DE102007038856A1 - Nicht-Invasive Bestimmung des vom Herzen geförderten Blutvolumens, des Gasaustausches und der Gaskonzentration des arteriellen Blutes - Google Patents
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Abstract
Ein System und Verfahren zum Überwachen der arteriellen Gaskonzentrationen eines Patienten (10), der Unterstützung durch einen perkutanen Oxygenator (16) empfängt. Das System umfasst einen perkutanen Oxygenator (16) zum Verabreichen von medizinischen Gasen an das venöse System des Patienten (10) über einen Katheter (18). Gase werden über einen Katheter (18) aus dem venösen System auch entfernt. Die Konzentrationen und Strömungsraten des Gases, die an den Patienten verabreicht und aus diesem entfernt werden, werden überwacht. Eine CPU (26) analysiert die Konzentrations- und Strömungsraten-Information, um die arterielle Gaskonzentration des Patienten (10) zu berechnen.
Description
- GEBIET DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung ist auf die Blutgas-Überwachung, speziell das nicht-invasive Überwachen der Gaskonzentration des arteriellen Blutes gerichtet.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Perkutane Oxygenatoren wurden seit mehr als zwanzig Jahren im Stande der Technik beschrieben. Wie in der
US-PS 4,911,689 von Hattler beschrieben, umfasst ein perkutaner Oxygenator eine Anzahl hohler gasdurchlässiger Fasern. Diese Vorrichtung wird durch einen einzigen schmalen Einschnitt in das venöse System eines Patienten eingeführt. Wird eine Sauerstoffzufuhr an der Vorrichtung angebracht, dann strömt Sauerstoff durch die hohlen Fasern und diffundiert durch die Wand der Fasern in das Blut des Patienten. Umgekehrt diffundiert Kohlendioxid aus dem Blut durch die Faserwand, die Fasern hinauf und aus dem System an die Atmosphäre zurück. Während Verbesserungen dieses Designs ausgeführt wurden, ist derzeit kein perkutaner Oxygenator in der Lage, die erforderliche Oxygenierung vollständig bereitzustellen. Bei der besten Leistung können Oxygenatoren nach dem Stande der Technik 50%-70% des erforderlichen metabolischen Sauerstoffes liefern. Es wurde daher vorgeschlagen, dass Perkutane Oxygenatoren benutzt werden können, um die natürliche Patientenatmung oder eine mechanische Ventilationsunterstützung zu verstärken, die bereits durch den Luftweg des Patienten besteht. Die Verstärkung der natürlichen Patientenatmung mag es einem Patienten erlauben, eine mechanische Ventilation zu vermeiden. Für einen Patienten, der bereits eine mechanische Ventilationsunterstützung empfängt, würde die Einführung der Unterstützung durch einen perkutanen Oxygenator das Erfordernis der aggressiven Ventilationsbehandlung verringern. Dies ist auch aufgrund der Tatsache erwünscht, dass die aggressive Ventilationsbehandlung eine Lungenverletzung verursachen oder die Herzanspannungen des Patienten erhöhen kann. - Die perkutane Oxygenator-Technologie ist im Umfang nicht auf die bloße Lieferung zusätzlichen Sauerstoffes beschränkt. Die gleiche Katheterisierungstechnik des Patienten mit gasdurchlässigen Membranfasern kann dazu benutzt werden, eine Vielfalt medizinischer Gase intravenös in den Blutstrom des Patienten zu leiten. Diese Technik kann dazu benutzt werden, ein anästhetisches Mittel oder andere medizinische Gase, wie Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N), Stickstoffoxid (NO) oder Helium (He) zu verabreichen.
