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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen
eines anästhesierten Patienten unter Einsatz einer Überwachungsvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft
ferner eine Vorrichtung zum Überwachen eines anästhesierten
Patienten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
9.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bestimmen
eines kombinierten anästhetischen Effekts gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 16 und eine Vorrichtung zum Bestimmen
eines kombinierten anästhetischen Effekts gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 27.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft zudem eine Narkosevorrichtung mit
den Merkmalen des Anspruchs 37.
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Ziel
einer adäquaten Anästhesie ist es, sicherzustellen,
dass der Patient ohne Erinnerung an den Eingriff bleibt, die Reaktionen
auf schmerzhafte Reize unterdrückt werden und trotz der
dafür notwendigen, hochpotenten Medikamente der Kreislauf
und die Atmung aufrecht erhalten werden, damit jederzeit die Sauerstoffversorgung
des Gehirns und anderer Organe gewährleistet ist. Dazu
ist sicherzustellen, dass die zur Anästhesie eingesetzten
Medikamente an ihren Wirkorten – z. B. im Gehirn für
zentral wirkende Anästhetika, wie Sedativa oder zentral
wirkende Schmerzmittel wie Opiate, oder an der motorischen Endplatte
zwischen motorischen Nerven und Skelettmuskeln für lähmende
Medikamente, wie z. B. Muskelrelaxantien – in angemessener Konzentration
vorliegen. Die hierbei erforderliche Konzentration kann je nach
Situation, bspw. bedingt durch die vorgenommenen chirurgischen Eingriffe,
unterschiedlich hoch sein. So etwa ist der durch einen Hautschnitt im
Oberbauchbereich ausgelöste Schmerzreiz deutlich geringer
als der Schmerzreiz aufgrund von Schnitten zur Resektion einer Niere.
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Wenn
sich der Bedarf nach anästhetischer Wirkung im Verlauf
bspw. einer Operation ändert, so soll eine adäquate
Anästhesie sicherstellen, dass diesem Bedarf so zügig
wie möglich nachgekommen wird.
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Eine
adäquate Anästhesie zeichnet sich gleichzeitig
aber auch dadurch aus, dass die anästhetischen Medikamente
nicht zu hoch dosiert werden, um u. a.
- • unerwünschte
Nebenwirkungen der bei der Anästhesie eingesetzten Medikamente,
wie eine akute Schwächung der Kontraktionsstärke
des Herzmuskels oder eine Atemdepression zu minimieren; und
- • zu vermeiden, dass sich vermeidbar hohe Konzentrationen
anästhetischer Wirkstoffe in körpereigenen Speichern
bzw. Kompartimenten wie Fettgewebe ansammeln, die das gewünschte
Ende einer Narkose durch Rückflutung zu sehr verzögern.
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Das
Erzielen einer adäquaten Anästhesie ist für
den Anästhesisten u. a. deshalb besonders herausfordernd,
weil ihm die Konzentrationen von anästhetischen Wirkstoffen
im Blut oder am Wirkort und die daraus resultierenden anästhetischen
Effekte wie Analgesie, Sedierung und Paralyse nicht oder nur sehr
eingeschränkt bekannt sind. Das gilt insbesondere für
Medikamente, die intravenös (i. v.) verabreicht werden.
Es kommt erschwerend hinzu, dass oft mehr als nur ein anästhetisches
Medikament verabreicht wird, und dass insbesondere die Analgetika
(z. B. Opiate) und Sedativa (wie z. B. Propofol) synergetisch miteinander
interagieren. So ist bspw. der Grad der Erhöhung des Effektes
von Propofol, nach Erhöhung der Konzentration von Propofol
am Wirkort, abhängig von einer ebenfalls vorliegenden Opiat-Konzentration
am Wirkort.
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Aus
dem Stand der Technik sind technische Lösungen bekannt,
welche dem Anästhesisten das Führen einer adäquaten
Anästhesie erleichtern können:
- a.
Der Effekt von Muskelrelaxantien kann direkt, wenn auch nur an ausgewählten – und
nicht immer für den jeweiligen Eingriff relevanten – Skelettmuskeln
(z. B. der Daumenmuskulatur) gemessen werden.
- b. Die Konzentration von volatilen anästhetischen Medikamenten
kann während der Ausatmung (Exspiration) im Atemgas gemessen
werden. Die so gemessene end-exspiratorische Konzentration spiegelt
die Konzentration in der Lunge wider. Sie spiegelt die Konzentration
im Blutplasma aber nur eingeschränkt und die in anderen
Geweben oder am Wirkort noch eingeschränkter wider.
- c. Die Überwachung von elektrischen Spannungen zwischen
bestimmten Stellen auf der Kopfhaut (EEG) erlaubt Rückschlüsse
auf die elektrische Aktivität im Gehirn. Es sind Vorrichtungen
bekannt, mittels welcher diese Spannungssignale mithilfe von sehr
anspruchsvollen Verfahren der digitalen Signalverarbeitung und teils
Modellierung interpretiert und in einen normierten Wert aggregiert
werden können, der in einem – wenn auch nicht
immer starken – Zusammenhang mit der Hypnosetiefe des Patienten
steht. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist der
BISTM-Monitor der Firma Aspect Medical.
