DE102010048519A1

DE102010048519A1 - Gerät zur Therapie von peripheren Durchblutungsstörungen im Bereich der unteren Extremitäten

Info

Publication number: DE102010048519A1
Application number: DE201010048519
Authority: DE
Inventors: Ivo Buschmann; Eva Buschmann
Original assignee: Charite Universitaetsmedizin Berlin
Current assignee: Antepuls De GmbH
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2030-10-15
Also published as: WO2012048895A9; WO2012048895A2; WO2012048895A3; DE102010048519B4

Abstract

Die Erfindung betrifft Geräte zur Therapie von peripheren Durchblutungsstörungen im Bereich der unteren Extremitäten, sowie ein Computerprogramm für ein derartiges Gerät. Eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines derartigen ”Antepulsationsgerätes” umfasst mehrere unabhängig voneinander inflationierbare Manschetten (104) für jede zu behandelnde Extremität; und eine Steuerungseinheit (110) zur Ansteuerung der Manschetten (104). Die Steuerungseinheit (110) ist ausgebildet, um die Manschetten (104) derart anzusteuern, dass ein in der Extremität von proximal nach distal fließender Blutstrom antegrad verstärkt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Geräte zur Diagnostik und Therapie von peripheren Durchblutungsstörungen im Bereich der unteren Extremitäten, sowie ein Computerprogramm für ein derartiges Gerät.
Stand der Technik
Bei der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit (pAVK), umgangssprachlich als Schaufensterkrankheit bezeichnet, sind die Arterien der Beine eingeengt, meist aufgrund von Atherosklerose (Verengung der Gefäße). Betroffene können starke Schmerzen beim Laufen haben, so dass keine längeren Strecken mehr zurückgelegt werden können. Im fortgeschrittenen Stadium kann eine Amputation erforderlich werden. Ein akuter Verschluss einer betroffenen Arterie kann lebensbedrohlich sein.
Neben Verhaltensänderungen und medikamentöser Behandlung sind interventionelle und operative Therapiemethoden bekannt. Es kann bspw. eine Gefäßaufdehnung mittels Angioplastie (invasive Katheterintervention) durchgeführt werden oder es können operativ die Gefäße ”ausgeschält” werden. Eine Behandlung kann. auch die Anlage von Bypässen beinhalten. Diese Verfahren sind invasiv und daher mit entsprechender Belastung für den Patienten sowie großem Aufwand und hohen Kosten verbunden.
Zur Behandlung von Patienten mit bekannter koronarer Herzkrankheit – ebenfalls einer atherosklerotisch bedingten Gefäßkrankheit – steht neben invasiven Therapien die extrakorporale Gegenpulsation als nicht-invasive Therapieoption zur Verfügung. Die Therapie basiert auf einer Beeinflussung des flussinduzierten kollateralen Gefäßwachstums (Arteriogenese). Eine kritisch erhöhte Schubspannung in den Arterien bewirkt ein Wachstum von kleinen Umgehungsarterien, die sich zu funktionellen natürlichen Bypässen ausbilden (Buschmann, I. R., Lehmann, K., le Noble, F., "Physics meets molecules: Is modulation of shear stress the link to vascular prevention?" Circ. Res. 2008 Mar 14; 102(5):510–2). Das kollaterale Gefäßwachstum kann durch eine Erhöhung des Blutflusses stimuliert werden; genau genommen wird die Stimulation durch eine Erhöhung der Scherrate bzw. des RPSI (”Relative Peak Shear Increase”, maximale Beschleunigung geteilt durch mittlere Geschwindigkeit) bewirkt, die auf die Endothelzellen wirkt, vgl. Buschmann Ivo R.; Busch Hans-Jörg; Mies Günter; Hossmann Konstantin-Alexander "Therapeutic induction of arteriogenesis in hypoperfused rat brain via granulocyte-macrophage colony-stimulating factor", Circulation 2003; 108(5):610–5. Die Erhöhung der Wandschubspannung wird therapeutisch durch die Anwendung einer extrakorporalen Gegenpulsation erreicht. Bspw. mittels einer sog. Herzhose werden die Beingefäße durch Manschetten in der Diastole rhythmisch zusammengepresst. Es entsteht bei jedem Puls ein Blutvolumenschub, der im Gefäßsystem bei wiederholter Anwendung zum Wachstum von natürlichen Bypässen führt.
Die Herzhose gehört zu der allgemeinen Klasse externer Gegenpulsationsgeräte bzw. ”ECP”-Geräte (”External Counterpulsation” ECP, ”Enhanced External Counterpulsation” EECP, ”Pneumatic External Counterpulsation” PECP). Diese Geräte bewirken eine Inflation der Manschetten auf hydraulischem oder pneumatischem Wege, d. h. durch Befüllen bzw. Aufpumpen. Die Inflation erfolgt in der Diastole, und erfolgt von distal nach proximal, d. h. der Blutfluss wird von unten (Fuß, Unterschenkel) über die Mitte (distaler Oberschenkel) nach oben (proximaler Oberschenkel und Gesäß) unterstützt. Hierdurch wird eine Volumenverschiebung von (arteriellem) Blutfluss (inkl. eines Geschwindigkeitimpulses) in Richtung Herz bewirkt sowie ein vermehrtes venöses Angebot an das rechte Herz durch Auspressen der venösen Bein- und Beckenstrombahn. Die ECP-Geräte werden außer zur Behandlung der koronaren Herzkrankheit auch zur Behandlung der Herzschwäche (i-schämische Herzinsuffizienz) sowie Angina Pectoris eingesetzt. Zur Behandlung der Schaufensterkrankheit sind ECP-Geräte nicht zugelassen.