- Erhält ein Patient Ventilationsunterstützung, dann wird die Wirksamkeit dieser Unterstützung unter Einsatz eines Atmungsmessers bzw. Spirometers und eines Respirationsgas-Monitors, wie des Datex-Ohmeda S5-Gasanalysators, überwacht. Die von dem Atmungsmesser und Gasmonitor gesammelten Daten werden benutzt, die Zusammensetzung, Strömungsraten und Austauschraten der durch den Patienten ein- und ausgeatmeten Gase zu überwachen. Die mechanische Ventilationsunterstützung erhaltenden Patienten haben jedoch häufig einen Gasaustausch in ihren Lungen, der das Resultat eines Kompromisses ist. Bei einem Patienten, der eine zusätzliche Unterstützung durch einen perkutanen Oxygenator erhält, ergibt sich häufig eine fehlerhafte Vorhersage oder Abschätzung der Gaskonzentration im Blut des Patienten aufgrund eines falsch angepassten Blutgasaustausches und einer Gasdiffusion über die Alveolen, die das Resultat eines Kompromisses ist. Lösungen dieses Problems erforderten ein Eindringen und viel Zeit. Typischerweise müssen Blutproben intermittierend abgezogen und individuell analysiert werden, um die tatsächliche Blutgaskonzentration des Patienten zu erhalten und die Angemessenheit der kombinierten Behandlung zu bewerten. Während Systeme entwickelt wurden, automatisch Proben zu nehmen und die Blutgaskonzentration eines Patienten zu analysieren, wie in der
US-PS 4,516,580 von Polanyi offenbart, erfordern diese Systeme ein Einführen eines teuren Multiparameter-, Multisensor-Wandlers. - Trotz Verbesserungen sind all die vorerwähnten Systeme in ihrer Fähigkeit beschränkt, kontinuierlich die Blutgaskonzen-tration eines Patienten zu überwachen. All diese Systeme und Verfahren erfordern die Abnahme einer aktuellen Blutprobe. Dies verringert die Probenrate des Patientenblutes und erfordert zusätzliche Zeit, die Blutgaskonzentration zu errechnen. Diese Verzögerungen erzeugen eine Zeitverzögerung, die die Blutgaskonzentration eines Patienten ungenau anzeigen kann.
- Erwünscht ist daher ein System, durch das die Blutgaskonzentration eines Patienten, der sowohl eine mechanische Ventilations- als auch perkutane Oxygenator-Unterstützung erhält, ohne die Einführung eines invasiven intravaskulären Wandlers bestimmt werden kann. Es ist auch ein System erwünscht, mit dem Komponenten, die bereits in Verbindung mit der mechanischen Ventilation und/oder perkutanen Oxygenation eines Patienten benutzt werden, dazu verwendet werden können, die Blutgaskonzen-tration des Patienten zu bestimmen.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein System, das Austauschkatheter-Gaszusammensetzungsdaten, wie die Zusammensetzung und Strömungsraten in und aus einem perkutanen Oxygenator umfasst, um die Gaskonzentration des venösen Blutes eines Patienten zu bestimmen, die in einer kontinuierlichen Berechnung des Gaskonzentration des arteriellen Blutes des Patienten resultiert.
- In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kombinieren sich die Austauschkatheter-Gaszusammensetzungsdaten mit zuvor existierenden Gasanalysedaten von dem mechanischen Ventilationssystem, umfassend Gasanalysator- und Atmungsmesser-Daten, um kontinuierlich den Trend des vom Herzen ausgeworfenen Blutvolumens, der Blutgasaustausch-Analyse und der arteriellen Gaskonzentrationen zu berechnen.
- Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass sie eine kontinuierliche und nicht-invasive Lösung für die Berechnung der arteriellen Blutgaskonzentration bietet.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
- Die Zeichnung veranschaulicht die derzeit beste Art der Ausführung der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung ist:
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1 ein schematisches Diagramm des Patienten-Analysesystems der vorliegenden Erfindung. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Patienten, der sowohl mechanische Ventilations- als auch perkutane Oxygenator-Unterstüzung empfängt. Der Patient10 empfängt mechanische Ventilationsunterstützung von einem Ventilator12 über ein Patienten-Interface14 , wie eine Gesichtsmaske oder eine endotracheale Röhre. Die mechanische Ventilationsunterstützung des Patienten wird verstärkt durch einen perkutanen Oxygenator16 , der eine zusätzliche Lieferung von Sauerstoff in das venöse Blut des Patienten über einen Gasaustauschkatheter18 einführt, der durch die obere oder untere Hohlvene (vena cava) des Patienten eingeführt ist. - Bei einer typischen klinischen Einstellung, bei der ein Patient mechanische Ventilationsunterstützung erhält, wird der Ventilator
12 in Verbindung mit einem Atmungsmesser20 und einem Gasanalysator22 benutzt, die Proben des von dem Patienten10 ein- und ausgeatmeten Gases über ein Gasprobenrohr24 erhalten. Alternativ können Hauptstrom-Gasanalysatoren, die die Gaskonzentration direkt vom Patienten-Gasstrom analysieren, ohne dass das Gas über ein Rohr probenartig genommen werden muss, ebenfalls benutzt werden. Der Atmungsmesser20 überwacht das Volumen und die Strömungsrate der Luft, die durch den Patienten ein- und ausgeatmet wird. Der Gasanalysator22 gewinnt die Konzentrationen der verschiedenen Gaskomponenten, die durch den Patienten10 geatmet werden. - Zurück zur vorliegenden Erfindung, wie sie in
1 gezeigt ist, sammelt eine CPU26 Daten von einer Vielfalt von Quellen, einschließlich des Ventilators12 , des perkutanen Oxygenators16 , des Attmungsmessers20 und des Gasanalysators22 . Dann verarbeitet die CPU dieses Daten durch eine Reihe von Algorithmen28 , durch die die Blutgaskonzentration30 des Patienten gewonnen wird. - Die vorliegende Erfindung wird in Anbetracht des Austausches von Sauerstoff zum venösen Blutstrom und der dazugehörigen Berechnung des Sauerstoffaustausches und der arteriellen Sauerstoffkonzentration beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass eine ähnliche Vorrichtungs-Anordnung und ein ähnliches Verfahren benutzt werden können, um den Austausch anderer Gase und deren arterielle Konzentrationen, wie Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N), Stickstoffoxid (NO), Helium (He), Kohlenmonoxid (CO) oder anästhetische Gase, zu berechnen. Wie vorstehend ausgeführt, empfängt die CPU
26 Daten bezüglich der Blutgaskonzentration des Patienten von einer Vielfalt von Quellen, die mit dem Patienten verbunden sind. Während der Ventilator dem Patienten10 Atmungsunterstützung bietet, wird die Konzentration des eingeatmeten Sauerstoffes32 zur CPU26 geliefert. Der Atmungsmesser20 liefert Daten an die CPU26 , die die Strömungsrate34 beim Einatmen und die Strömungsrate36 beim Ausatmen repräsentieren. Der Gasanalysator22 versorgt die CPU26 mit Daten, die die Konzentration des ausgeatmeten Sauerstoffes38 des Patienten10 repräsentieren. - Während zusätzliche Sauerstoffunterstützung dem Patienten durch den perkutanen Oxygenator
16 geboten wird, sind die individuellen Strömungsraten der in den Katheter18 eintretenden Gaskomponenten entweder durch manuelle Kontroll-Einstellungen der Gase durch den Arzt oder durch die Messung der Gaskonzentration und Strömungsrate durch eine separate Komponente stromabwärts (nicht abgebildet) bekannt. Die Gaskonzentrations- und Strömungsraten-Daten, nämlich die Konzentration des Sauerstoffes, die in den Katheter40 geht, und die Strömungsrate des Sauerstoffes in den Katheter42 werden zur CPU26 gesandt. Während Gase aus dem distalen Ende des Katheters18 austreten, wird die Konzentration der Gaskomponenten durch einen zweiten Gasanalysator44 bestimmt, der Daten an die CPU26 liefert, die repräsentativ sind für die Konzentration des Sauerstoffes46 , der aus dem Katheter18 kommt. Die Gesamtströmung der Gase aus dem Katheter18 wird durch einen Strömungssensor48 gemessen und ebenso an die CPU26 geliefert, wie die Gesamtströmung aus dem Katheter50 . - Die CPU