- d. Es sind Verfahren bekannt, mittels welcher anhand von Modellen
die Konzentrationsverläufe von anästhetischen
Medikamenten aufgrund des Wissens um die dem Patienten intravenös
oder über die Lunge zugeführten Medikamenten-Mengen
bestimmt und vorhergesagt werden können. Diese Modelle
sind basierend auf Messungen an einer Mehrzahl von Patienten erstellt
worden und erlauben eine gewisse Anpassung an den tatsächlich
vorliegenden Patienten durch Angabe des Alters, des Gewichts, etc.
des tatsächlich behandelten Patienten. Diese Verfahren
fallen in das Gebiet der Pharmakokinetik.
- e. Es sind ferner Verfahren bekannt, mittels welcher aus den
applizierten Wirkstoffmengen die anästhetischen Effekte
der verwendeten Medikamente bestimmbar sind. Häufig werden
diese Effekte als Wahrscheinlichkeit dargestellt, dass ein Patient
auf einen gegebenen Reiz (z. B. einen Hautschnitt oder ein Ansprechen/Schütteln)
reagiert. Diese Wahrscheinlichkeiten beruhen auf statistischen Modellen,
die aufgrund von Messungen an einer Mehrzahl von Patienten bestimmt
worden sind. Diese Modelle können auch die gegenseitige
Interaktion von mehreren anästhetischen Medikamenten beschreiben.
Diese Verfahren fallen in das Gebiet der Pharmakodynamik.
- f. Es sind des Weiteren Verfahren zur grafischen Darstellung
von pharmakokinetisch und pharmakodynamisch ermittelten Konzentrations-
und Effektverläufen bekannt. Dazu gehören Darstellungen
auf der Zeitachse (zeitbasiertes Display), sowie Darstellungen von
Opiatkonzentrationen versus Sedativkonzentrationen (konzentrationsbasiertes
Display, wie in der Patentschrift DE 10 2004 050 717 B3 beschrieben).
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Neben
der adäquaten Anästhesie, wie sie oben beschrieben
ist, hat der Anästhesist auch die Aufgabe, Körperfunktionen,
welche aufgrund von Nebenwirkungen der anästhetischen Medikamente,
aufgrund von therapeutischen oder chirurgischen Eingriffen, oder
aufgrund einer Erkrankung des Patienten eingeschränkt oder gefährdet
sind, zu überwachen und ggf. zu sichern. Zu diesen Körperfunktionen
zählen u. a. die Kreislauffunktion, die Körpertemperatur
und die Atmung.
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Zur
Erfüllung dieser Aufgabe stehen dem Anästhesisten
eine Reihe von Eingriffsmöglichkeiten zur Verfügung,
z. B. hämodynamisch wirksame Medikamente, Volumengabe (z.
B. physiologische Natriumchloridlösung), Wärme-
oder Kühltechniken und Beatmungsgeräte. Um den
Einsatz dieser Eingriffsmöglichkeiten gut steuern zu können,
stehen dem Anästhesisten verschiedene Messverfahren zur
Verfügung, mit deren Hilfe relevante physiologische Variablen
oder deren Surrogate gemessen werden können. Dazu zählen
z. B. die end-exspiratorische CO2-Partialdruckmessung,
invasive oder nichtinvasive Blutdruckmessung, Herzfrequenzmessung
und dergleichen.
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Vor
diesem Hintergrund stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren
zum Überwachen eines anästhesierten Patienten
anzugeben, welches dem Anästhesisten eine bessere Betreuung
des Patienten bei einer wie oben diskutierten adäquaten
Narkose und insbesondere eine adäquatere Dosierung der
Anästhetika erlaubt. Zudem soll eine geeignete Vorrichtung
geschaffen und eine Narkosevorrichtung angegeben werden.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst
mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Somit
wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Überwachen
eines, mittels wenigstens eines Anästhetikums, anästhesierten
Patienten unter Einsatz einer Überwachungsvorrichtung vorgeschlagen,
welche eine Anzeigeeinrichtung zum Darstellen von aktuellen bzw.
relevanten Informationen das Anästhetikum betreffend aufweist.
Zudem werden mittels der Anzeigeeinrichtung im Verlauf der Anästhesie
veränderliche physiologische Zustände des Patienten
angezeigt.
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Unter
einem Anästhetikum wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung
jedes als Anästhetikum bekannte Medikament bzw. ein diesem
zu Grunde liegender Wirkstoff und auch Kombinationen hiervon verstanden,
gleich ob dies ein volatiles Medikament oder ein i. v. appliziertes
Medikament ist. Unter Anästhetikum im Sinne der Erfindung
wird auch jedes, nicht in die Klasse der Anästhetika fallendes,
Medikament verstanden, welches jedoch bei der Anästhesierung
vom Anästhesisten bei der Ausführung der vorliegenden
Erfindung ebenfalls zu berücksichtigen ist. Zu den letzt
genannten Medikamenten und/oder Wirkstoffen gehören bspw. Sedativa.
Insbesondere zählen solche Medikamente hier zu den Anästhetika,
welche relevante Wechselwirkungen mit den eingesetzten, landläufig
als solche bezeichneten, Anästhetika aufweisen.
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Der „Patient"
der vorliegenden Erfindung kann ein Mensch sein, die vorliegende
Erfindung kann jedoch auch bei anästhesierten Tieren eingesetzt
werden.