Ein Einsatz von Gegenpulsationsgeräten wurde auch zur Behandlung der peripheren Durchblutungsstörung pAVK oder von Lymphödemen untersucht. Auch hier werden Manschetten um die Beine gelegt, bspw. um die Unterschenkel. Die Manschetten werden dann zyklisch in der Diastole befüllt, wobei die Befüllung von distal nach proximal erfolgt. Henry M., Amor M., Beyar I. et al., "Clinical experience with a new nitinol self-expanding stent in peripheral artery disease", Journal of Endovasc. Surg. 1996; 3: 369–79, diskutieren, dass ein Einsatz von ECP-Geräten bei der pAVK nicht schädlich ist, aber nur begrenzte Behandlungserfolge erzielt. Wenn überhaupt ein Effekt auftritt, dann nur über die systemische Verbesserung der Endothelfunktion, die sich auch in der Peripherie wiederspiegelt. Nachteilig kann sich auch auswirken, dass bei einer Unterversorgung des Unterschenkels die Beine (insbesondere der Unterschenkel) noch zusätzlich komprimiert werden.
Darstellung der Erfindung
Es besteht Bedarf an einem nicht-invasiven Therapiegerät zur nachhaltigen Behandlung peripherer Durchblutungsstörungen, insbesondere der peripheren arteriellen Durchblutungsstörung pAVK, im Bereich der unteren Extremitäten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Gerät zur Therapie von peripheren Durchblutungsstörungen im Bereich der unteren Extremitäten, mit mehreren unabhängig voneinander inflationierbaren Manschetten für jede zu behandelnde Extremität; und einer Steuerungseinheit zur Ansteuerung der Manschetten; wobei die Steuerungseinheit ausgebildet ist, um die Manschetten derart anzusteuern, dass ein in der Extremität von proximal nach distal fließender Blutstrom antegrad verstärkt wird.
Die Manschetten können derart zur Anordnung entlang der Extremität vorgesehen sein, dass mindestens eine Manschette als proximale Manschette und mindestens eine Manschette als distale Manschette bezogen auf den Patientenkörper fungiert. Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gerätes kann beispielsweise über je eine Gesäß-, Oberschenkel- und Unterschenkelmanschette für ein linkes bzw. rechtes Bein verfügen. Dann ist die Gesäßmanschette als proximale Manschette, und die Unterschenkelmanschette als distale Manschette anzusehen. Eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gerätes verfügt über eine Gesäß-, proximale Oberschenkel-, distale Oberschenkel-, Unterschenkel- und Unterschenkel-/Fußmanschette. Hierbei wären bspw. die Gesäß- und proximale Oberschenkelmanschette als proximale Manschetten anzusehen und die distale Oberschenkel-, Unterschenkel- sowie Unterschenkel-/Fußmanschetten als distale Manschetten. Bei wieder anderen Ausführungsformen wird die Unterschenkelmanschette weggelassen; so ist beispielsweise bei kritischer Extremitäten-Ischämie die Anwendung einer Unterschenkel- und/oder Fuß-/Unterschenkelmanschette kontraindiziert.
Die Steuerungseinheit kann ausgebildet sein, um eine Manschetteninflation mindestens während einer Systole anzusteuern. Bei einer Ausführungsform wird eine Manschetteninflation spätsystolisch und frühdiastolisch angesteuert. Bei dieser oder einer anderen Ausführungsform ist die Steuerungseinheit insbesondere ausgebildet, um die systolische Manschetteninflation einer proximalen Manschette anzusteuern. Zusätzlich kann eine diastolische Manschetteninflation oder -deflation derselben und/oder einer oder mehrere anderer Manschetten angesteuert werden.
Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gerätes verfügt über eine Mehrzahl proximaler Manschetten (pro Extremität). Hierbei kann die Steuerungseinheit ausgebildet sein, um die Mehrzahl proximaler Manschetten in der Systole in einer Reihenfolge von proximal nach distal anzusteuern. Sind etwa eine Gesäß- und eine proximale Oberschenkelmanschette als proximale Manschetten vorgesehen, so steuert die Steuerungseinheit bei einer Ausführungsform zunächst die Gesäßmanschette, dann die proximale Oberschenkelmanschette spätsystolisch und ggf. frühdiastolisch zur Inflationierung an.
In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gerätes ist die Steuerungseinheit ausgebildet, um während der Systole gleichzeitig mit der Ansteuerung mindestens einer proximalen Manschette auch mindestens eine distale Manschette derart anzusteuern, dass die distale Manschette einen Unterdruck auf die Extremität ausübt, um den einfließenden Blutstrom zu unterstützen. Wird beispielsweise eine Gesäß- und Oberschenkelmanschette spätsystolisch angesteuert für eine Manschetteninflation, kann gleichzeitig eine Unterschenkelmanschette angesteuert für eine Entleerung angesteuert werden.