26 benutzt die empfangenen Daten, wie oben beschrieben, mit einer Vielfalt von Algorithmen, die hierin weiter beschrieben werden. Unter Benutzung des Gesetzes der Erhaltung der Masse können der Gasaustausch und die arterielle Sauerstoffkonzentration berechnet werden, wie hierin beschrieben. Die folgende Tabelle I ist eine Zusammenfassung der in den folgenden Gleichungen benutzten Variablen, einer Beschreibung der Variablen, der Quelle dieses Wertes und einer dazugehörigen Bezugsziffer, sofern anwendbar. Tabelle IVariable Beschreibung Quelle Bezugsziffer Vh Effektives Gasaustausch-Volumen des intravenösen Gasaustausch-Katheters Errechnet (Gleichung 1) – CO2aus Konzentration des O2 aus dem Katheter Gasanalysator ( 44 )46 FO2ein Strömung von O2 in den Ka-theter P.O. ( 16 )42 Ftot-aus Gesamtströmung aus dem Ka-theter Strömungssen-sor ( 48 )50 Keff Gasäquilibrierungs-Koeffizient Konstant/Bekannt – CvenösO2 Konzentration des venösen O2 Berechnet (Gleichung 2) – CO Vom Herzen ausgeworfenes mittleres Blutvolumen Berechnet (Gleichung 3) – CartO2 Mittlere Konzentration des arteriellen O2 Errechnet (Gleichung 7) 30 CinspO2 Konzentration des eingeatmeten O2 Ventilator ( 12 )32 Finsp Strömung eingeatmeter Gase Atmungsmesser ( 20 )34 CexpO2 Konzentration des ausgeatmeten O2 Gasanalysator ( 22 )38 CO2in Konzentration von O2 in den Katheter P.O. ( 16) 40 CrückkehrO2 Konzentration des venösen zurückgekehrten O2 Berechnet (Gleichung 6) – Fexp Strömung ausgeatmeter Gase Atmungsmesser ( 20 )36 - Per Definition kann die venöse Mischkonzentration des Sauerstoffes, die in den rechten Herzvorhof eintritt, errechnet werden unter Benutzung des Gasäquilibrierungs-Koeffizienten, Keff, der dem System durch das Design oder durch Kalibrierung des perkutanen Oxygenators
16 bekannt ist. - Im stationären Zustand und im Katheter-Strömungszustand, der als 1 bezeichnet ist, tendiert die Ableitung von CO2aus-1 bezüglich der Zeit zu null, was die stationäre Konzentration des venösen Blutes zum rechten Herzvorhof ergibt als:
- Betrachtet man nun den Gasaustausch in den Lungen, indem man über einen Atemzug integriert, dann kann die arterielle Sauerstoffkonzentration durch Lösen der folgenden Integralgleichung gefunden werden: (Gleichung 3) worin CO das vom Herzen ausgeworfene Blutvolumen ist und gefunden werden kann unter Benutzung von zwei verschiedenen Einstellungen von CO2ein
42 oder FO2ein40 . - Nimmt man nun an, dass die Konzentration von O2 im Katheter von einem Zustand_1 zu einem Zustand_2 geändert und in einer Dauer festgelegt wird, die viel kürzer ist als die Umwälzzeit des Blutes, aber genügend lang, dass sich ein stationärer Zustand einstellen kann, dann wird die Aufnahme von O2, der das Abteil um den Katheter
18 und die Vena cava im stationären Zustand in den beiden Zuständen umgibt, durch die beiden Gasmassenausgleichs-Gleichungen beschrieben, (Gleichung 4) (Gleichung 5) worin die Indices_1 und _2 die Enstellungen oder Messungen der Bedingung_1 bzw. Bedingung_2 der Sauerstoffkonzentration in den Katheter18 anzeigen. CrückführungsO2 ist die Bemittelte Strömungskonzentration des gemischten venösen Blutes in der oberen oder unteren Hohlvene und sie bleibt während der beiden Einstellungen der O2-Konzentration in den Katheter konstant. Nimmt man weiter an, dass die Gasströmung und -konzentration in den Katheter18 , CrückführungsO2 und das vom Herzen ausgeworfene Blutvolumen (CO) über die beiden Integralperioden konstant sind, dann kann der Integralausdruck aus der Integration entfernt und mit der Dauer multipliziert werden und kann aus beiden Seiten der Gleichungen herausdividiert werden. -
-
- Die arterielle Konzentration von CO2, CartCO2, kann abgeleitet werden durch Stören des Hineinfließens von Gasen, FO2ein, und Lösen eines Satzes ähnlich abgeleiteter Gleichungen, ausgenommen die Substitution von CO2-Konzentrationen, wie CCO2aus und CvenösCO2, für die entsprechenden O2-Konzentrationen.
