DE102009025766A1

DE102009025766A1 - Personalisierte Fluidbewertung

Info

Publication number: DE102009025766A1
Application number: DE102009025766A
Authority: DE
Inventors: Joanne Lynn Wauwatosa Messerges
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2009-05-07
Publication date: 2009-12-24
Also published as: US20090281434A1; GB2459769B; GB0907660D0; US8128570B2; US20120101394A1; GB2459769A

Abstract

Es werden ein System und Verfahren zum Überwachen des Fluidstatus eines Patienten bereitgestellt. Das System (10) kann eine Patientenüberwachungseinrichtung (12) enthalten, die Blutdruckdaten (18) empfängt. Ein erstes Fluidmodell (20) empfängt die Blutdruckdaten (18), und ein personalisiertes Fluidmodell (30) wird aus der Anwendung der Blutdruckdaten (18) auf das erste Modell (20) abgeleitet. Eine Abschätzung des Patientenfluidstatus (28) kann aus dem personalisierten Fluidmodell (20) abgeleitet werden. Das Verfahren kann die Schritte der Messung eines ersten Blutdruckwertes (104), die Erzeugung eines personalisierten Fluidmodells, die Messung eines zweiten Blutdruckwertes, die Anwendung des zweiten Blutdruckwertes (118) auf das personalisierte Fluidmodell (120), und die Ableitung eines Schätzwertes des Fluidstatus des Patienten (122) beinhalten.

Description

GEBIET DER OFFENLEGUNG
Die vorliegende Offenlegung betrifft das Gebiet der Überwachung physiologischer Parameter von Patienten. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenlegung die indirekte Überwachung des Fluidstatus eines Patienten.
HINTERGRUND
In kritischen Behandlungs- und weiteren medizinischen Behandlungssituationen ist der Parameter des Fluidstatus ein zu überwachender wichtiger Parameter. Der Fluidstatus eines Patienten bezieht sich auf das Volumen oder die Änderung im Volumen des momentan im Kreislaufsystem des Patienten vorhandenen Blutes.
Eine Änderung in dem Blutvolumen des Patienten aufgrund von Hypervolämie oder überschüssigem Fluid, oder von Hypovolämie oder verringertem Fluidvolumen kann zu verschiedenen autonomen Reaktionen durch die Organsysteme des Patienten führen. Sobald Barorezeptoren eine Änderung in dem Fluidvolumen detektieren, ändert sich gleichzeitig die Organfunktion, um sich an die Zunahme oder Abnahme des Fluids anzupassen. Diese autonomen Reaktionen versuchen eine angemessene Körperfunktion in Reaktion auf die Änderung im Fluidvolumen aufrechtzuerhalten.
Eine weitere Auswirkung einer Änderung im Fluidvolumen ist der Einfluss auf pharmakokinetische und pharmakodynamische Modelle, die von Ärzten zur Bestimmung einer korrekten Medikamentendosierung, der sich ergebenden Medikamentenkonzentration im Körper und des Körperstoffwechsels der momentan in seinem System vorhandenen Medikamente verwendet werden.
Eine exemplarische Situation, in welcher der Fluidstatus des Patienten ein wichtiger physiologischer Parameter ist, ist der einer kritischen Behandlungssituation, wie z. B. während eines invasiven chirurgischen Eingriffs. Während eines derartigen chirurgischen Eingriffs muss der Anästhesist kontinuierlich die Vitalzeichen des Patienten überwachen, um die dem Patienten zuzuführende korrekte Medikamentenkonzentration zu ermitteln. Die die Patientenherzfrequenz, Temperatur, Blutdruck und Atemfrequenz beinhaltenden Vitalzeichen können alle durch die autonome Reaktion des Patienten auf eine Änderung im Fluidstatus beeinträchtigt werden. Diese Vitalzeichen sind alle für die Ermittlung der dem Patienten zuzuführenden korrekten Medikamentenkonzentrationen und Fluide wichtig. Dieses wird in einer Situation ausgeführt, in welcher der Patient deutliche Änderungen im Fluidstatus durchmachen kann. Quellen für eine Fluidstatusänderung beinhalten Blutung, Dehydrierung über Luft ausgesetzten Gewebe an der Operationsstelle, Urinproduktion und die Verabreichung von Kristalloide oder Kolloide enthaltenden intravenösen Fluiden.
Derzeitige Techniken für die Überwachung des Patientenfluidstatus sind wegen ihrer Komplexität, Ungenauigkeit oder Subjektivität eingeschränkt. Techniken, wie z. B. die Messung einer Kapillarnachfüllzeit (oder der Zeit, die es dauert, bis Blut in das Nagelbett nach Aufbringen eines Druckes zurückkehrt) sind subjektive und qualitative Bewertungen des Fluidstatus. Techniken, wie z. B. Transösophagales Echo, das Ultraschall nutzt, um eine Fluidbewegung in dem Brustraum zu überwachen, sind invasiv, insbesondere in Situationen, in welchen der Patient eine mechanische Beatmung benötigt. Alternativ kann eine Abschätzung des Fluidstatus ausgeführt werden, indem aktiv das gesamte in den und aus dem Patienten strömende Fluid aufgezeichnet wird. Diese Abschätzung ist arbeitsaufwendig und in ihrer Fähigkeit, zeitgerechte Fluidstatuswerte zu liefern, eingeschränkt.
