DE102008003237B4

DE102008003237B4 - Vorrichtung zur Steuerung der Sedierungstiefe eines maschinell beatmeten Patienten

Info

Publication number: DE102008003237B4
Application number: DE102008003237.9A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Schmidt
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2028-01-05
Also published as: DE102008003237A1; US8206341B2; US20090177181A1

Abstract

Vorrichtung zur Steuerung der Sedierungstiefe eines maschinell beatmeten Patienten mit – einem Beatmungsgerät (2), – einer Sensoranordnung (1) für die Erfassung von Atemvolumen und/oder Atemfrequenz des beatmeten Patienten, – einer Recheneinheit (5) für die Verrechnung der mit der Sensoranordnung (1) erfassten Messwerte zu Kennzahlen für die zeitliche Variabilität der Atemfrequenz und/oder des Tidalvolumens, – einer Medikamenteregeleinheit (3), – einer Medikamentedosiereinheit (4), – einem zentralen Steuergerät (6) mit gespeicherten Sollwerten für die zu dosierende Medikamentekonzentration in Abhängigkeit von einer vorgewählten Sedierungstiefe entsprechend der korrespondierenden zeitlichen Variabilität von Atemvolumen und/oder Atemfrequenz, wobei die Medikamenteregeleinheit (3) die Medikamentedosiereinheit (4) in Abhängigkeit von den in der Recheneinheit (5) zu Kennzahlen für die zeitliche Variabilität der Atemfrequenz und/oder des Tidalvolumens verrechneten erfassten Messwerten und den im zentralen Steuergerät (6) hinterlegten Klassifikations- oder Bewertungsregeln für Sedierungstiefen in Abhängigkeit von der gemessenen zeitlichen Variabilität von Atemfrequenz und/oder Atemvolumen eine vorgewählte Sedierungstiefe des Patienten einstellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Sedierungstiefe eines maschinell mittels eines Beatmungsgerätes beatmeten Patienten in der Intensivmedizin, das sind in der Regel die intensivmedizinischen Bereiche oder Abteilungen in Krankenhäusern.
Eine Anordnung und ein Verfahren zur Regelung eines nummerischen Wertes für die Patientenbeatmung mit einem überlagerten Regelkreis geht aus der DE 100 15 026 C2 hervor, wobei hier ein Anästhetikum im Anästhesiegasgemisch dosiert wird. Intensivmedizinisch maschinell beatmete Patienten erhalten neben schmerzstillenden Medikamenten auch Betäubungsmittel, das heißt Sedativa. Die Sedativa dienen dazu, maschinell beatmete Patienten ruhig zu stellen. Die Steuerung der Sedierungstiefe ist schwierig, weil zu tief sedierte Patienten langsamer genesen. Andererseits bedarf die Entwöhnung von der maschinellen Beatmung einer geringeren Sedierungstiefe. Neue medizinische Behandlungsrichtlinien empfehlen eine tägliche Unterbrechung bzw. Pausierung der Sedierung mit anschließendem Extubationstest. Darüber hinaus stellen die verbrauchten Sedativa einen erheblichen Kostenfaktor in der intensivmedizinischen Behandlung dar. Es ist also wünschenswert und deshalb Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren bereit zu stellen, mit deren Hilfe es möglich ist, die Sedierungstiefe zu messen und zu steuern.
In der DE 40 04 034 C2 wird ein Anästhesiebeatmungsgerät mit einem Atemkreislauf und Regelkreisen für Anästhesiegasbestandteile gezeigt. Das Anästhesiebeatmungsgerät wird dabei bei der Dosierung des Anästhesiegasbestandteils derart verbessert, dass eine geänderte Sollwertvorgabe in zeitoptimierte Weise einstellbar ist und der zugehörige Regler des Regelkreises an die Systemparameter des Atemkreislaufs selbsttätig adaptierbar ist. Dazu ist ein Trennschalter vorgesehen, der bei einer Einstellung eines neuen Sollwertes während einer vorbestimmten Zeitdauer in eine Öffnungsstellung schaltet und anschließend diese Stellgröße verzögert an der Dosiereinheit eingestellt wird. Aus einem zeitlichen Verlauf der Konzentration des Anästhesiegasbestandteils werden Einstellparameter für den Regler errechnet.