Bei einer Ausführungsform ist die Steuerungseinheit ausgebildet, um während einer Diastole eine Manschetteninflation anzusteuern, um einen venösen Abfluss zu unterstützen. Eine Ansteuerung kann bspw. mid- bis spätdiastolisch erfolgen. Bei der Manschette kann es sich um distale, aber auch um proximale Manschetten handeln. Die Manschette kann so angesteuert werden, dass im Vergleich zu dem in der systolischen Herzzyklusphase applizierten Druck ein geringerer Druck appliziert wird. Bei einer Mehrzahl angesteuerter Manschetten kann die Steuerungseinheit ausgebildet sein, um diese in einer Reihenfolge von distal nach proximal anzusteuern. Wird die oder jede distale Manschette in der Systole nicht im unterstützenden Unterdruckmodus betrieben, kommt diese Manschette (falls vorhanden) lediglich im Lymphdrainage-Modus insbesondere in der Diastole zum Einsatz, vorzugsweise mit niedrigeren Drücken als bei ECP-Geräten appliziert werden, und auch niedrigeren Drücken als erfindungsgemäß in der Systole appliziert werden.
Bei bestimmten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gerätes ist die Steuerungseinheit derart ausgebildet, dass eine systolische und eine diastolische Ansteuerung einer oder mehrerer Manschetten jeweils nach einem vorgegebenen herzzyklusbezogenen Zeitschema erfolgt, wobei das Schema für die systolische Ansteuerung sich von dem Schema für die diastolische Ansteuerung unterscheidet. Ein derartiges Schema kann etwa vorsehen, dass nicht bei jedem Herzzyklus, sondern nur bei jeder 2., 3., etc. Systole oder Diastole eine Ansteuerung erfolgt.
Diese oder andere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Geräte können über mindestens einen Sensor zur Vermessung eines Blutstromes in der unteren Extremität zur Anpassung der Ansteuerung in Echtzeit verfügen. Hierbei kann es sich etwa um einen RPSI (”Relative Peak Shear Increase”)-Sensor, einen SRI(”Shear Rate Imaging”)-Sensor, und/oder einen Volumendrucksensor für die unteren Extremitäten, bspw. Zehen, handeln. Für weitere Information zur RPSI- bzw. SRI-Detektion wird auf die WO 2010/072416 (Buschmann et al.) verwiesen.
Bestimmte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Geräte können für den Betrieb in einer Klinik vorgesehen sein, wobei einzelne Komponenten des Gerätes verteilt über mehrere Hardwareeinheiten implementiert sein können. Andere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Geräte sind für die Heimanwendung vorgesehen, wobei alle Komponenten des Gerätes kompakt auf einer Hardwareeinheit bzw. in oder in Zuordnung zu einem Gehäuse vorgesehen sind. Während die Steuerungseinheit eines für den Klinikbetriebes vorgesehenen Gerätes zur Durchführung komplexer Messungen, einer Vielzahl unterschiedlicher Behandlungsabfolgen, etc. ausgebildet sein kann, kann die Steuerungseinheit eines Heimgerätes einfacher ausgeführt sein und kann bspw. nur zur Steuerung (Speicherung, Konfiguration) weniger Behandlungsprogramme oder nur eines einzigen Behandlungsprogramms ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Computerprogramm für eine Steuerungseinheit eines Gerätes zur Therapie von peripheren Durchblutungsstörungen im Bereich der unteren Extremitäten vorgeschlagen, wobei das Gerät mehrere unabhängig voneinander inflationierbare Manschetten für jede zu behandelnde Extremität aufweist. Die Steuerungseinheit ist, basierend auf dem Computerprogramm, ausgebildet, um die Manschetten derart anzusteuern, dass ein in der Extremität von proximal nach distal fließender Blutstrom antegrad verstärkt wird, wenn das Computerprogramm auf der Steuerungseinheit ausgeführt wird.
Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Datenträger gespeichert sein, bspw. einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Medium in oder in Zuordnung zu einer programmierbaren Computereinrichtung wie der obengenannten Steuerungseinheit oder einer CD-ROM, DVD oder einem USB-Stick. Zusätzlich oder alternativ kann das Computerprogramm zum Herunterladen auf eine derartige programmierbare Computereinrichtung bereitgestellt werden, zum Beispiel über ein Datennetzwerk wie das Internet oder eine Kommunikationsverbindung wie etwa eine Telefonleitung und/oder eine drahtlose Verbindung.
Erfindungsgemäß wird weiterhin die Verwendung eines Gerätes zur Therapie von Durchblutungsstörungen, beispielsweise eines ECP-Gerätes, vorgeschlagen, wobei dieses Gerät über mehrere unabhängig voneinander inflationierbare Manschetten für eine untere Extremität, und eine Steuerungseinheit zur Ansteuerung der Manschetten verfügt. Die Steuerungseinheit wird hierbei zur Ansteuerung der Manschetten so konfiguriert, bspw. programmiert, dass ein in der Extremität von proximal nach distal fließender Blutstrom antegrad verstärkt wird.
Bei Ausführungsformen erfindungsgemäßer Geräte ändert sich gegenüber bekannten Geräten die Inflation von Manschetten an Gesäß und Beinen: Bei bekannten Geräten werden die Manschetten während der Diastole in der Reihenfolge Unterschenkel, Oberschenkel, und Gesäß mit stets vergleichsweise hohem Druck befüllt. Bei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Gerätes erfolgt hingegen eine Ansteuerung während der Systole. Bei einigen dieser Ausführungsformen kann eine Manschetteninflation sowohl während der Diastole als auch während der Systole erfolgen. Die Manschetten können in anderer Reihenfolge befüllt werden, als dies bei bekannten Geräten der Fall ist. Zusätzlich oder alternativ kann ein hierbei applizierter Druck während verschiedener Herzzyklusphasen unterschiedlich sein. So kann ein Druck im Vergleich zum Stand der Technik niedrig sein (in einem arteriellen Bereich), etwa während der Systole, und nochmals niedriger (in einem venösen/lymphatischen Bereich), etwa während der Diastole. Bei bestimmten Ausführungsformen werden distale Manschetten etwa systolisch ergänzend so angesteuert, dass sie einen (intermittierenden) Unterdruck auf die Extremität ausüben (Vakuumfunktion). Der Zweck besteht hierbei in der Induzierung einer Erhöhung des Kollateralgradienten durch eine Kombination aus Antepulsation und Unterdruck.