KURZOFFENLEGUNG
Die vorliegende Offenlegung betrifft das Gebiet der Überwachung des Fluidstatus von Patienten. Ausführungsformen eines Systems zum Abschätzen des Fluidstatus eines Patienten werden hierin detaillierter beschrieben. In einer Ausführungsform empfängt eine Patientenüberwachungseinrichtung physiologische Daten des Patienten. Diese physiologischen Daten des Patienten werden in ein erstes Fluidmodell zur Kalibrierung des ersten Fluidmodells übertragen, um ein personalisiertes Fluidmodell auf der Basis der überwachten physiologischen Daten zu erzeugen. Das personalisierte Fluidmodell kann dann zur Ableitung einer Abschätzung des Patientenfluidstatus zu einem späteren Zeitpunkt oder Datum genutzt werden.
Ausführungsformen eines Verfahrens zum Abschätzen des Fluidstatus eines Patienten werden ebenfalls hierin offengelegt. Derartige Ausführungsformen können den Schritt des Erhalts eines Fluidmodells beinhalten. Anschließend wird ein erster Blutdruckwert gemessen. Das Fluidmodell und der erste Blutdruckwert werden dazu genutzt, um ein personalisiertes Fluidmodell für den Patienten zu erstellen. Anschließend wird ein zweiter Blutdruckwert gemessen und auf das personalisierte Fluidmodell angewendet. Schließlich wird ein Patientenfluidstatus-Schätzwert aus dem personalisierten Fluidmodell berechnet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Fluidbewertungssystems;
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Fluidmodells; und
3 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte in einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Erzeugen einer personalisierten Fluidbewertung darstellt.
DETAILLIERTE OFFENLEGUNG
Systolische Druckveränderung (SPV – systolic Pressure variation) ist ein physiologisches Phänomen, das in dem kontinuierlichen arteriellen Blutdruck eines Patienten zu finden ist, der eine Überdruckbeatmung (PPV – positive Pressure ventilation) erhält. Die PPV bewirkt eine zyklische Änderung in dem von dem Patient erfahrenen intrathorakalen Druck. Die Zunahme im intrathorakalen Druck während der Inhalation bewirkt eine Verringerung der linken ventrikularen Nachbelastung, durch Erhöhen des Druckgradienten zwischen der Aorta und dem systemischen Gefäßsystem. Diese Effekte schwächen sich ab, wenn der intrathorakale Druck während der Exhalation abnimmt. Der zusätzliche Druck verringert auch den venösen Rückfluß durch Verringern des Druckgradienten zwischen der Vena Cava und dem rechten Atrium. Der in dem überwachten arteriellen Blutdruck zu sehende Gesamteffekt besteht darin, dass eine Zunahme in dem systolischen, oder maximalen Blutdruck (Δ up) während Inhalationsphasen gefunden wird, während eine Abnahme in dem gemessenen systolischen Druck (Δ down) während der Exhalation gefunden wird.
Die Differenz zwischen dem gemessenen systolischen Druck während der Inhalation gegenüber der Exhalation ist die gemessene systolische Druckveränderung (SPV). Klinische Tests haben eine Korrelation zwischen der Änderung in der gemessenen SPV und einer Änderung in dem Fluidstatus des Patienten gezeigt. Typischerweise führt eine Verringerung in dem Fluidvolumenstatus des Patienten zu einer Zunahme in der gemessenen SPV. Obwohl die SPV in der vorliegenden Offenlegung verwendet wird, dürfte es sich verstehen, dass auch andere dynamische Druckvariable in alternativen Ausführungsformen verwendet werden können. Ein nicht-einschränkendes Beispiel einer weiteren dynamischen Druckvariablen, die verwendet werden kann, ist die einer Impulsdruckveränderung.
1 ist eine schematische Darstellung, die eine Ausführungsform eines Fluidbewertungssystems 10 darstellt. Das Fluidbewertungssystem 10 beinhaltet eine Patientenüberwachungseinrichtung 12. Die Patientenüberwachungseinrichtung 12 umfasst eine oder mehrere Patientenüberwachungseinrichtungen oder andere medizinische Vorrichtungen, die zum Behandeln von einem oder mehreren physiologischen Zuständen des Patienten verwendet werden. Die Patientenüberwachungseinrichtung 12 kann eine Blutdrucküberwachungseinrichtung 14 beinhalten oder damit verbunden sein, die den Patientenblutdruck überwacht. In einer Ausführungsform kann die Blutdrucküberwachungseinrichtung 14 eine Überwachungseinrichtung für den arteriellen Blutdruck, wie z. B. eine Katheter-Überwachungseinrichtung, sein, die in dem Körper des Patienten eingeführt ist und den Blutdruck des Patienten an irgendeiner von mehreren Stellen in dem Patientenkreislaufsystem detektiert. Diese Ausführungsform erzeugt ein physiologisches Signal, das von kontinuierlicher Art ist, sodass der momentane arterielle Blutdruck überwacht werden kann. Alternativ kann ein intermittierendes Signal, das den momentanen arteriellen Blutdruck des Patienten repräsentiert, bei jedem Zyklus des Signals erzeugt werden.