- In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt die CPU
26 weiter die abgeleiteten Blutgaskonzentrationen30 des Patienten, um den Betrieb des perkutanen Oxygenators16 oder des Ventilators12 zu kontrollieren. Wird, z.B., die Blutgaskonzentration des Sauerstoffes des Patienten zu gering, dann kann die CPU automatisch die Sauerstoffkonzentration oder die Strömungsrate des dem Patienten10 durch den perkutanen Oxygenator16 zugeführten Sauerstoffes einstellen. Es sollte auch klar sein, dass die Betriebskontrollen des Ventilators eingestellt werden können, um die Sauerstoffkonzentration im Blut des Patienten zu erhöhen. Die CPU26 kann die Atmungsrate, den Atmungsdruck, positiven Ausatmungsenddruck (PEEP) oder die Konzentration zusätzlichen Sauerstoffes, der durch den Ventilator12 geliefert wird, einstellen. Es sollte weiter klar sein, dass diese automatisierte Kontrolle bei der Kontrolle anderer Gase benutzt werden kann, die dem Patienten zugeführt werden, wie hierin beschrieben. Weiter sollte klar sein, dass in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die CPU26 einen Arzt per Signal oder Alarm dazu veranlassen kann, Änderungen in den Betriebsparametern des perkutanen Oxygenators16 oder Ventilators12 einzuleiten, statt diese Funktionen automatisch auszuführen. - Der Vorteil dieser Erfindung ist, dass der Sauerstoff-und Kohlendioxid-Gasaustausch und die arteriellen Konzentrationen von Sauerstoff und Kohlendioxid kontinuierlich berechnet und hinsichtlich des Trends ohne zusätzlichen Monitor für das arterielle Blutgas bestimmt werden können. Dies verringert die Kosten der Einschätzung des Fortschrittes der Gasaustausch-Therapie und ersetzt die zeitaufwändige und langsame Laboratoriums-Blutgasproben-Analyse. Die vorliegende Erfindung ergibt ein genaues, nicht-invasives Herangehen an das kontinuierliche Überwachen arterieller Oxygenierungs-Niveaus eines Patienten, der sowohl mechanische Ventilations-Unterstützung als auch perkutane Oxygenations-Unterstützung erhält.
- Diese schriftliche Beschreibung benutzt Beispiele, um die Erfindung zu offenbaren, einschließlich der besten Art, und um es einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen und zu benutzen. Der patentierbare Umfang der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele einschließen, die dem Fachmann zugänglich sind. Solche anderen Beispiele sollen vom Umfang der Ansprüche umfasst werden, wenn sie strukturelle Elemente enthalten, die sich vom Wortlaut der Ansprüche nicht unterscheiden oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichem Unterschied von dem Wortlaut der Ansprüche einschließen.