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Die
physiologischen Zustände des Patienten, welche ebenfalls
auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, können durch
Messwerte oder deren Surrogate ausgewählter hämodynamischer,
respiratorischer oder anderer Parameter angegeben werden, die zur
Einschätzung des Patientenstatus geeignet und für
den Anästhesisten relevant sind. Je nach Art des therapeutischen
oder chirurgischen Eingriffs können dem Anästhesisten
mittels der Anzeigeeinrichtung unterschiedliche physiologische Zustände
angezeigt werden.
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Für
einen allgemeinen chirurgischen Eingriff an einem ansonsten gesunden
Patienten, der intubiert und beatmet ist, können bspw.
folgende, über die Zeit veränderliche Messwerte
dargestellt werden: Herzfrequenz, mittlerer artieller Blutdruck,
end-exspiratorischer CO2-Partialdruck sowie
der BISTM-Wert (Bispectral Index Monitoring,
kurz: BISTM-Index, ein Maß einer „Narkosetiefe",
gemessen anhand eines EEGs).
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Je
nach therapeutischem Eingriff und Patientenkontext (z. B. Komorbiditäten)
können Parameter wegfallen oder zusätzliche Parameter
wichtig sein. Bspw. kann bei einem therapeutischen Eingriff, bei
welchem der Patient spontan atmet, zusätzlich die Atemfrequenz,
die O2-Sättigung und das Atemvolumen
dargestellt werden. Bei einem weiterem Beispiel, einem chirurgischen
Eingriff, bei welchem aufgrund einer Vorerkrankung der Herzkranzgefäße
die Sauerstoffversorgung des Herzmuskels relevant ist, kann zusätzlich
das ST-Segment des parallel aufgezeichneten EKG (Elektrokardiogramm)
sowie die inspiratorische Sauerstoffkonzentration dargestellt werden.
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Es
ist erfindungsgemäß erstmals möglich,
dem Anästhesisten vorteilhaft jene zur optimalen Führung der
Narkose erforderlichen Informationen derart leicht zugänglich
bereit zu stellen, dass dieser die Anästhesie mit verbesserter
Sicherheit und Präzision steuern und überwachen
kann. Da der Anästhesist erstmals ein Wechselspiel zwischen
Informationen über das bzw. die verwendeten Anästhetika
sowie deren und auch eingriffs- und/oder narkosebedingte Wirkungen
auf den Patienten erkennen kann, kann der Anästhesist die
momentan erforderliche Dosierung der eingesetzten Anästhetika
sowie die erforderliche Narkosetiefe besser gestalten.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht ferner eine verringerte
kognitive Arbeitsbelastung des Anästhesisten durch ein
Zusammenführen einzeln, gemeinsam sowie wechselseitig relevanter
Informationen in einem Display bzw. einer Anzeigevorrichtung. Dies
kann zu einer weniger frühen Ermüdung des Anästhesisten
führen, sowie zu verbesserten Anästhesieverläufen
und erhöhter Patientensicherheit, verglichen mit dem aus dem
Stand der Technik bekannten Vorgehen.
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Das
Zusammenfügen von Informationen, welche die eingesetzten
Anästhetika betreffen, sowie Informationen, welche den
physiologischen Momentanzustand des Patienten betreffen, in einer
gemeinsamen Anzeigevorrichtung, erlaubt es zudem, Anhaltspunkte
darüber zu gewinnen, ob die stets auf Patientenpopulations-Statistiken
beruhenden Wirkstoffmodelle, nach welchen Konzentrationen bestimmt
werden, auch im Einzelfall zutreffen oder ob diese an den tatsächlich
behandelten, individuellen Patienten anzugleichen bzw. anhand von
diesem zu überprüfen sind. Ggf. können
Korrekturen bei der Anästhesieführung aufgrund
der erkannten Abweichungen des Patientenverhaltens vom angenommenen
Modelverhalten vorzunehmen sein, was wiederum eine Narkoseverbesserung
ermöglicht.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
vorliegende Erfindung stellt sich ferner die Aufgabe, ein Verfahren
anzugeben, mittels welchem ein kombinierter anästhetischer
Effekt einer Kombination von Wirkstoffen auf den anästhesierten
Patienten bestimmt werden kann. Ein weiteres erfindungsgemäßes
Ziel besteht in der Angabe einer hierzu geeigneten Vorrichtung und
darin, eine Narkosevorrichtung vorzuschlagen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren zum Bestimmen eines kombinierten anästhetischen
Effekts auf einen mittels einer Kombination von Wirkstoffen anästhesierten
Patienten mit den Merkmalen des Anspruchs 16.
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Hierbei
wird die Konzentration eines jeden Wirkstoffs am Wirkort bestimmt.
Von besonderem Interesse ist somit erfindungsgemäß die
Kenntnis der tatsächlichen Wirkung des verabreichten Wirkstoffs
auf den Patienten, im Gegensatz zur Kenntnis der Konzentration allein,
mit welcher der Wirkstoff im Blut vorliegt. In Fällen, in
welchen es nicht möglich ist, die tatsächliche
Konzentration eines oder mehrerer Wirkstoffe am Wirkort durch Messung
zu bestimmen, kann diese Konzentration durch die nächst
genauere Konzentration, welche messbar ist, ersetzt werden. Die
Konzentration jedes Medikaments am Wirkort kann mit pharmakokinetischen
(und/oder pharmakodynamischen) Modellen bestimmt werden
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren wird die Wirkung aller
eingesetzten Wirkstoffe zusammengefasst, wobei hierbei jeder Wirkstoff
einzeln berücksichtigt werden kann, oder zunächst
eine Clusterbildung erfolgt, mittels welcher Wirkstoffe einer Klasse
jeweils zusammengefasst werden. Unter Zusammenfassung kann erfindungsgemäß bspw.