Die Patientenüberwachungseinrichtung 12 weist ferner Eingangssignale von einer Beatmungssteuerung 14 auf oder empfängt diese. Die Beatmungssteuerung 16 steuert die Anwendung einer mechanischen Beatmungsunterstützung für den Patienten. Die Steuerung 16 beliefert die Patientenüberwachungseinrichtung 12 mit Signalen, die die an den Patienten gelieferte Beatmungsunterstützung anzeigen. Alternativ kann die an den Patienten gelieferte Beatmungsunterstützung von einer anderen Quelle wie z. B. einem Handbeutel kommen und daher sollte das System 10 nicht ausschließlich auf Systeme mit einer mechanischen Beatmungseinrichtung beschränkt sein. Alternativ können die die an den Patienten gelieferte Beatmungsunterstützung anzeigenden Signale direkt oder indirekt von (nicht dargestellten) Druck- und/oder Flußssensoren kommen, die in dem mit dem Patienten verbundenen (nicht dargestellten) Beatmungskreislauf angeordnet sind.
In einer Ausführungsform ist die Patientenüberwachungseinrichtung 12 mit wenigstens einem weiteren medizinischen Gerät verbunden. Das wenigstens eine weitere medizinische Gerät kann die Blutdrucküberwachungseinrichtung 14 oder die Beatmungsvorrichtung 16 sein, kann aber jedes andere medizinische Gerät zur Erfassung von physiologischen Daten des Patienten sein. Das wenigstens eine zusätzliche medizinische Gerät kann ferner eine (nicht dargestellte) Benutzereingabevorrichtung sein, welches ein Arzt zur Eingabe von Patientendaten nutzen kann.
Die Patientenüberwachungseinrichtung 12 liefert einen Messwert der aus dem Signal aus der Blutdrucküberwachungseinrichtung 14 gewonnenen SPV 18 des Patienten an ein Fluidmodell 20. Alternativ kann der Blutdruck des Patienten an das Fluid modell 20 geliefert werden, bei dem die SPV abgeleitet werden kann. Das Fluidmodell 20 kann jede Art von Fluidmodell sein, das für die derzeit offengelegte Anwendung gemäß Kenntnis eines Fachmanns auf dem Gebiet als geeignet erachtet wird. Exemplarische Ausführungsformen des Fluidmodells 20 werden hierin später im Detail diskutiert. In einigen Ausführungsformen empfängt das Fluidmodell 20 auch zusätzliche patientenspezifische Information 22 aus der Patientenüberwachungseinrichtung 12. Die zusätzliche patientenspezifische Information 22 kann in einigen Ausführungsformen Maschineneinstellungen, wie z. B. eine Anzeige der Anwendung von Überdruckbeatmung enthalten; oder andere von der Patientenüberwachungseinrichtung 12 gemessene physiologische Parameter, wie z. B. einen gemessenen aktuellen Patientenfluidstatus, die Atemfrequenz oder Herzfrequenz.
In einem Vorgabemodus kann das Fluidmodell 20 annehmen, dass sich der Patient in einem normovolämischen Zustand befindet. Das Fluidmodell 20 kann auch Fluidzustandsdaten 24 empfangen. Die Fluidzustandsdaten 24 können einen Patientenfluidzustand anzeigen, der nicht normovolämisch ist. In diesen Fällen würden die Fluidzustandsdaten 24 (welche ein Messwert eines aktuellen Patientenfluidvolumens sein können) in das Fluidmodell 20 mit einbezogen, um den aktuellen Patientenfluidzustand genauer wiederzugeben.
Das Fluidmodell 20 kann auch mit einer physiologischen Datenbank 26 verbunden sein. Die physiologische Datenbank 26 enthält historische physiologische Daten des Patienten. Eine derartige physiologische Datenbank 26 kann einen elektronischen medizinischen Datensatz (EMR) eines Patienten enthalten oder kann Information bezüglich zusätzlicher physiologischer Tests enthalten, die vor kurzem an dem Patienten durchgeführt worden sind. Der Patienten-EMR kann demographische Information über den Patienten und weitere medizinische historische Infor mation enthalten. Die physiologische Datenbank 26 liefert an das Fluidmodell 20 zusätzliche patientenspezifische Information 22, wie z. B. aktuelle Patientenmedikationen, welche Blutverdünnungs- oder Blutgerinnungsmittel beinhalten können; eine physiologische Prädisposition für einen speziellen Fluidstatus, wie z. B. Hämophilie; patientendemographische Information; oder Information über die medizinische Historie des Patienten, die dazu beitragen können, den aktuellen Fluidstatus des Patienten anzuzeigen und/oder dazu beitragen kann, das Fluidmodell zu personalisieren.