Die EP 1 082 056 B1 zeigt ein Gerät zur Linderung von Schmerzen bei Bewusstsein und Angstzuständen in Zusammenhang mit medizinischen und chirurgischen Eingriffen. Es ist ein Arzneimittelzuführungsregler vorgesehen, der einem Patienten während einer chirurgischen Maßnahme eine Arznei zuführt. Weiterhin ist ein Überwachungsgerät mit einem Sensor vorgesehen, der dazu eingerichtet ist, ein Signal zu erzeugen, welches wenigstens einen erfassten physiologischen Zustand des Patienten wiedergibt. Weiterhin ist ein Prozessor vorgesehen, welcher mit dem Überwachungsgerät und dem Arzneimittelzuführungsregler verbunden ist, in Abhängigkeit des vom Sensor bereitgestellten Signals, den Arzneimittelzuführungsregler in der Arzneimittelzuführung konservativ zu regeln, wenn die überwachten Daten außerhalb eines sicheren oder normalen Bereichs liegen.
In der DE 10 2004 050 717 B3 ist eine Anästhesievorrichtung gezeigt, die eine mengenmäßig einstellbare gesteuerte Zufuhr von wenigstens einem ersten und einem zweiten Anästhesiemittel ermöglicht. Dazu wird über eine pharmacokinetische Kompartiment-Modellrechnung aus fortlaufend zugeführten Daten der Mengen der applizierten Anästhesiemittel, deren jeweils aktuelle Konzentration an Wirkstoff ermittelt und gespeichert. Daraus wird für wenigstens einen zukünftigen Zeitpunkt eine Prognose berechnet. Diese Prognose wird auf einer Anzeigeeinrichtung graphisch zur Anzeige gebracht, wobei mit einem gesonderten Symbol die prognostizierten Konzentrationsdaten angezeigt werden. Mit den prognostizierten Konzentrationen kann durch Vergleich mit Konzentrationssollwerten auch automatisch auf die Zufuhr der Anästhesiemittel eingewirkt werden.
In dem Artikel: „Comparison of Kinetics of Sevoflurane and Isoflurane in Humans” (Anesthesia and Analgesia 1991; 72: 316–24, Autoren: Yasuda, Lockhardt, Eger, Weiskopf, Lui, Laster, Taheri, Peterson; International Anesthesia Research Society, 1991) werden die unterschiedlichen Löslichkeiten von Sevofluran und Isofluran mit ihren Auswirkungen dargestellt. Die Auswirkungen auf die alveoläre Konzentration bei Dosierungen von Isofluran oder Sevofluran wurden insbesondere hinsichtlich der Zeitkonstanten mittels eines Fünf-Kompartment-Modells der Lunge ermittelt. Als Ergebnis dieser Untersuchungen hat sich bestätigt, dass der Metabolismus von Sevofluran und Isofluran nicht wesentlich voneinander abweichen.
Die Lösung der Aufgabe erhält man für die Vorrichtung zur Steuerung der Sedierungstiefe mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Die Unteransprüche geben bevorzugte Aus- und Weiterbildungen der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 an.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren beruhen auf der Beobachtung, dass die Variabilität, also die Veränderlichkeit entsprechend der zeitlichen Schwankung der Atemfrequenz und/oder des Tidalvolumens von der Sedierungstiefe des Patienten abhängt. Ein tief sedierter Patient zeigt keine Variabilität in seinem Atemmuster, während ein wacher Patient eine hohe Variabilität in seinem Atemmuster aufweist. Da Sedierung speziell beim maschinell beatmeten Patienten erfolgt, kann das Atemmuster des Patienten direkt aus der im Allgemeinen in das Beatmungsgerät integrierten Atemvolumenstrommessung und dem daraus durch Integration über die Zeit abgeleiteten Atemvolumen ermittelt werden. Aus dem ermittelten Atemmuster des Patienten erhält man die zeitliche Variabilität von Atemfrequenz und/oder Atomvolumen, also Tidalvolumen. Über ein Steuergerät wird die Dosierung der Medikamente, speziell der Sedativa in einer Dosiereinheit, insbesondere in einer Infusionspumpe, angepasst. Mit einer Vorrichtung gemäß Hauptanspruch kann darüber hinaus durch ein optional im Steuergerät hinterlegtes zeitliches Profil die Sedierungstiefe im Tagesverlauf verändert werden. So ist zum Beispiel das automatische Wecken eines Patienten zu einem vorbestimmten Zeitpunkt möglich, so dass beispielsweise vor einer medizinischen Visite ebenfalls automatisch durch ein speziell vom Steuergerät geliefertes Signal ein automatischer Extubationstest durchgeführt werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, mittels der angegebenen Vorrichtung Qualitätskennzahlen an ein übergeordnetes Patientendatenverarbeitungssystem oder an eine übergeordnete Behandlungsplattform weiterzugeben, so dass einerseits der Behandlungsfortschritt dokumentiert werden kann und andererseits Qualitätsverbesserungen in der aktuellen Behandlung umgesetzt werden können.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Hilfe der einzigen Figur erläutert, die schematisch die Anordnung einer Vorrichtung zur Steuerung der Sedierungstiefe eines maschinell beatmeten Patienten zeigt.