Ausführungsformen erfindungsgemäßer Geräte können für eine Indikation einer Durchblutungsstörung der unteren Extremitäten zum Einsatz kommen. Die Geräte sind für eine externe Stimulierung vorgesehen. Erfindungsgemäße Gerate können somit als ”externe Ante-Pulsationsgeräte” bezeichnet werden. Erfolgt beispielsweise eine sequentielle Manschetteninflation von proximal nach distal, handelt es sich hierbei um eine Inflationsrichtung, die zu derjenigen bekannter (ECP-)Geräte entgegengesetzt ist. Mit anderen Worten, bei einer erfindungsgemäßen Manschetteninflation von proximal nach distal wird ein Blutstrom in Blutflussrichtung beschleunigt, es wird also der Einstrom in die untere Extremität erhöht. Dadurch soll eine Schub- bzw. Scherspannungserhöhung in der betroffenen Extremität induziert werden, um dort durch die Scherspannungserhöhung selbst sowie die Erhöhung der Volumenflussspulsatilität ein Kollateralwachstum auszulösen (Arteriogenese, d. h. Entstehung von natürlichen Bypässen bspw. nach Gefäßverengung bzw. -verschluss).
Anders als bei bekannten, durch einen Herzzyklus getriggerten Geräten, sind Ausführungsformen erfindungsgemäßer Geräte so konfiguriert, dass eine Manschetteninflation zumindest auch spätsystolisch und frühdiastolisch durchgeführt wird (also in einer anderen Herzzyklusphase), d. h. die Ante-Pulsation wird spätsystolisch und frühdiastolisch durchgeführt. Bei diesen oder anderen Ausführungsformen kann außerdem mit niedrigeren Drücken gearbeitet werden. Zeitgleich zur etwa durch eine Becken- bzw. Gesäß- und eine Oberschenkelmanschette ausgeübten Ante-Pulsation kann optional der Einstrom in den Unterschenkel und Fuß durch einen an die dortigen Manschetten angelegten Unterdruck bzw. ein Vakuum (”Unterdruckkabine”) weiter erhöht werden. Durch den Unterdruck entfaltet sich das Gefäßbett und der beschleunigte Blutstrom kann besser in das Gewebe perfundieren, da sich der transkollaterale Druckgradient noch weiter erhöht.
Ergänzend zu der hier skizzierten Ante-Pulsation kann eine Fuß- und/oder Unterschenkelmanschette und ggf. eine distale Oberschenkelmanschette von distal nach proximal mit einem geringeren Druck befüllt werden. Hierdurch kann der venöse und lymphatische Abstrom erhöht werden, so dass sich der Druckgradient zwischen der arteriellen/arteriokapillären und der venösen/lymphatischen Strombahn erhöht. Höherer Druck während der Inflation kann hier mit Unterdruck/Vakuum während der Ante-Pulsation wechseln. Die Inflationszeitintervalle können wie auch die Ante-Pulsation auf die Herzaktion abgestimmt sein, jedoch muss nicht während jedes Herzzyklus eine Aktion erfolgen, sondern etwa nur während jedes 2., 3., etc. Zyklus.
Vorteile der Erfindung
Bei bekannten ECP-Geräten werden zur Behandlung koronarer Herzerkrankungen die Manschetten ausschließlich während der Diastole in der Reihenfolge Unterschenkel, Oberschenkel, Gesäß befüllt (inflationiert). Bei anderen Erkrankungen wie etwa der pAVK ist ein derartiger Mechanismus nach bisher vorherrschender Meinung kontraindiziert. Überraschenderweise zeigt sich, dass etwa bei einer pAVK die erkrankten unteren Extremitäten ebenfalls von einer Schubspannungserhöhung profitieren können, wobei allerdings statt der bekannten Gegenpulsation die hier beschriebene, erfindungsgemäße Antepulsation zum Einsatz kommen muss. Somit unterscheiden sich bestimmte Ausführungsformen erfindungsgemäßer (Antepulsations-)Geräte von bekannten ECP-Geräten beispielsweise dadurch, dass die eigentliche Antepulsations-Ansteuerung während der Systole erfolgt, d. h. nicht in der Diastole; und/oder dadurch, dass die Manschetten bei der Antepulsation von proximal nach distal aufgepumpt werden, während bei der Gegenpulsation eine Mehrzahl vorhandener Manschetten in der Reihenfolge von distal nach proximal aufgepumpt werden; und/oder dadurch, dass die bei der Antepulsation zur Anwendung kommenden Drücke kleiner sind als bei der Gegenpulsation.
Ausführungsformen erfindungsgemäßer Geräte ermöglichen eine Erhöhung der Schub- bzw. Scherspannung und/oder eine Erhöhung des arteriolären, arterio-arterio oder arteriovenösen Druckgradienten in betroffenen Extremitäten. Hierdurch kann die Arteriogenese angeregt werden, was nach wiederholtem Training zu einer Verbesserung der Durchblutung und Durchblutungsreserve der Becken- und Beinstrombahnen und/oder zu einer Verbesserung des lymphatischen und/oder venösen Abstroms führen kann.