Das Fluidmodell 20 empfängt einige oder alle von den vorstehend beschriebenen Eingaben und nutzt diese Eingaben, um Personalisierungskonstanten 28 zu erzeugen, die in dem Fluidmodell 20 verwendet werden, um die Anwendung des Fluidmodells 20 auf den physiologischen Zustand des spezifischen Patienten speziell anzupassen. Ein personalisiertes Fluidmodell 30 wird unter Verwendung des Fluidmodells 20 und der Personalisierungskonstanten 28 erzeugt. Die Personalisierungskonstanten 28 können konstante Werte oder Algorithmen sein, die die Physiologie des Patientenkreislaufsystems genauer als das allgemeinere Fluidmodell 20 beschreiben. Die Personalisierungskonstanten 28 können detailliertere Definitionen von Widerständen, Induktanzen und Nachgiebigkeiten in dem Patientenkreislaufsystem definieren. Das personalisierte Fluidmodell 30 liefert somit eine genauere Modelldarstellung der Eigenschaften des patienteneigenen Kreislaufsystems.
In einer Ausführungsform kann das personalisierte Fluidmodell 30 mit der Patientenüberwachungseinrichtung 12 über eine Personalisierungskonstanten-Aktualisierungseinrichtung 32 verbunden sein. Mit der Zeit können sich die physikalischen Eigenschaften des Patienten-Herzkreislaufsystems ändern. Änderungen an dem Widerstand und/oder der Nachgiebigkeit des Pati enten-Herzkreislaufsystems können aufgrund einer Verschlechterung in dem Patientengesundheitszustand, der Einführung neuer Medikamente in das Patientensystem, des Verlustes von Fluid durch den Patienten oder vieler weiterer physiologischer Gründe für eine Änderung in den Herzkreislaufeigenschaften zustande kommen. Die Personalisierungskonstanten-Aktualisierungseinrichtung 32 empfängt zusätzliche patientenspezifische Information 34 aus der Patientenüberwachungseinrichtung 12 und verwendet diese zusätzliche patientenspezifische Information 34, um Personalisierungskonstantenaktualisierungen 36 an das personalisierte Fluidmodell 30 zu liefern. Die Personalisierungskonstantenaktualisierungen 36 tragen zur Sicherstellung bei, dass das personalisierte Fluidmodell 30 über der Zeit eine genaue Darstellung des Herzkreislaufsystems des Patienten bleibt.
Eine Fluidstatusabschätzung beginnt, wenn aktuell gesammelte SPV-Daten 18 aus der Patientenüberwachungseinrichtung 12 an das Fluidmodell 30 übertragen werden. Die Übertragung der Daten kann automatisch oder von einem Arzt initiiert erfolgen. Das personalisierte Fluidmodell wendet dann diese neu erfassten Daten auf die Personalisierungskonstanten 28 oder die Personalisierungskonstantenaktualisierungen 36 und die Gleichungen des personalisierten Fluidmodells 30 an. Die Anwendungen der SPV-Daten 18 auf das personalisierte Fluidmodell 30 führen zu einer Ausgabe einer Fluidstatusabschätzung 38. Die Fluidstatusabschätzung 38 kann entweder als eine Abschätzung eines Patientenblutvolumens oder eine Abschätzung einer relativen Änderung im Blutvolumen durchgeführt und dargestellt werden. Die Fluidstatusabschätzung 38 wird dem Arzt visuell dargestellt. Die Fluidstatusabschätzung 38 kann auf einer graphischen Anzeige dargestellt werden oder durch einen Drucker ausgedruckt werden. Die Fluidstatusabschätzung 38 kann einen Arzt in Textform unter Verwendung einer E-Mail oder SMS-Nachrichtenübertragung präsentiert werden.
In einer Ausführungsform wird die Fluidstatusabschätzung 38 unter Anwendung einer Kurvenanpassungs- oder Fehlerbeschränkungstechnik ausgeführt, um das personalisierte Fluidmodell 30 zur Anpassung an die gleichzeitig überwachte SPV 18 ”abzustimmen”. Eine Fluidstatus-Abschätzungskomponente des personalisierten Fluidmodells 30 wird angepasst, bis die SPV des personalisierten Fluidmodells 30 mit der der gleichzeitigen Überwachung SPV 18 übereinstimmt. Der angepasste Fluidstatus, der mit der Anpassung des personalisierten Fluidmodells SPV an die gleichzeitig überwachte SPV 18 übereinstimmt, wird als die Fluidstatusabschätzung 38 ermittelt.
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines in Verbindung mit dem hierin offengelegten Fluidbewertungssystem 10 verwendeten Fluidmodells 40. Das Fluidmodell 40 ist schematisch als ein Schaltkreis mit mehreren Schaltkreisblöcken dargestellt, die in Reihe und/oder parallel geschaltet sind, um das Herzkreislaufsystem des Patienten zu repräsentieren. Die Komponentenblöcke des Fluidmodells 40 umfassen das Rechtsherz 42, welches den rechten Vorhof und den rechten Ventrikel beinhaltet, das Lungengefäßsystem 44, die Lungen 46, das Linksherz 48, welches den linken Vorhof und den linken Ventrikel beinhaltet, die Aorta 50, das Arteriengefäßsystem 52 und das Venengefäßsystem 54. Jeder von den Komponentenblöcken weist einen oder mehrere Kondensatoren, Induktoren oder Widerstände auf, die die physiologischen Eigenschaften von jedem der Komponentenblöcke in dem Herzkreislaufsystem des Patienten modellieren. Jeder Komponentenblock enthält auch eine oder mehrere Fluß- und/oder Druckangaben, wobei jede von diesen den Blutstrom (f) und den Blutdruck (B) in der zugeordneten physiologischen Komponente in dem Patienten angibt.