eine Addition ihrer Wirksamkeit oder Potenz verstanden werden, wenn
sie auf den gleichen Rezeptortyp bzw. Rezeptor wirken. Wirken sie
jedoch mittels voneinander verschiedenen Wirkmechanismen, so werden
die Wirkungen der verwendeten Wirkstoffe entsprechend der Art der
Interaktion dieser Wirkstoffe bspw. entweder additiv, synergistisch
bzw. synergetisch oder antagonistisch zusammengerechnet. Die Interaktion
ist bspw. zwischen Opiaten additiv, die entsprechenden Wirkortkonzentrationen
der eingesetzten Opiate können über die jeweiligen
C50- oder EC50-Werte (entspricht einer mittleren Wirksamkeit oder
Potenz) skaliert zusammenaddiert werden.
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Bei
den verwendeten Sedativa/Hypnotika (bspw. volatile Anästhetika,
intravenöse Anästhetika) wird wie oben allgemein
beschrieben verfahren. Volatile Hypnotika können bspw.
mittels einer Skalierung auf den MAC-Wert (minimale alveoläre
Konzentration) bezüglich ihrer Wirksamkeit „addiert"
werden.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren wird ferner eine synergistische
Interaktion zwischen mehreren, d. h. wenigstens zwei, bei der Anästhesie
eingesetzten Wirkstoffen ermittelt. Diese Interaktion kann mittels
Modellen beschrieben werden, wie sie bspw. publiziert wurden von
Greco WR, Bravo G, Parsons JC. The search for synergy: a critical
review from a response surface perspective. Pharmacol Rev. 1995
Jun; 47(2):331–85; Minto CF, Schnider TW, Short TG, Gregg
KM, Gentilini A, Shafer SL. Response surface model for anesthetic drug
interactions. Anesthesiology. 2000 Jun; 92(6):1603–16;
Bouillon TW, Bruhn J, Radulescu L, Andresen C, Shafer TJ, Cohane
C, Shafer SL. Pharmacodynamic interaction between propofol and remifentanil
regarding hypnosis, tolerance of laryngoscopy, bispectral index,
and electroencephalographic approximate entropy. Anesthesiology
100(6):1353–1372, 2004; und Bouillon TW, Schumacher PM,
Leibundgut D, Shafer SL, Zbinden AM. A Novel Mechanistic Model Based
an the MAC Reduction Paradigm Describes Hypnotic-Opioid Interaction
for Suppression of Responses to Stimulation. Anesthesiology 2004;
101: A503. Die gesamten diesbeszüglichen Inhalte der genannten
Veröffentlichungen sind durch Verweis jeweils Teil der
vorliegenden Offenbarung.
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Für
den Fall von Interaktionen, welche aus dem Stand der Technik (noch)
nicht bekannt sind, kann über die mittlere Wirksamkeit
oder Potenz zwischen den Medikamenten jeweils einer Medikamentenart
(d. h. bspw. Analgetika einerseits oder Sedativa/Hypnotika andererseits)
extrapoliert werden.
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Im
Falle volatiler Anästhetika kann dies bspw. wiederum mittels
der MAC-Werte geschehen, bei Opiaten kann dies mittels deren C50-
oder EC50-Werten erfolgen.
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Mittels
solcher Interaktionsmodelle sowie der Kenntnis der jeweiligen Konzentration
der Wirkstoffe am Wirkort kann eine Zusammenfassung der Wirkung
aller Wirkstoffe vorgenommen werden und eine kombinierte Potenz
N beschrieben werden, welche sich aus den über die mittlere
Wirksamkeit oder Potenz skalierten Medikamentenarten und einem Interaktionsterm
ergibt. Die kombinierte Potenz N kann über eine umgekehrte
Sigmoid-Funktion auf einen Bereich von bspw. 0 bis 100, oder von
0 bis 10 oder entsprechend anders skalierten Bereich (z. B. mittels
einfacher Multiplikation mit einem Faktor oder Division durch diesen)
abgebildet werden. Die kombinierte Potenz N kann daher bspw. als
NSRI (Noxious Stimulus Response Index) angegeben werden:
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Dieser
Index NSRI entspricht der Wahrscheinlichkeit einer Reaktion bzw.
Antwort des Patienten auf einen schmerzhaften Reiz. Durch geschickte
Wahl von N' und sl (siehe unten) kann ein günstiger Arbeitsbereich
bezüglich bspw. der Toleranz eines schmerzhaften Reizes
oder der Weckbarkeit des Patienten definiert werden. Der NSRI beträgt
beim wachen bzw. nicht anästhesierten Patienten 100 und
er beträgt den Wert 0 bei tiefster Anästhesie,
wobei die Werte 0 und 100 hier rein exemplarisch zu verstehen sind.
Der mögliche Wertebereich kann sich auch zwischen anderen
Werten erstrecken: Die Darstellung ist daher nicht auf eine Skala von
0 bis 100 beschränkt. Vielmehr sind auch andere Darstellungen
möglich. Insbesondere kann durch z. B. lineare Transformation
der Wertebereich des NSRI verändert werden. Der NSRI kann
als numerischer Wert ohne Dimension angegeben werden. Er kann zudem
als zeitlicher Trend mit Vorausschau angezeigt werden. Seine Darstellung
ist in dieser Ausführungsform mit der Darstellung von Parametern
zur Angabe der Narkosetiefe wie dem mittels EEG erzielten BISTM vergleichbar. Insbesondere kann er zeitbezogen – d.
h. unter Bezug auf konkrete, zukünftige Zeitpunkte – dargestellt
werden.