Ausführungsformen erfindungsgemäßer Geräte ermöglichen somit ein nicht-invasives, passives Training, das gegenüber invasiven Verfahren die Belastung des Patienten reduziert und Kosten spart. Die Behandlung mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Gerät kann somit zu einer verbesserten Proliferation von Kollateralen führen (Kollateralarterienproliferation), zu einer Verbesserung der Mikrozirkulation und Gewebeversorgung, d. h. etwa einer Verbesserung der Gewebeoxygenierung, einer Verminderung einer endothelialen Dysfunktion, einer Verbesserung der Perfusion, einer Verbesserung der arteriellen Einstroms- und/oder des venösen/lymphatischen Abstroms.
Das Training basiert auf externer, bspw. hydraulischer oder pneumatischer Stimulation. Ergänzend zu der hier beschriebenen Ante-Pulsation kann auch die Gegen-Pulsation (ECP) zum Einsatz kommen. Neben einer Berücksichtigung der Herzaktion kann die Steuerung auf einer RPSI- bzw. SRI-Detektion basieren, womit eine weitere Individualisierung und ggf. verbessertes Behandlungsergebnis erreicht werden kann.
Die ggf. ergänzende Integration einer intermittierenden Unterdruckausbildung (”Vakuum”, ggf. auch EKG-getriggert oder mit Perioden von 1:3, 1:4 oder langer appliziert) kann in einer Entfaltung des Gefäßsystems und des Gewebes resultieren; hierdurch wird der Ein- und Abstrom in die Mikrozirkulation erleichtert. Dieser Modus kann bspw. in fortgeschrittenem Krankheitsstadium, etwa mit Auftreten von Ulcera (Gewebedefekten), appliziert werden.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren, von denen zeigt:
1 in einer schematischen Übersichtsdarstellung eine therapeutische Situation, bei der ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gerätes zur Anwendung kommt;
2 eine schematische Darstellung der an einer unteren Extremität eines Patienten angelegten Manschette des Gerätes aus 1;
3 in Form eines funktionalen Blockschaltbildes eine schematische Darstellung der Steuerungseinheit des Gerätes aus 1 mit Peripherie;
4 in Form eines Flussdiagramms eine Arbeitsweise der Steuerungseinheit aus 3; und
5 in Form einer Tabelle eine Veranschaulichung der von der Steuerungseinheit der 3 befolgten Zeitschemata bei der Ansteuerung der Manschetten.
6 unterschiedliche Kombinationen von Zeitschemata für Antepulsation.
Darstellung von Ausführungsbeispielen der Erfindung
1 zeigt in Form einer schematischen Übersicht ein Ausführungsbeispiel 100 eines erfindungsgemäßen Geräts zur Therapie von peripheren Durchblutungsstörungen im Bereich der unteren Extremitäten eines Patienten 102. Das Gerät 100 umfasst eine Mehrzahl Manschetten 104, Verbindungsleitungen 106, einen Generator 108 sowie eine hier in Form einer Bedienkonsole angedeutete Steuerungseinheit 110.
Das Gerät 100 kann beispielsweise auf pneumatischer Basis arbeiten (bei anderen Ausführungsbeispielen arbeitet das erfindungsgemäße Gerät auf hydraulischer Basis), wobei eine Manschetteninflation bzw. -deflation durch die Zu- bzw. Abführung von Luft bewirkt wird. In diesem Fall umfassen die Verbindungsleitungen 106 Luftzu- bzw. -ableitungen, welche die Luft vom Generator 108 in die Manschetten 104 drücken, bzw. aus den Manschetten ablassen. Je nach dem Inflations- oder Deflationszustand der Manschetten 104 üben diese einen Druck bzw. Unterdruck auf den durch die entsprechende Manschette abgedeckten Bereich der unteren Körperhälfte bzw. unteren Extremität (Gesäß, Oberschenkel, Unterschenkel, Fuß) des Patienten 102 aus. Bei anderen Ausführungsbeispielen arbeitet das Gerät mindestens teilweise auf hydraulischer Basis, wobei statt Luft eine Fluidum, etwa eine Flüssigkeit wie Wasser, als Ansteuerungsmedium (Inflations- bzw. Deflationsmedium) zum Einsatz kommt. Die Manschetten 104 können entsprechend beispielsweise einen Flüssigkeitskern in Luft oder in einer Gelhülle oder sonstigem Fluidum aufweisen.
Wie in 1 durch die Mehrzahl an Zuleitungen 106 angedeutet, sind die Manschetten 104 unabhängig voneinander ansteuerbar, d. h. eine bestimmte Manschette kann unabhängig von anderen Manschetten inflationiert (aufgeblasen), deflationiert (ablassen des Ansteuerungsmediums) oder in einem konstanten Zustand gehalten werden. Werden gleichzeitig beide unteren Extremitäten eines Patienten behandelt, können einander entsprechende Manschetten am linken bzw. rechten Bein unter Umständen durch eine zumindest teilweise gemeinsame Verbindungsleitung angesteuert werden. Ob eine synchrone Therapie beider Extremitäten indiziert ist, muss allerdings im Einzelfall entschieden werden. Eine Gesäß- bzw. Beckenmanschette umfasst häufig das gesamte Gesäß bzw. Becken des Patienten und kann daher gemeinsam für die beiden unteren Extremitäten vorgesehen sein.