Wie vorstehend erwähnt, wird während einer PPV ein zusätzlicher Druck auf den Brustraum des Patienten aufgebracht. Dieses führt zu Änderungen in den hämodynamischen Eigenschaften in dem Herzkreislaufsystem des Patienten. In dem Fluidmodell 40 wird die Anwendung einer PPV auf den Patienten durch die Hinzufügung von Spannungsquellen (P_T) zu jeder von den physiologischen Komponenten des Patienten dargestellt, die sich in dem Brustraum 56 befinden. Für die zyklische Änderung des intrathorakalen Drucks repräsentative Spannungswellenformen können auf jede von diesen Spannungsquellen P_T aufgebracht werden. Diese Spannungswellenformen können modifiziert werden, sodass sie genau den intrathorakalen Druck wiedergeben, der auf der Basis der auf den Patienten ausgeübten mechanischen Belüftung und/oder der physiologischen Eigenschaften des Patienten wie z. B. der Brustwandnachgiebigkeit erzeugt wird.
Gemäß Darstellung in 2 ist das Fluidmodell 40 ein Beispiel des in dem zuvor beschriebenen Fluidbewertungssystem 10 verwendeten Fluidmodells 20. Wie vorstehend erwähnt, kann durch Auflösung nach einer oder mehreren von den Variablen im Fluidmodell 40 und Ersetzen dieser durch Personalisierungskonstanten das Fluidmodell 40 personalisiert werden, um genauer die physiologischen Eigenschaften dieses speziellen Patienten wiederzugeben. Somit kann das Fluidmodell modifiziert werden, um das personalisierte Fluidmodell 30 zu erzeugen.
Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, liefert die Personalisierungskonstanten-Aktualisierungseinrichtung 32 aktualisierte Personalisierungskonstanten 36 an das personalisierte Fluidmodell 30. Obwohl diese Aktualisierungen von physiologischen Daten enthalten können, wie sie sich in der Modifikation von einer oder mehreren von den Personalisierungskonstanten ergeben würden, kann eine weitere Art von Aktualisierung eine physiologische Änderung sein, die dem personalisierten Fluidmodell hinzugefügt werden muss. Eine derartige physiologische Änderung kann die einer Blutung eines Patienten beinhalten, welche durch eine simulierte Blutungskomponente 58 dargestellt werden kann. Die simulierte Blutungskomponente 58 wird mit den geeigneten Widerstands-(R_b) und Fluß-(F_b)-Werten so modelliert, dass ein Patient modelliert wird, der aktiv Blut mit einer bekannten Geschwindigkeit (F_b) verliert. Eine derartige Hinzufügung zu dem Fluidmodell 40 trägt ferner dazu bei, genauer den aktuellen Fluidstatus des Patienten wiederzugeben.
Ebenso kann eine simulierte Infusionskomponente 60 dem Fluidmodell so hinzugefügt werden, dass sie die bekannte Infusion von Fluid in das Herzkreislaufsystem des Patienten mit einer bekannten Flußgeschwindigkeit wiedergibt. Somit kann die simulierte Infusionskomponente einen Widerstand (R_t) bei einem bekannten Fluß (F_t) wie bei der simulierten Blutungskomponente 58 enthalten, und die Hinzufügung einer simulierten Infusionskomponente 60 kann dazu beitragen kann, eine genauere Wiedergabe und sich daraus ergebende Abschätzung des aktuellen Fluidstatus des Patienten zu liefern.
Um das Fluidmodell 40 mit der gemessenen SPV aus dem Patienten zu korrelieren, müssen die korrekte Lage und die physiologische Komponenten für die SPV-Messung in dem Fluidmodell 40 lokalisiert sein. Oft wird der arterielle Blutdruck mittels eines Katheters aus der Aorta des Patienten erfasst. Somit stimmt beispielsweise für exemplarische Zwecke diese Druckstelle mit dem Bezugspunkt 62 überein, der sich in der Aortakomponente 50 des Fluidmodells 40 befindet.
Somit kann der Druck an dem Bezugspunkt 62 in zwei Arten in Verbindung mit dem Fluidmodell 40 verwendet werden. Erstens kann das Fluidmodell 40 in einer prädiktiven Weise verwendet werden, um den kontinuierlichen Blutdruck und somit die an der Aorta gemessene SPV für einen Patienten, welcher eine spezifische Menge eines Blutverlustes erleidet, abzuschätzen. Alternativ kann der gemessene kontinuierliche Blutdruck des Patienten den variablen Wert des Druckes an dem Bezugspunkt 62 ersetzen, und das Modell kann dazu verwendet werden, den Blutverlust oder personalisierte Konstanten abzuschätzen.