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Zur
Unterstützung des Anästhesisten können
mehrere grafische Vergleichswerte zur Anästhesieführung
und zur Erweckbarkeit des Patienten in die Anzeige integriert werden,
wie z. B. ein NSRI, bei dem 50% der Patienten eine Laryngoskopie
ohne Reaktion tolerieren würden. Diese Vergleichswerte
können z. B. auf bekannten Populationswerten basieren.
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Zur
Abschätzung der Interaktion kann der NSRI zum Vergleich
zusätzlich für nur ein Medikament, bspw. das Sedativum/Hypnotikum
aufgetragen werden. Dazu wird N (gemäß den Rechenvorschriften
des gewählten Interaktionsmodells) so berechnet, als wenn
kein Analgetikum (z. B. ein Opiat) appliziert worden wäre. Der
NSRI wird dann wie schon zuvor mittels der Formel (1) berechnet.
Aus dem Unterschied des so berechneten, reduzierten NSRI zum kombinierten
NSRI (unter Berücksichtigung auch der Analgetika) kann
ein Analgetikumeffekt – bestehend aus dem direkten Effekt
der Analgetika und dem Wirkungs-Zugewinn aufgrund synergistischer
Interaktion mit den Sedativa/Hypnotika – abgeschätzt
werden. Aber auch die Berechnung allein z. B. eines Analgetika-Anteils
oder des Anteils weiterer eingesetzter Medikamente wie des Hypnotikums
oder Sedativums oder eines Interaktionsterms ist mittels der Erfindung
für den Fachmann erkennbar möglich und von dieser
umfasst.
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Das
folgende Modell ist geeignet, eine Narkosetiefe als ein Kontinuum
von Sedierung bis hin zum Fehlen einer Antwort auf schädliche
oder störende Stimuli auf einer zeitbasierten Skala anzugeben.
Der folgende Ansatz ermöglicht es, eine Antwortwahrscheinlichkeit
des Patienten anzugeben und eine kumulierte Wirkstoffwirkung auf
einer integrierten Skala darzustellen.
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Das
Standard-Interaktion-Oberflächenmodell kann ausgedrückt
werden als:
mit
- P
- Wahrscheinlichkeit,
einen bestimmten Stimulus zu erdulden;
- N
- Kombination der Wirkstoffkonzentrationen,
normalisiert mittels ihren entsprechenden C50-Werten und um den
Interaktionseffekt korrigiert; und
- g
- Steigungsfaktor, welcher
die Steilheit der Konzentrations-Antwortkurve angibt.
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Für
das sequentielle Interaktionsmodell gilt:
mit
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Aout gibt eine Stimulusstärke bei
Effekten durch applizierte Opioide an, und Ain gibt
die Stimulusstärke in Abwesenheit von Opioiden an (Ain = 1 ergibt die „Kalibrierungsstimulus-Stärke"),
das Modell beschreibt also die Reizdämpfung des Opioids.
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Chyp und Copi stehen
für die Konzentrationen des Hypnotikums und des Opioids
oder der jeweiligen Kombinationen davon, C 50xxx für
die entsprechenden C50- oder EC50-Werte entsprechend der mittleren
Wirksamkeit oder Potenz. N ist daher ein dimensionsloser Wert, welcher
die kombinierten „wirksamen Konzentrationen" angibt und
offenkundig unabhängig von der Stärke des Stimulus
(Ain = 1) ist. Dies mag auf den ersten Blick
wenig intuitiv erscheinen, es gilt jedoch zu bedenken, dass die
relative Dämpfung eines Stimulus völlig unabhängig
von der Stimulusstärke ist, und dass der für eine
Toleranz eines Stimulus erforderliche Wert N unter Einbezug der
Stimulusstärke errechnet wird (siehe unten).
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Das
Auftragen von N über der Zeit führt zum entsprechenden
Zeitverlauf. Das Verhältnis zwischen Konzentrationen und
ihrer Wirkung(en) wird wie folgt dargestellt: Die Wirkung(en) oder
ausgewählten Endpunkte können als Bänder
von Toleranzwahrscheinlichkeiten (50%–90%) über
der Zeit auf einer „Wirk"-Skala dargestellt werden. Dies
erfordert die Berechnung der erforderlichen Wirkung für
vorgegebene Wahrscheinlichkeiten.
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Die
allgemeine Oberflächengleichung (Gleichung (2)) kann nach
N aufgelöst werden. Dies führt zu
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Durch
Einsetzen der Gleichung (3) und einer Vereinfachung aufgrund der
Abwesenheit von Opioiden gilt
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Ein
N' kann nun in Abhängigkeit von der Stimulusstärke
A
in, der gewünschten Toleranzwahrscheinlichkeit
P und des bekannten Steigungsfaktors g berechnet werden:
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Beispiele
für eine Toleranz gegenüber Schütteln
und lautes Ansprechen (TOSS) mit einem Ain =
1 per Definition und einer Toleranz einer Laryngoskopie (TOL) von Ain = 2,83 (entsprechend dem C50-Verhältnis
von Propofol für die Toleranz von Laryngoskopie sowie Toleranz
von Schütteln und lautem Ansprechen gem. Bouillon TW, Schumacher
PM, Leibundgut D, Shafer SL, Zbinden AM. A Novel Mechanistic Model
Based an the MAC Reduction Paradigm Describes Hypnotic-Opioid Interaction
for Suppression of Responses to Stimulation. Anesthesiology 2004;
101: A50.