Die Steuerungseinheit 110 steuert die inflationierende bzw. deflationierende Betätigung des Generators 108 unabhängig voneinander für jede der Verbindungsleitungen 106, und steuert somit die Manschetten 104 an.
2 veranschaulicht genauer Lage und Anordnung der Manschetten 104 des Gerätes 100 aus 1. Die Manschetten 104 umfassen bei dem hier diskutierten Ausführungsbeispiel eine Gesäß- bzw. Beckenmanschette 202, eine proximale Oberschenkelmanschette 204, eine distale Oberschenkelmanschette 206, eine (proximale) Unterschenkelmanschette 208, sowie eine (distale) Fuß-/Unterschenkelmanschette 210. Ist neben der angedeuteten ersten unteren Extremität 212 des Patienten 102 auch dessen zweite untere Extremität (nicht gezeigt) zu behandeln, können den Manschetten 204–210 entsprechende Manschetten vorhanden sein, die durch Steuerungseinheit 110 und Generator 108 separat ansteuerbar sein können. Somit wären zur Behandlung der beiden unteren Extremitäten des Patienten 102 jeweils vier Oberschenkel- bzw. Unterschenkelmanschetten, sowie eine gemeinsame Beckenmanschette erforderlich, zusammen also neun Manschetten. Andere Konfigurationen mit weniger oder mehr Manschetten sind ebenfalls möglich. So können an einer Extremität wie in 2 gezeigt 5 Manschetten vorgesehen sein, während an einer anderen Extremität eine geringere oder größere Zahl an Manschetten vorgesehen ist.
3 zeigt in Form eines schematischen Blockschaltbildes funktionale Komponenten der Steuerungseinheit 110 des Gerätes 100 aus 1. Die Steuerungseinheit 110 verfügt über einen Prozessor 302 sowie eine Mehrzahl an Timer bzw. Taktgebern 304.
Die Steuerungseinheit 110 ist zur Verarbeitung von Eingaben durch Bedienpersonal über eine Eingabeeinheit 306, beispielsweise eine Tastatur, ausgebildet. Ausgaben der Steuerungseinheit 110 erfolgen beispielsweise auf eine Anzeigeeinheit 308, etwa einen Bildschirm. In oder in Zuordnung zu der Steuerungseinheit 110 liegt eine Speicherkomponente 310 vor, bei der es sich um eine permanente und/oder wiederbeschreibbare elektronische Speicherkomponente wie etwa eine Festplatte, eine DVD oder CD-ROM nebst Laufwerk, USB-Stick, einen entfernt von der Steuerung 110 etwa in einem Netzwerk vorgesehenen Speicher(bereich), etc. handeln kann.
In der Steuerungseinheit 110 sind nur drei Taktgeber 304 eingezeichnet, jedoch könnten entsprechend der in 2 gezeigten Anzahl Manschetten fünf Taktgeber vorgesehen sein. Nachdem ein Taktgeber 304 vom Prozessor 302 initialisiert (auf eine bestimmte Zeitlage und/oder Frequenz eingestellt) und aktiviert worden ist, triggert dieser Taktgeber 304 den Generator 108. Das kann etwa beinhalten, dass der Taktgeber in regelmäßigen Abständen Steuersignale an den Generator 108 gibt, woraufhin dieser über eine entsprechende der Verbindungsleitungen 106 eine entsprechende Manschette ansteuert. Die Steuersignale der Taktgeber können etwa eine Inflation, Deflation oder ein Zustands-Haltesignal betreffen. Eine Ansteuerung des Generators 108 kann auch direkt vom Prozessor 302 erfolgen, etwa um die zu applizierenden Drücke zu verändern, zur Aktivierung/Deaktivierung des Generators, etc.
Während in der nachfolgenden Diskussion angenommen wird, dass jede der fünf in 2 dargestellten Manschetten einzeln angesteuert werden kann, werden bei anderen Ausführungsbeispielen mehrere an einer Extremität angelegte Manschetten gemeinsam angesteuert. Bei einer Abwandlung könnten etwa die Manschetten 202 und 204 gemeinsam angesteuert werden (d. h. über einen gemeinsame Verbindungsleitung mit einem Ansteuerungsmedium versorgt werden), die Manschette 206 würde weiterhin einzeln angesteuert, und die Manschetten 208 und 210 würden gemeinsam angesteuert. Nochmals andere Konfiguration sind ebenfalls möglich und können bspw. in Abhängigkeit vom Krankheitsbild angewendet werden.
Der Steuereinheit 110 bzw. der Prozessor 302 nimmt Sensorsignale eines EKG-Sensors 312 sowie eines Pulswellensensors 314 entgegen. Der EKG-Sensor 306 detektiert Herzzyklusphasen des Patienten 102 und stellt entsprechende elektrische Signale bereit. Der Sensor 314 kann einen RPSI- und/oder SRI-Sensor umfassen. Für die Details bzgl. Scherraten- bzw. Schubspannungsmessungen sei erneut auf die WO 2010/072416 (Buschmann et al.) hingewiesen. Der Prozessor 302 wertet die erhaltenen Sensorsignale aus und passt ggf. die Aktivität der Taktgeber 304 in Bezug auf Zeitlage und/oder Frequenz der Taktung auch während einer laufenden Behandlung an. Ebenso können auch die applizierten Drücke in Reaktion auf die Sensorsignale in Echtzeit angepasst bzw. individualisiert werden, wie unten genauer diskutiert wird.