Wenn der Fluidverlust des Patienten unbekannt ist, wird dann das Fluidmodell 40 darauf abgestimmt, einen Wert für das verringerte Volumen des Blutes in dem Herzkreislaufsystem zu ermitteln, oder kann dafür abgestimmt werden, die Abflußgeschwindigkeit des Blutverlustes in der simulierten Blutungskomponente 58 zu identifizieren.
Obwohl das Fluidmodell 40 in einer exemplarischen Weise genutzt wurde, sind die Fluidmodelle, wie sie in dem hierin offengelegten System und Verfahren eingesetzt werden, nicht auf das offengelegte spezifische Fluidmodell 40 beschränkt. Das verwendete Fluidmodell kann signifikant mehr oder weniger komplex als das exemplarische Fluidmodell 40 sein. Jedes von den Fluidmodellen könnte, wie dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist, in Ausführungsformen abhängig von der von dem Modell gewünschten Spezifität und den verfügbaren bekannten Eingangsgrößen, die dem Modell hinzugefügt werden, um das Modell für den Patienten zu personalisieren, geeignet sein.
3 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Bereitstellen einer personalisierten Fluidbewertung 100 darstellt.
Zuerst wird bei dem Schritt 102 ein Fluidmodell erhalten. Das Fluidmodell kann lokal in einem Gerät gespeichert sein, das in Verbindung mit dem offengelegten Verfahren verwendet wird. Alternativ kann das Fluidmodell an einer entfernten Stelle gespeichert sein, sodass das Fluidmodell in dem Schritt 102 über eine Kommunikationsplattform, wie z. B. das Internet, Telekommunikation oder ein IT-Netzwerk erhalten werden muss. In noch einer weiteren Ausführungsform kann das Fluidmodell physisch eingegeben oder durch den Arzt am Beginn der Durchführung des Verfahrens 100 definiert werden.
Anschließend werden Patientenblutdruckdaten im Schritt 104 erfasst. Typischerweise sind diese Blutdruckdaten kontinuierliche Blutdruckdaten, wie sie über einen Arterienkatheter erhalten werden. Alternativ werden die Blutdruckdaten intermittierend erfasst, aber in regelmäßigen Intervallen mit einer relativ häufigen Rate (d. h. 0,1 Hz oder mehr). In einer exemplarischen Ausführungsform sind die erfassten Blutdruckdaten kontinuierliche Blutdruckdaten, die sich wenigstens einen Atmungszyklus hinweg erstrecken. Die im Schritt 104 erfassten Blutdruckdaten umfassen ferner eine Ermittlung der aus den erfassten Blutdruckdaten erhaltenen Patienten-SPV.
Die im Schritt 104 erfassten Blutdruckdaten werden dann auf das Fluidmodell im Schritt 106 angewendet. In alternativen Ausführungsformen wird der erste zusätzliche Patienteninformationsparameter außerhalb der im Schritt 104 erfassten Patientenblutdruckdaten erhalten. Diese zusätzliche Patienteninformation wird im Schritt 110 erfasst. Die im Schritt 110 erhaltenen ersten physiologischen Daten können eine Identifikation beinhalten, ob der Patient eine Überdruckbeatmung erhält oder nicht, eine Anzeige des Luftwegedruckes, der dem Patienten zugeführt wird, die demographische Information des Patienten, medizinische Historie oder überwachte physiologische Parameter oder Maschineneinstellungen. Alternative Arten der ersten zusätzlichen Patienteninformation, die bei dem Schritt 110 er fasst werden, können eine Messung der Patientenbrustwandnachgiebigkeit, Information bezüglich der aktuell von dem Patienten erhaltenen Medikamente oder andere Information bezüglich bereits existierender Zustände des Patienten beinhalten. Die erste zusätzliche Patienteninformation kann durch dieselbe Patientenüberwachungseinrichtung erhalten werden, die die Patientenblutdruckdaten erfasst, oder kann von einer anderen Vorrichtung erhalten werden oder manuell durch den Arzt eingegeben werden.
Im Schritt 106 werden alle von dem im Schritt 104 und optional im Schritt 110 erfassten Daten auf das im Schritt 102 erhaltene Fluidmodell angewendet. Durch Anwenden der erfassten Daten auf das Fluidmodell werden spezielle Werte in dem Fluidmodell so definiert, dass sie den aktuellen Fluidstatus und physiologischen Zustand des Patienten repräsentieren. Diese definierten Werte werden als Personalisierungskonstanten bezeichnet. Das Endergebnis der Anwendung der erfassten Daten auf das Fluidmodell im Schritt 106 besteht in der Erzeugung eines personalisierten Fluidmodells im Schritt 112. Das im Schritt 112 erzeugte personalisierte Fluidmodell beinhaltet die Personalisierungskonstanten, die abgeleitet worden sind, um den Status und den physiologischen Zustand des Patienten auf der Basis der im Schritt 104 und/oder Schritt 110 erfassten Daten genauer wiederzugeben.