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Die
Verwendung eines Steigungsfaktors g von 3,46 – wie mittels
sequentieller Interaktionsmodellierung von Propofol und Remifentanil
abgeschätzt (vergl. Literaturhinweis oben) – führt
zu den N'-Werten in N-Einheiten der folgenden Tabelle 1.
Wahrscheinlichkeiten | [N-Einheiten] |
P50%
TOSS | 1 |
P90%
TOSS | 1,89 |
P50%
TOL | 2,83 |
P90%
TOL | 5,34 |
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Ein
Umskalieren von N – insbesondere bei Erzielen hoher Anästhetikakonzentrationen – und
das hiermit verbundene, erforderliche Umskalieren der Achsenbezeichnungen
sowie das Umskalieren der Kalibrationslinien der TOL und TOSS-Bereiche
kann mittels einer Umtransformation unter Verwendung einer Sigmoidfunktion
der folgenden Form vorteilhaft vermieden werden:
mit
- N'
- spezifischer N'-Wert,
bei welchem ein NSRI von 50 erreicht wird; und
- sl
- Steigungsfaktor für
die Transformation von N zu NSRI.
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Bei
einer Definition wie in Gleichung (8) beträgt der NSRI
bei seiner exemplarischen Berechnung 100·(1 – (N/2,83)sl/(1 + (N/2,83)sl)
beim wachen Patienten 100 (d. h. ohne Einsatz von Wirkstoffen),
und der NSRI geht bei tiefster Anästhesie (d. h. bei hohen
Konzentrationen von Wirkstoffen) gegen den Wert 0.
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Diese
oben stehend beschriebene Skalierung auf Werte zwischen 0 auf 100
hat den weiteren Vorteil, dass der Anästhesist üblicherweise
erfahren ist im Umgang mit Indikatoren, deren Werte sich zwischen
0 und 100, mit 0 für die tiefste Anästhesie und
100 für den wachen Patienten, bewegen (bspw. BISTM, Entropie).
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Wenn,
wie im obigen Beispiel N' = 2,83 beträgt, so würde
ein NSRI von 50 einer Toleranz einer Laryngoskopie durch 50% der
Patienten (siehe Tabelle 1) entsprechen, was einer vernünftigen
Wahl entspricht. Der Steigungsfaktor sollte derart festgelegt werden,
dass sowohl ein guter Arbeitsbereich für den Anästhesiebereich
als auch für den Aufwachbereich erzielt wird. Beträgt
sl = 2,18, so wird die 90%-Toleranz bzw. Duldung einer Laryngoskopie
auf einem NSRI von (genau) 20 abgebildet werden, und der Aufwachbereich
(90% bis 50% TOSS) ist als NSRI von etwa 70 bis 90 abgebildet.
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Für
ein herkömmliches pharmakokinetisches/pharmakodynamisches
Display, welches in der klinischen Routine verwendet wird, wird
zur Ausführung der vorliegenden Erfindung die folgende
Konfiguration vorgeschlagen:
- 1. Anzeigen des
NSRI über der Zeit mit Vorhersagen für die Zukunft
basierend auf derzeitigen Medikamentendosierungen;
- 2. Anzeigen des NSRI nur mit hypnotischen Medikamenten (Annahme,
dass keine Opioide gegeben wurden und keine Interaktion vorliegt),
im Display kombiniert wie im obigen Punkt (selbe Achsen);
- 3. Anzeigen der Konzentration von hypnotischen Wirkstoffen (Blut/Endtidal
und Wirkort) in getrennten Achsen über der Zeit mit Vorhersagen über
die Zukunft;
- 4. Anzeigen der Konzentration eines oder mehrerer Opioide (Blut
und Wirkstoffort) in verschiedenen Achsen über der Zeit
mit Vorhersagen über die Zukunft;
- 5. Vorsehen der Möglichkeit, Marker, Balken und/oder
Linien für eine Individualisierung der Wirkstoffanzeige
einzufügen; und
- 6. Anzeigen einer Aufwach-Vorhersage (insbesondere Anzeigen
des voraussichtlichen Aufwachzeitpunkts).
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Sehr
hilfreich können ferner die möglichen Kombinationen
sein:
- 1. Anzeigen des hämodynamischen
Status über der Zeit (Pulsfrequenz, Blutdruck);
- 2. Anzeigen von bearbeiteten BEG-Parameter über der
Zeit (bspw. BIS, Entropie); und
- 3. Anzeigen von weiteren, narkoserelevanten Parametern des multidimensionalen
Patientenstatus über der Zeit.