Eine Funktionsweise 400 des Gerätes 100 und insbesondere der Steuerungseinheit 110 aus 3 wird nachfolgend anhand des Flussdiagramms der 4 weiter veranschaulicht. Im Grundsatz dient das Gerät 100 der Therapie peripherer Durchblutungsstörungen im Bereich der unteren Extremitäten (402). Die Steuerungseinheit 110 ist ausgebildet, um die Manschetten 104 derart anzusteuern, dass ein in der Extremität 212 (2) von proximal nach distal fließender Blutstrom antegrad verstärkt wird.
Bei dem in 4 veranschaulichten Beispiel werden Manschetten am Gesäß und proximalen Oberschenkel spätsystolisch von proximal nach distal befüllt. Zeitgleich wird in den Manschetten im Bereich des distalen Oberschenkels, Unterschenkels, und im Fußbereich ein Unterdruck aufgebaut. Dies soll den Einstrom des arteriellen Blutstroms unterstützen. Zusätzlich werden in der Diastole von distal nach proximal gerichtet die Manschetten im Bereich Fuß, Unterschenkel, distaler Oberschenkel befüllt, um den venösen und lymphatischen Abstrom zu unterstützen, und so den arterio-venösen Druckgradienten zu erhöhen. Dies führt zu einer Erhöhung der Schubspannung im Gefäßbett, bzw. des RPSI („Relative Peak Shear Index”) im Bein, was das Wachstum von Kollateralen fördert.
Ein zugrundeliegendes Behandlungs- bzw. Arbeitsschema für das Gerät 100 oder mehrere derartige Schemata zur Ansteuerung der Manschetten können bspw. auf der Speicherkomponente 310 bereitgestellt sein. Die Schemata können etwa durch Bedienpersonal über die Eingabeeinheit 306 konfiguriert bzw. modifiziert werden, bspw. zur Anpassung an den Patienten 102. Die Schemata können Angaben über Ansteuerungsraten, bzw. -frequenzen, Zeitlagen, Drücke, etc. enthalten. Details hierzu werden weiter unten genauer diskutiert.
Im Schritt 404 wertet die Steuerungseinheit 302 vom Sensor 312 bereitgestellte Sensordaten aus und ermittelt die zeitliche Lage des Herzzyklus (Systole und Diastole) des Patienten 102. Der Pulswellensensor 314 liefert weitere Daten, die dazu verwendet werden können, um Zeitlage, Frequenz und applizierte Drücke gemäß der oben erwähnten Schemata noch individueller an den Patienten 102 anzupassen. Die Anpassung kann in Echtzeit erfolgen, d. h. während der Behandlung, wodurch sich nochmals verbesserte Therapieergebnisse ergeben können.
Die in Schritt 404 durchgeführte Verarbeitung der Sensorsignale führt in den nachfolgenden Schritten zu einer entsprechend angepassten Ansteuerung der Manschetten. Der Prozessor 302 setzt hierzu jeden verwendeten der Taktgeber 304 gemäß der diesem zugeordneten Manschette auf einen geeigneten Taktzyklus in Bezug auf Zeitlage und Frequenz. Ist beispielsweise einer der Taktgeber 304 einer spätsystolisch anzusteuernden Manschette zugeordnet, muss dieser Taktgeber an die Herzfrequenz sowie die Zeitlage der Spätsystole im Herzzyklus des Patienten 102 angepasst werden, wobei diese Anpassung auch jederzeit während der laufenden Behandlung vorgenommen werden kann.
Entsprechend ihrer Konfiguration geben die durch den Prozessor 302 aktivierten der Taktgeber 304 entsprechende Signale an den jeweiligen Eingang des Generators 108, mit dem sie verbunden sind. Der Generator steuert in Reaktion auf das am Eingang anliegende Signal die zugeordnete der Verbindungsleitungen 106 an und pumpt beispielsweise Druckluft in die Leitung, um eine Manschetteninflation herbeizuführen.
In Schritt 406 werden mindestens die distalen Manschetten während der Mitt- bzw. Spätdiastole angesteuert (Inflation), um einen venösen Abfluss zu unterstützen. Bei den distalen Manschetten kann es sich um die distale Oberschenkelmanschette 206, Unterschenkelmanschette 208, sowie die Fuß-/Unterschenkelmanschette 210 aus 2 handeln. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann auch ein anderes Ensemble distaler Manschetten angesteuert werden, bei Bezug auf die 2 beispielsweise nur die Manschetten 210 und 208 oder aber die Manschetten 210, 208, 206 und 204. Neben den distalen Manschetten können auch die proximalen Manschetten zur Venendrainage eingesetzt werden, in dem Beispiel der 2 also die proximale Oberschenkelmanschette 202.
5A zeigt die Abfolge der Inflation in Schritt 406 im Detail. In Schritt 502 wird zunächst die Fuß-/Unterschenkelmanschette 210 angesteuert, so dass diese Manschette inflationiert wird. In Schritt 504 wird sodann zusätzlich die Manschette 208 für eine Manschetteninflation angesteuert, und in Schritt 506 wird sodann die distale Oberschenkelmanschette 206 inflationiert. In den Schritten 508 und 510 werden dann nacheinander noch die proximalen Manschetten 204 und 202 inflationiert. Somit werden zunächst middiastolisch die distalen Manschetten 210–206 in einer Reihenfolge (sequentiell nacheinander) von distal nach proximal angesteuert, und sodann spätdiastolisch die Manschetten 204–202 in einer Reihenfolge (sequentiell nacheinander) von distal nach proximal angesteuert. Der hierbei applizierte Druck ist vorzugsweise niedriger als dies aus der Therapie koronarer Herzkrankheiten mit ECP-Geräten bekannt ist. Zahlenwerte werden unten angegeben.