- Verschiedene Änderungen und Ausführungsformen fallen in den Umfang der folgenden Ansprüche, die den Gegenstand, der als Erfindung angesehen wird, beschreiben und beanspruchen. Teileliste
Teil-Nr. Teil-Name 10 Patient 12 Ventilator 14 Patienten-Interface 16 Perkutaner Oxygenator 18 Gasaustausch-Katheter 20 Atmungsmesser 22 Gasanalysator 24 Gasprobennahmerohr 26 CPU 28 Algorithmen 30 Patienten-Blutgaskonzentration 32 Einatmungs-O2-Konzentration 34 Einatmungs-Strömungsrate 36 Ausatmungs-Strömungsrate 38 Ausgeatmete O2-Konzentration 40 Katheter-O2-Konzentration 42 Katheter-Einströmungsrate 44 Gasanalysator 46 Katheter-O2-Konzentration 48 Strömungssensor 50 Katheter-Ausströmungsrate
Claims (10)
- System zum Überwachen der arteriellen Gaskonzentration eines Patienten (
10 ), der Unterstützung durch einen perkutanen Oxygenator (16 ) erhält, wobei das System umfasst: einen perkutanen Oxygenator (16 ) zum Verabreichen medizinischer Gase an das venöse System des Patienten (10 ) über einen Katheter (18 ), wobei der Katheter (18 ) auch Gase aus dem venösen System des Patienten (10 ) entfernt; einen ersten Strömungssensor (42 ), der mit der Verabreichung medizinischer Gase an den Patienten (10 ) durch den Katheter (18 ) in Verbindung steht, um die Strömungsrate der medizinischen Gase zu bestimmen; einen ersten Gasanalysator (40 ), der mit der Verabreichung medizinischer Gase an den Patienten (10 ) durch den Katheter (18 ) in Verbindung steht, um die Konzentration der dem Patienten (10 ) verabreichten medizinischen Gase zu bestimmen; einen zweiten Strömungssensor (48 ), der mit der Entfernung von Gasen aus dem Patienten (10 ) durch den Katheter (18 ) in Verbindung steht, um die Strömungsrate der Gase zu bestimmen; einen zweiten Gasanalysator (44 ), der mit der Entfernung von Gasen aus dem Patienten (10 ) durch den Katheter (18 ) in Verbindung steht, um die Konzentration der aus dem Patienten (10 ) entfernten Gase zu bestimmen, und eine CPU (26 ), um Daten zu sammeln und zu analysieren, um eine Berechnung der arteriellen Gaskonzentration des Patienten (10 ) zu liefern, wobei der erste (42 ) und der zweite (48 ) Strömungssensor Daten, die repräsentativ für die Strömungsraten des Katheters (18 ) sind, zur CPU (26 ) senden, der erste (40 ) und zweite (44) Gasanalysator Daten, die für die Gaskonzentrationen des Katheters (18 ) repräsentativ sind, zur CPU (26 ) sendet und die CPU (26 ) Daten, die repräsentativ für Strömungsrate und Gaskonzentration sind, beim Berechnen der arteriellen Gaskonzentration des Patienten (10 ) benutzt. - System zum Überwachen der arteriellen Gaskonzentration eines Patienten nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Ventilator (
12 ) zur Bereitstellung einer mechanischen Atmungsunterstützung für den Patienten (10 ). - System zum Überwachen der arteriellen Gaskonzentrationen eines Patienten (
10 ) nach Anspruch 2, worin der erste Strömungssensor ein Atmungsmesser (20 ) ist. - System zum Überwachen der arteriellen Gaskonzentrationen eines Patienten (
10 ) nach Anspruch 2, worin das System kontinuierlich arbeitet. - System zum Überwachen der arteriellen Gaskonzentrationen eines Patienten (
10 ) nach Anspruch 3, worin das System weiter Trendinformation hinsichtlich der arteriellen Gaskonzentrationen des Patienten (10 ) errechnet. - System zum Überwachen der arteriellen Gaskonzentrationen eines Patienten (
10 ) nach Anspruch 2, weiter umfassend einen dritten Strömungssensor (42 ), der mit den medizinischen Gasen, die dem Patienten mittels des Katheters verabreicht werden, verbunden ist, um die Gasströmung in den Katheter zu bestimmen, worin die für die Gasströmung repräsentativen Daten der CPU (26 ) zugeführt werden. - System zum Überwachen der arteriellen Gaskonzentrationen eines Patienten (
10 ) nach Anspruch 6, weiter umfassend einen dritten Gasanalysator, der mit den medizinischen Gasen, die dem Patienten (10 ) über den Katheter (18 ) verabreicht werden, verbunden ist, zum Bestimmen der Konzentration der medizinischen Gase, die dem Patienten (10 ) über den Katheter (18 ) verabreicht werden, wobei Daten, die repräsentativ sind für die Konzentrationen der dem Patienten (10 ) verabreichten medizinischen Gase, der CPU (26 ) zugeführt werden. - System zum Überwachen der arteriellen Gaskonzentration eines Patienten (
10 ) nach Anspruch 2, worin Daten, die repräsentativ sind für den Blutgasaustausch in der Lunge des Patienten, der CPU (26 ) zugeführt werden und die Daten, die repräsentativ sind für den Blutgasaustausch, durch die CPU (26 ) in Verbindung mit den Daten, die repräsentativ für die Strö mungsrate und die Gaskonzentration sind, benutzt werden, um die arterielle Gaskonzentration des Patienten (10 ) zu berechnen. - System nach Anspruch 8, worin die arteriellen Gaskonzentrationen benutzt werden, um optimale Strömungs- und Konzentrations-Einstellungen für den perkutanen Oxygenator (
16 ) zu bestimmen. - System nach Anspruch 8, worin die arteriellen Gaskonzentrationen benutzt werden, um optimale Betriebsparameter des Ventilators (
12 ) zu bestimmen.