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Die
erfindungsgemäßen Verfahren können jeweils
mit den Vorrichtungen gemäß der Ansprüche
9 und 27 sowie der Narkosevorrichtung, welche bspw. als Beatmungsgerät
ausgestaltet sein kann, umgesetzt werden. Da die oben beschriebenen
Vorteile ungeschmälert auch mit den erfindungsgemäßen
Vorrichtungen erzielt werden können, wird zur Vermeidung
von Wiederholungen an dieser Stelle ausdrücklich auf deren
oben stehende Diskussion verwiesen. Vorteilhafte Weiterentwicklungen
sind auch hier wiederum Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung
detaillierter erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche
Strukturen und/oder Komponenten bezeichnen. In der Zeichnung gilt:
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1 zeigt
eine schematisch vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einer Anzeigeeinrichtung;
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2 stellt
den Inhalt einer Anzeigevorrichtung einer beispielhaften erfindungsgemäßen
Ausführungsform dar;
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Darstellungsform; und
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4 zeigt
Werte des erfindungsgemäßen NSRI für
bestimmte intraoperative Ereignisse.
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1 stellt
schematisch vereinfacht eine erfindungsgemäße
Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Patienten dar.
Diese Vorrichtung 1 ist beispielhaft als eine Anästhesievorrichtung
ausgestaltet, wobei die Erfindung nicht auf eine Vorrichtung zur Überwachung
einer Anästhesie beschränkt ist. Die Vorrichtung 1 weist zwei
i.v.-Pumpen 3 und 5 für zwei Anästhetika
auf, wobei zumindest eine der Pumpen 3 und 5 zur
intravenösen Verabreichung auch als eine Einrichtung zur
Verabreichung eines volatilen Anästhetikums ausgestaltet
sein kann. Die Vorrichtung 1 weist ferner eine Schnittstelle 7 auf,
mittels welcher Eingaben über eine nicht dargestellte Tastatur,
eine Maus oder dergleichen gemacht werden können. Die Vorrichtung 1 weist
ferner ein Informationsmanagementsystem 9 auf, mittels
welchem eine Verbindung zwischen der Anästhesievorrichtung,
einem Krankenhausinformationssystem, einem Netzwerk und dergleichen
zur Bereitstellung von im Einzelfall relevanten Daten hergestellt
werden kann. In dieses Informationsmanagementsystem 9 fliesen
auch Daten aus den i.v.-Pumpen 3, 5 sowie von
der Schnittstelle 7 ein. Informationen bzw. Daten 11 über
die Dosierung eines ersten Anästhetikums mittels der i.v.-Pumpe 3 werden
in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 der 1 an ein
erstes pharmakokinetisches Modell 13 abgegeben. Informationen
bzw. Daten 15 über die Dosierung eines von der
i.v.-Pumpe 5 applizierten. zweiten Anästhetikums
werden an ein zweites pharmakokinetisches Modell 17 weitergeleitet.
Ein pharmakodynamisches Modell 19 erhält Informationen
bzw. Daten über den Namen, die Art oder die ID des verwendeten
ersten Anästhetikums, welches durch die i.v.-Pumpe 3 verabreicht
wird, sowie vergleichbare Daten 23 über das zweite,
von der i.v.-Pumpe 5 verabreichte Anästhetikum.
Die beiden pharmakokinetischen Modelle 13 und 17 sowie
das pharmakodynamische Modell 19 können ferner
demografische Daten 25 über den anästhesierten
Patienten erhalten. Diese demografischen Daten 25 können über
die Schnittstelle 7 eingegeben werden oder aber im Informationsmanagementsystem 9 gespeichert
und abrufbar vorliegen. Über die Schnittstelle 7 und/oder
das Informationsmanagementsystem 9 können ferner
klinische Beobachtungen 27 und andere Ereignisse zu einer
Darstellung in einem Display 29 weitergeleitet werden.
Das Display 29 weist hierzu eine Einrichtung 31 zum
Markieren bzw. Angeben des Eintritts von Ereignissen auf. Dem Display 29 ist
eine Speichereinrichtung 33 sowie eine Wiedergabeeinrichtung 35 angefügt.
Mittels des ersten pharmakokinetischen Modells 13 und des
zweiten pharmakokinetischen Modells 17 (welche um weitere Modelle
ergänzt werden können) können errechnete
oder prognostizierte Daten 37, 39 die Wirkortkonzentrationen
der verabreichten Medikamente betreffend an das Display 29 zur
Darstellung in einem konzentrationsbasierten Display 41 und/oder
in einem zeitbasierten Display 43 weitergegeben werden.
Vom pharmakodynamischen, Modell 19, welches Daten aus den
Modellen 13 und 17 erhält – siehe
den jeweils gestrichelt angedeuteten Datenstrom in der 1 –,
an das Display 29 weitergegebene Daten 45 dienen
zur Darstellung von Isobolen im Display 29, wie sie mit
Bezug auf 2 untenstehend erläutert
werden.
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2 zeigt
eine mögliche, erfindungsgemäße Darstellung
auf der Anzeigevorrichtung 29 einer erfindungsgemäßen
Oberwachungsvorrichtung. In einem oberen, mit I. bezeichneten Abschnitt
der Darstellung der 2, werden die Pulsfrequenz (HR,
Heart Rate), der mittlere arterielle Druck (MAP) sowie der end-exspiratorische
CO2-Partialdruck (etCO2) über
der Zeit (siehe Abschnitt VI.) abgebildet.
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Im
Abschnitt II. wird der BISTM als ein Maß für
die Hypnosetiefe über der Zeit dargestellt. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene
Index NSRI wird als Maß der Narkosetiefe im Abschnitt III.
in einer Skalierung zwischen 0 und 100 dargestellt. Die Konzentration
von Sevofluran über der Zeit wird im Abschnitt IV., die
Konzentration von Remifentanil in Abschnitt V. für den
Anästhesisten jeder Zeit gut erkennbar, dargestellt, wobei die
Angabe von Ce in [Vol%] oder [ng/ml] der Konzentration am jeweiligen
Wirkort entspricht.