Anschließend kann in optionalen Schritten zweite zusätzliche Patienteninformation im Schritt 114 erhalten werden. Diese zweite zusätzliche Patienteninformation kann zu einem späteren Zeitpunkt oder Datum insbesondere zu einem Zeitpunkt oder Datum nahe an dem erhalten werden, an dem die personalisierte Fluidbewertung erwünscht ist. Die im Schritt 114 erhaltene zweite zusätzliche Patienteninformation wird dann im Schritt 116 verwendet, um das im Schritt 112 erzeugte personalisierte Fluidmodell zu aktualisieren. Dieses stellt einen Vorteil dahingehend dar, dass das im Schritt 112 erzeugte personalisierte Fluidmodell im Schritt 116 aktualisiert wird, um Änderungen in dem Fluidstatus oder dem physikalischen Zustand des Patienten zu berücksichtigen, die seit der Erzeugung des personalisierten Fluidmodells im Schritt 112 aufgetreten sind. Die Einbeziehung dieser Änderungen in den Fluidstatus oder physiologischen Zustand kann dazu beitragen, die Genauigkeit der in den Ausführungsformen des hierin offengelegten Verfahrens erzeugten personalisierten Fluidbewertung zu verbessern.
Anschließen werden unabhängig davon, ob das im Schritt 112 erzeugte personalisierte Fluidmodell oder das im Schritt 116 aktualisierte personalisierte Fluidmodell verwendet werden, im Schritt 118 neue Patientenblutdruckdaten erfasst. Die neuen Patientenblutdruckdaten reflektieren am genauesten den physiologischen Status des Patienten zu dem Zeitpunkt, an dem die personalisierte Fluidbewertung gewünscht ist. Die neu erfassten Blutdruckdaten können auch eine Ermittlung der Blutdruck-SPV beinhalten.
Anschließend werden im Schritt 120 die neu erfassten Blutdruckdaten auf das personalisierte Fluidmodell entweder aus dem Schritt 112 oder optional dem Schritt 116 angewendet. Durch die Einführung der neu erfassten Blutdruckdaten in das personalisierte Fluidmodell, kann das Fluidmodell dazu genutzt werden, einen Schätzwert des aktuellen Blutvolumens des Patienten und/oder eine Blutvolumenänderung auf der Basis des gemessenen Blutdruckes und der SPV abzuleiten. Somit wird im Schritt 122 ein Schätzwert des Patientenfluidstatus erzeugt.
Die neuen Blutdruckdaten werden auf das personalisierte Fluidmodell im Schritt 120 durch Vergleichen eines Sollwertes der Blutdruck-SPV der neu erfassten Blutdruckdaten angewendet.
Das personalisierte Fluidmodell wird dann modifiziert, um den Patientenfluidvolumenstatus einzustellen, um die Soll-SPV an die aktuell gemessene SPV unter Verwendung einer Kurvenanpassungs- oder Fehlerbegrenzungstechnik anzugleichen. Eine derartige Kurvenanpassungs- oder Fehlerbegrenzungstechnik, die in dem Vergleich der Soll- und gemessenen SPV-Werte verwendet werden kann, ist die einer Technik eines minimalen quadratischen Fehlers. Der Fluidstatus des personalisierten Fluidmodells wird angepasst, bis die Soll-SPV und die neu erfasste SPV übereinstimmen. Der in dem personalisierten Fluidmodell verwendete Fluidstatus ist, wenn eine Anpassung erzielt ist, der im Schritt 122 erzeugte geschätzte Fluidstatus für den Patienten.
Einige Ausführungsformen des hierin offengelegten Systems und Verfahrens können nur durch die Verwendung eines Computers implementiert werden. Derartige Ausführungsformen können durch die Verwendung eines auf einem computerlesbaren Mediums gespeicherten computerlesbaren Codes implementiert werden. Derartiger computerlesbarer Code kann Module oder Unterprogramme definieren, die den Schritt einer Ausführungsform des hierin offengelegten Verfahrens durchführen. In derartigen computerimplementierten Ausführungsformen kann der technische Effekt des hierin offengelegten Systems und Verfahrens der der Bereitstellung einer personalisierten Fluidbewertung auf der Basis von einem oder mehreren leicht gewinnbaren physiologischen Parametern eines Patienten sein.
Ausführungsformen des offengelegten Systems und Verfahrens können ferner den Vorteil der Erzeugung nur eines Fluidstatus-Anzeigeparameters bereitstellen, der dazu genutzt werden kann, die Patientenfluidstatus-Überwachungstechniken zu normieren. Derartige Ausführungsformen können den Vorteil der Bereitstellung einer Anzeige des Fluidstatus in einer weniger invasiven Weise als in einigen zuvor implementierte Techniken bereitstellen. Hierin offengelegte Ausführungsformen können auch den Vorteil der Erzeugung einer schnellen und genauen Bewertung eines Patientenfluidstatus bereitstellen, die für den Arzt nicht arbeitsintensiv ist.
Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart offen zu legen und um auch jedem Fachmann auf diesem Gebiet die Ausführung und Nutzung der Erfindung zu ermöglichen. Der patentierbare Schutzumfang der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegen, wenn sie Strukturelemente aufweisen, die sich nicht von der wörtlichen Beschreibung der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber der wörtlichen Beschreibung der Ansprüche enthalten.
Verschiedene Alternativen und Ausführungsformen werden als innerhalb des Schutzumfangs der nachstehenden Ansprüche liegend betrachtet, welche insbesondere den Erfindungsgegenstand der vorliegenden Offenbarung darstellen und beanspruchen.