Die dargestellte Anordnung zur Regelung der Sedierungstiefe weist zunächst ein an sich bekanntes Beatmungsgerät 2 und eine Sensoranordnung 1 zur Messung des Atemvolumenstroms eines Patienten und zur Bestimmung seines Tidalvolumens auf. Eine Medikamenteregeleinheit 3 dient zur Einstellung einer Medikamentedosiereinheit 4, speziell einer Infusionspumpe, für die aktuell dosierte Medikamentekonzentration einschließlich eines oder mehrerer Sedativa. Eine Recheneinheit 5 der Medikamenteregeleinheit 3 berechnet die zeitliche Variabilität des Tidalvolumens. Ein weiteres, zentrales Steuergerät 6, welches auch in Baueinheit mit der Medikamenteregeleinheit 3 ausgeführt sein kann, dient zur Steuerung der Sedierungstiefe des beatmeten Patienten. Mittels der Sensoranordnung 1 wird der Atemvolumenstrom des Patienten gemessen und aus dem Messwert durch Integration über die Zeit das Atemvolumen bestimmt. Aus diesem Tidalvolumen berechnet die Recheneinheit 5 die Variabilität des Tidalvolumens über einen vorbestimmten Zeitabschnitt und stellt diesen Messwert als Ist-Wert für die aktuelle Sedierungstiefe der Medikamenteregeleinheit 3 zur Verfügung. Abhängig von den im zentralen Steuergerät 6 hinterlegten Therapiedaten und entsprechend zugeordneten Therapieplänen wird der Medikamenteregeleinheit 3 die gewünschte Sedierungstiefe des Patienten entsprechend einer korrespondierenden, zu verabreichenden Medikamentekonzentration als Sollwert vorgegeben. Im zentralen Steuergerät 6 sind die jeweiligen Sedierungstiefen entsprechend den in der jeweiligen Klinik verwendeten Klassifikations- oder Bewertungsverfahren hinterlegt. Derartige Scoring-Verfahren sind beispielsweise:
Ramsay Sedation Scale (RSS), Sedation Agitation Scale (SAS), Motor Activity Assessment Scale (MAAS), Vancouver Interaction and Calmness Scale (VICS), Richmond Agitation Sedation Score (RASS), Cook-Palma Scale. Das zentrale Steuergerät 6 setzt diese Regeln in eine korrespondierende Tidalvolumenvariabilität um. So liegt beispielsweise für einen Cook-Palma-Wert von < 5 entsprechend einer Übersedierung die Tidalvolumenvariabilität unter 150. Typischerweise wird für intensivbeatmungspflichtige Patienten eine Sedierung nach der Ramsay Sedation Scale (RSS) von 2 bis 3 angestrebt. Das zentrale Steuergerät 6 übergibt die gewünschte Medikamenteförderrate an die Medikamenteregeleinheit 3. Für das als Sedativum häufig verwendete Medikament Propofol in einer 2%igen Lösung variiert die Medikamenteförderrate bei einer typischen Konzentration von 20 mg/ml und einer erlaubten Maximaldosis von 4,5 mg pro kg Körpergewicht und pro Stunde für einen Erwachsenen mit 70 kg Körpergewicht mittleren Alters zwischen 3,0 und 14 ml pro Stunde.
