen hinterlegten
Zusammenhangs zwischen der erfassten Phasendifferenz PD und dem
Obstruktionsgrad (beschrieben durch die verbleibende Öffnungsfläche A) wird
ermittelt, ob die Obstruktion partiell oder vollständig ist.
Im respiratorischen Report wird ein dementsprechender Eintrag vorgenommen.
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In 8 ist
ein Verlauf der Phasendifferenz PD über der Zeit t dargestellt.
Der gezeigte beispielhafte Zeitverlauf der Phasendifferenz PD enthält Abschnitte 13 mit
kontinuierlich ansteigender Phasendifferenz PD, denen jeweils ein
Abschnitt 14 mit steil abfallender Phasendifferenz PD abrupt
folgt. Dieses Verhalten wird durch fluktuative partielle oder vollständige Obstruktionen
hervorgerufen, bei denen der Patient 2 erwacht und die
Atemfunktion schlagartig wieder in den normalen Gang kommt.
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Um
auswertbare Zeitverlaufsdiagramme wie beispielsweise das Diagramm
gemäß 8 zu
erhalten, kann eine Glättung
des ermittelten Zeitverlaufsignals der Phasendifferenz PD, beispielsweise
anhand einer gleitenden Mittelwertbildung, vorgesehen sein. Dadurch
lassen sich kurzzeitige starke Schwankungen herausfiltern, die andernfalls
zu Fehlmessungen und -diagnosen führen könnten.