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US11/465,913 US7766857B2 (en) | 2006-08-21 | 2006-08-21 | Non-invasive determination of cardiac output, gas exchange and arterial blood gas concentration |
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Publications (1)
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WO2011021978A1 (en) * | 2009-08-21 | 2011-02-24 | Maquet Critical Care Ab | Coordinated control of ventilator and lung assist device |
US20110213215A1 (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Spontaneous Breathing Trial Manager |
US8695591B2 (en) | 2010-05-26 | 2014-04-15 | Lloyd Verner Olson | Apparatus and method of monitoring and responding to respiratory depression |
RU2013114446A (ru) * | 2010-09-02 | 2014-10-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Интуитивно понятное представление эффективности вентиляции |
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US5501663A (en) * | 1993-07-02 | 1996-03-26 | Medtronic Electromedics, Inc. | Inflatable percutaneous oxygenator with transverse hollow fibers |
US5743259A (en) * | 1995-02-16 | 1998-04-28 | Wayne State University | Apparatus and method for continuous monitoring of tissue carbon dioxide and pH using capnometric recirculating gas tonometry |
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AUPO322396A0 (en) * | 1996-10-25 | 1996-11-21 | Robinson, Gavin J.B. Dr | A method of measuring cardiac output by pulmonary exchange of oxygen and an inert gas with the blood utilising a divided airway |
US6306098B1 (en) * | 1996-12-19 | 2001-10-23 | Novametrix Medical Systems Inc. | Apparatus and method for non-invasively measuring cardiac output |
US5865789A (en) * | 1997-07-23 | 1999-02-02 | Hattler; Brack G. | Percutaneous oxygenator for inducing a retrograde perfusion of oxygenated blood |
US5954050A (en) * | 1997-10-20 | 1999-09-21 | Christopher; Kent L. | System for monitoring and treating sleep disorders using a transtracheal catheter |
US6629934B2 (en) * | 2000-02-02 | 2003-10-07 | Healthetech, Inc. | Indirect calorimeter for medical applications |
US6644312B2 (en) * | 2000-03-07 | 2003-11-11 | Resmed Limited | Determining suitable ventilator settings for patients with alveolar hypoventilation during sleep |
US6702783B1 (en) * | 2002-02-05 | 2004-03-09 | Radiant Medical, Inc. | Endovascular heat-and gas-exchange catheter device and related methods |
JP2006514621A (ja) * | 2002-11-07 | 2006-05-11 | ユニバーシティー オブ ピッツバーグ オブ ザ コモンウェルス システム オブ ハイヤー エデュケーション | 出血性ショックの治療 |
US20060129087A1 (en) * | 2004-03-31 | 2006-06-15 | Takefumi Uesugi | Method and apparatus for supplying predetermined gas into body cavities of a patient |
US20070129666A1 (en) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Barton David F | System and method of modular integration of intravascular gas exchange catheter with respiratory monitor and ventilator |
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