Die Medikamenteregeleinheit 3 weist einen PID-Regler auf und regelt die Medikamenteabgabe durch die Medikamentedosiereinheit 4 zum Patienten. Fällt die Tidalvolumen-Variabilität beispielsweise unter 150 und ist jedoch nur eine mittlere Sedierungstiefe gewünscht, so erniedrigt die Medikamenteregeleinheit 3 die Medikamenteabgabe, bis die gewünschte Sedierungstiefe erreicht ist. Für das Sedativum Propofol in 2%iger Lösung wird dann beispielsweise die Förderrate der Medikamentedosiereinheit 4 von 10 ml pro Stunde auf 5 ml pro Stunde abgesenkt. Entsprechend erhöht die Medikamenteregeleinheit 3 die Medikamenteabgabe bei zu hoher Tidalvolumen-Variabilität. Die Medikamenteförderrate der Medikamentedosiereinheit 4 wird jedoch nur bis auf die maximal zulässige, vorgegebene Förderrate erhöht, die bei der Regelung eingehalten wird. Bei Propofol in 2%iger Lösung ist die Dosis auf maximal 4,5 mg pro kg Körpergewicht und pro Stunde begrenzt.
Jeder Patient reagiert unterschiedlich auf Veränderungen der Sedierungstiefe mit einer Variabilität des Tidalvolumens. Bei der Induktion der Sedierung steuert das zentrale Steuergerät 6 zunächst nach Vorgabe des Arztes die Medikamentedosierung, ohne die Medikamenteregeleinheit 3 zu verwenden, bis die tatsächliche Sedierungstiefe der gewünschten Sedierungstiefe entspricht. Hierbei kann das zentrale Steuergerät 6 die Konvertierungskurve zwischen vorgegebener Sedierungstiefe und Tidalvolumen-Variabilität automatisch kalibrieren. Bei Erreichen der gewünschten Sedierungstiefe wird der Regelkreis mit der Medikamenteregeleinheit 3 geschlossen und die Förderrate der Medikamentedosiereinheit 4 wie oben beschrieben geregelt.
Der Begriff „Beatmungsgerät” umfasst auch Anästhesiegeräte.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung der Sedierungstiefe eines maschinell beatmeten Patienten mit – einem Beatmungsgerät (2), – einer Sensoranordnung (1) für die Erfassung von Atemvolumen und/oder Atemfrequenz des beatmeten Patienten, – einer Recheneinheit (5) für die Verrechnung der mit der Sensoranordnung (1) erfassten Messwerte zu Kennzahlen für die zeitliche Variabilität der Atemfrequenz und/oder des Tidalvolumens, – einer Medikamenteregeleinheit (3), – einer Medikamentedosiereinheit (4), – einem zentralen Steuergerät (6) mit gespeicherten Sollwerten für die zu dosierende Medikamentekonzentration in Abhängigkeit von einer vorgewählten Sedierungstiefe entsprechend der korrespondierenden zeitlichen Variabilität von Atemvolumen und/oder Atemfrequenz, wobei die Medikamenteregeleinheit (3) die Medikamentedosiereinheit (4) in Abhängigkeit von den in der Recheneinheit (5) zu Kennzahlen für die zeitliche Variabilität der Atemfrequenz und/oder des Tidalvolumens verrechneten erfassten Messwerten und den im zentralen Steuergerät (6) hinterlegten Klassifikations- oder Bewertungsregeln für Sedierungstiefen in Abhängigkeit von der gemessenen zeitlichen Variabilität von Atemfrequenz und/oder Atemvolumen eine vorgewählte Sedierungstiefe des Patienten einstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifikations- oder Bewertungsregeln auf Scoring-Verfahren beruhen, insbesondere Ramsay Sedation Scale (RSS), Sedation Agitation Scale (SAS), Motor Activity Assessment Scale (MAAS), Vancouver Interaction and Calmness Scale (VICS), Richmond Agitation Sedation Score (RASS), Cook-Palma Scale.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zentralen Steuergerät (6) zusätzlich Therapiedaten entsprechend individuellen Therapieplänen hinterlegt sind mit definierten priorisierten Sedierungstiefen für vorgegebene Zeitpunkte.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (1) im Beatmungssystem des Beatmungsgerätes (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (5) und die Medikamenteregeleinheit (3) als Baueinheit ausgeführt sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Medikamentedosiereinheit (4) eine Mikrofluidpumpe oder eine piezoelektrische Dosiereinheit ist.