Es werden ein System und Verfahren zum Überwachen des Fluidstatus eines Patienten bereitgestellt. Das System 10 kann eine Patientenüberwachungseinrichtung 12 enthalten, die Blutdruckdaten 18 empfängt. Ein erstes Fluidmodell 20 empfängt die Blutdruckdaten 18, und ein personalisiertes Fluidmodell 30 wird aus der Anwendung der Blutdruckdaten 18 auf das erste Modell 20 abgeleitet. Eine Abschätzung des Patientenfluidstatus 28 kann aus dem personalisierten Fluidmodell 20 abgeleitet werden. Das Verfahren kann die Schritte der Messung eines ersten Blutdruckwertes 104, die Erzeugung eines personalisierten Fluidmodells, die Messung eines zweiten Blutdruckwertes, die Anwendung des zweiten Blutdruckwertes 118 auf das personalisierte Fluidmodell 120, und die Ableitung eines Schätzwertes des Fluidstatus des Patienten 122 beinhalten.

10: Fluidbewertungssystem
12: Patientenüberwachungseinrichtung
14: Blutdrucküberwachungseinrichtung
16: Mechanische Beatmungssteuerung
18: SPV
20: Fluidmodell
22: Patienteninformation
24: Fluidstatusdaten
26: Physiologische Datenbank
28: Personalisierungskonstanten
30: Personalisiertes Fluidmodell
32: Konstantenaktualisierungseinrichtung
34: Patienteninformation
35: Benutzereingabevorrichtung
36: Personalisierungskonstantenaktualisierungen
38: Blutvolumenabschätzung
40: Fluidmodell
42: Rechtsherz
44: Lungengefäßsystem
46: Lungen
48: Linksherz
50: Aorta
52: Arteriengefäßsystem
53: Venengefäßsystem
56: Brustraum
58: Simulierte Blutungskomponente
60: Simulierte Transfusionskomponente
62: Simulierte Aortenblutdruckmessung
100: Verfahren
102: Schritt der Erzielung eines Fluidmodells
104: Schritt der Erfassung von BP-Daten
106: Schritt der Anwendung der erfassten Daten
108: Schritt der Erfassung erster Hämo-Daten
110: Schritt der Erfassung physikalischer Daten
112: Schritt der Erzeugung eines personalisierten Fluidmodells
114: Schritt der Erzielung physikalischer Daten
116: Schritt der Aktualisierung des personalisierten Fluidmodells
118: Schritt der Erfassung von Patienten-Blutdruckdaten
120: Schritt der Anwendung neuer Blutdruckdaten auf das Fluidmodell
122: Schritt der Erzeugung eines Patientenblutvolumenschätzwertes

Claims

Verfahren zum Abschätzen des Fluidstatus eines Patienten, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Erhalten eines ersten Fluidmodells (20); Erfassen erster Blutdruckdaten (18) von dem Patienten; Erzeugen eines personalisierten Fluidmodells (30) für den Patienten, indem das Fluidmodell (20) dafür kalibriert wird, die ersten Blutdruckdaten (18) wiederzugeben; Erfassen zweiter Blutdruckdaten (18); Anwenden der erfassten zweiten Blutdruckdaten (18) auf das personalisierte Fluidmodell (30); und Erzeugen eines abgeschätzten Patientenfluidstatus (38).
Verfahren nach Anspruch 1, welcher ferner den Schritt des Erhalts erster zusätzlicher Patienteninformation (22) aufweist, wobei das personalisierte Fluidmodell (30) den ersten Blutdruckwert (18) und die erste zusätzliche Patienteninformation (22) wiedergibt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die ersten Blutdruckdaten (18) erste dynamische Blutdruckdaten und die zweiten Blutdruckdaten (18) zweite dynamische Blutdruckdaten sind.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste zusätzliche Patienteninformation eine Anzeige (22) der Anwendung einer Überdruckbeatmung für den Patienten ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Fluidmodell (20) wenigstens eine Personalisierungskonstante (28) aufweist, und der Schritt der Erzeugung des personalisierten Fluidmodells (30) die Ableitung des Wertes von wenigstens einer Personalisierungskonstante beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Wert der Personalisierungskonstante (28) unter Verwendung der ersten zusätzlichen Patienteninformation (22) und der ersten Blutdruckdaten (18) abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Personalisierungskonstante (28) ein mathematischer Wert eines Parameters aus dem Fluidmodell (20) ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Personalisierungskonstante (28) ein physiologischer Nachgiebigkeitswert ist.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit den Schritten: Erhalten zweiter zusätzlicher Patienteninformation (34); Ableiten wenigstens einer aktualisierten Personalisierungskonstante (36) aus der zweiten zusätzlichen Patienteninformation (34); und Anwenden der wenigstens einen aktualisierten Personalisierungskonstante (36) auf das personalisierte Fluidmodell (30).
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die ersten Blutdruckdaten (18) erste systolische Druckveränderungsdaten umfassen und die zweiten Blutdruckdaten (18) zweite systolische Druckveränderungsdaten umfassen.