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Die
Darstellung der 2 weist im Abschnitt VI. weitere,
mit Bezugszeichen 51, 53 und 55 markierte Ereignisse
auf, welche für jeweils unterschiedliche Ereignisse, wie
Hautschnitt, Intubation, etc. während der Narkose stehen
können. Ihre Anzeige im Kontext mit weiteren Informationen
wie Zeitverlauf, Dosierung der Medikamente, etc. können
dem Anästhesisten weitere wichtige Informationen und Zusammenhänge
liefern bzw. erklären.
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Wie
der rechten Seite der Darstellung der
2 unterhalb
der Markierung VII. zu entnehmen ist, können auch in die
Zukunft gerichtete Darstellungen bei der erfindungsgemäßen
Anzeige berücksichtigt werden. So ist in einem konzentrationsbasierten
Diagramm VIII. eine Konzentration von Sevofluran wie auch von Remifentanil
in einer Isobolen-Darstellung angegeben. Werte, welche in der Vergangenheit
liegen, sind hierbei fett markiert und tragen das Bezugszeichen
57.
Das momentane Konzentrationsverhältnis der beiden Anästhetika
(Sevofluran und Remifentanil) ist durch den Punkt mit Bezugszeichen
59 markiert.
Eine Vorausschau, welche Anästhetikakonzentrationen und
Reiztoleranzen in naher Zukunft (5 Minuten bzw. 10 Minuten) vorliegen
werden, ist durch den weniger fett markierten Verlauf
61 sowie
den mittels Pfeil
63 angedeuteten Trend für den
Anästhesisten gut erkennbar dargestellt. Bzgl. der Darstellung
VIII. wird zudem auf die ebenfalls beim Deutschen Patent- und Markenamt
anhängige
Patentanmeldung
mit der Anmeldenummer 10 2006 053 856.0-32 derselben Anmelderin
hingewiesen. Deren gesamter, diesbezüglicher Inhalt ist
durch Verweis somit Teil der vorliegenden Offenbarung.
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3 zeigt
zwei zusammengehörende Darstellungen von Anzeigen, welche
während der Narkose des unter der Bezeichnung „T01G0300"
anonymisierten Patienten entstanden sind. Die obere Darstellung
der
3 entspricht einer Darstellung, wie sie Gegenstand
der oben genannten Patentanmeldung der vorliegenden Anmelderin mit
der Nummer
10 2006 053 856.0-32 ist.
Zur Erläuterung wird daher an dieser Stelle auf die genannte
Anmeldung verwiesen. Die untere Darstellung in
3 gibt
den Verlauf (
65) des NSRI über die Dauer der Narkose
an.
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Der
unteren Darstellung sind ferner zwei schraffiert dargestellte Bänder 67 und 69 zu
entnehmen. Hierbei erstreckt sich das Band 67 von einem
NSRI von 20 bis zu einem NSRI von 50. Das Band 69 erstreckt
sich von einem NSRI von 70 bis einem NSRI von 90. Der mit 67 bezeichnete
Bereich stellt einen Bereich dar, in welchem 90 bis 50% der Patienten
in dieser Ausführungsform eine Laryngoskopie dulden. Der
Bereich 69 stellt einen Bereich dar, in welchem 90 bis
50% der Patienten auf ein Schütteln und lautes Ansprechen
nicht reagieren.
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4 zeigt
eine erfindungsgemäße Darstellung des NSRI für
bestimmte intraoperative Ereignisse, nämlich Intubation 71,
Hautschnitt 73 und Extubation 75 aus Anästhesien
von 35 Patienten, bei welchen Propofol zusammen mit Remifentanil
und Fentanyl gegeben wurde.
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Ein
erster, schraffiert dargestellter Bereich 77 (welcher dem
Bereich 69 der 3 entspricht) ist durch die
90%- sowie die 50%-TOSS (Toleranz gegenüber Schütteln
und lautem Ansprechen) begrenzt und zur leichteren Orientierung
des Anästhesisten prominent (z. B. in Farbe) auf dem Display
bzw. der Anzeigevorrichtung dargestellt. Dasselbe gilt für
einen zweiten, ebenfalls schraffiert dargestellten Bereich 79 (welcher
dem Bereich 67 der 3 entspricht),
welcher durch die 90%- und die 50%-TOL (Toleranz einer Laryngoskopie) begrenzt
ist.
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Mit
den Bezugszeichen 81, 83 und 85 sind
die Verteilungen des NSRI für drei Ereignisse 71, 73 und 75 über
die 35 Patienten angegeben.
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Die
Darstellung 87 stellt den NSRI-Verlauf 65 eines
mit „T24G0300" anonymisierten Patienten über der
Zeit dar.
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Die
vorliegende Erfindung gibt somit ein Verfahren zum Überwachen
eines anästhesierten Patienten sowie ein Verfahren zum
Bestimmen eines kombinierten Effekts verschiedener eingesetzter
Anästhetika an. Sie gibt ferner Vorrichtungen zur Ausführung
der erfindungsgemäßen Verfahren an.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004050717
B3 [0008]
- - DE 102006053856 [0062, 0063]