In Schritt 408 werden proximale Manschetten in der Spätsystole und gegebenenfalls Frühdiastole des Patienten 102 angesteuert (Inflation). Bei den proximalen Manschetten handlet es sich bei dem hier diskutierten Beispiel um die Gesäßmanschette 202 sowie die proximale Oberschenkelmanschette 204. In anderen Beispielen könnte es sich stattdessen um die Manschetten 202, 204 und 206 handeln; oder aber nur um die Manschette 202. Der Schritt 408 ist in 5B nochmals zeitlich genauer aufgegliedert dargestellt. In Schritt 512 wird zunächst die Gesäßmanschette 202 inflationiert, bevor nachfolgend in Schritt 514 die proximale Oberschenkelmanschette 204 inflationiert wird. Somit erfolgt eine Ansteuerung der proximalen Manschetten 202 und 204 in einer Reihenfolge (nacheinander sequentiell) von proximal nach distal, bezogen auf den Körper des Patienten 102. Hierdurch soll der während der Spätsystole ohnehin in den Beinbereich einfließende Blutstrom verstärkt bzw. unterstützt werden. Der hierbei applizierte Druck ist vorzugsweise höher als in Schritt 406, aber immer noch niedriger als dies aus der Therapie koronarer Herzkrankheiten mit ECP-Geräten bekannt ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 wird in Schritt 410 zeitgleich zum Schritt 408, d. h. zusätzlich zur Inflation der proximalen Manschetten 202 und 204, auch eine Deflation distaler Manschetten bewirkt, d. h. die distalen Manschetten werden evakuiert, bzw. es wird ein Unterdruck an die entsprechenden Bereiche der Extremität angelegt. Bei den distalen Manschetten kann es sich um die distale Oberschenkelmanschette 206, Unterschenkelmanschette 208, sowie die Fuß-/Unterschenkelmanschette 210 aus 2 handeln (andere Ensembles können ebenfalls gewählt werden). Die Evakuierung der Manschetten 206, 208 und 210 kann beispielsweise zeitgleich mit dem Schritt 512 in 5B veranlasst werden. Durch die Applikation von Vakuum bzw. Unterdruck an den distalen Bereich der unteren Extremität des Patienten 102 wird das Gefäßsystem bzw. Gewebe in diesem Bereich entfaltet, so dass der beschleunigte Blutstrom verbessert in das Gewebe perfundieren kann.
Die in 4 veranschaulichte Arbeitsweise des Gerätes 100 kann zyklisch ablaufen, wie durch den Pfeil 414 veranschaulicht. Abweichend von 4 kann der Schritt 404 der Anpassung der Arbeitsweise des Geräts 100 an den Herzzyklus und die sonstige Konstitution des Patienten 102 zu jedem Zeitpunkt erfolgen, und kann insbesondere kontinuierlich und parallel zu den Schritten 406–410 erfolgen. Mit anderen Worten, die Steuerungseinheit 202 kann konfiguriert sein, um zu jeder Zeit vor und insbesondere während eines laufenden Prozesses Sensordaten auszuwerten und bspw. die Taktgeber 304 entsprechend zu programmieren.
Ist die vorgesehene Behandlungsdauer erreicht, endet das Verfahren im Schritt 412. Aufgrund des zyklischen Ablaufs von Antepulsation (Schritt 408) und Drainage (Schritt 406) ist es im Allgemeinen nicht von Bedeutung und nur eine Frage der Darstellung, mit welchem Schritt der Betriebsablauf begonnen wird.
Das Gerät 100 kann zur Applikation insgesamt niedrigerer Drücke ausgelegt sein, als dies bei bekannten ECP-Geräten der Fall ist. Während ECP-Geräte etwa zur Applikation von Drücken im Bereich von 200 mm Hg (Millimeter Quecksilbersäule) ausgelegt sind, können die vom erfindungsgemäßen Geräten wie dem Gerät 100 diastolisch (Schritt 406) mit distalen Manschetten applizierten Drücke etwa im Bereich von 20–40 mm Hg liegen. Dieser vergleichsweise niedrige Druck wirkt als Lymphdrainage und unterstützt den venösen Abstrom. Durch den erhöhten Abstrom wird der Widerstand im Gefäßbett reduziert.
Werden anschließend spätsystolisch (Schritt 408) proximale Manschetten mit einem höheren Druck befüllt, so schießt ein Volumenstrom in den Oberschenkel und Unterschenkel hinein. Der externe Antepulsationsdruck ist hier so zu wählen, dass die durch die Herzaktion während der Systole ohnehin bereits in das Bein einströmende Pulswelle in Flussrichtung (antegrad) so beschleunigt wird, dass die therapeutisch angestrebten Wirkungen bei wiederholtem Training erreicht werden. Gleichzeitig sollte eine retrograde Pulsdruckwelle in Richtung Herz möglichst vermieden werden. In der Regel sind hier Drücke im Bereich zwischen 60 und 80 mm Hg zweckmäßig, d. h. auch in der Systole sind die applizierten Drücke niedriger als die typischerweise bei bekannten ECP-Geräten angewendeten Drücke.
Der simultan zur Antepulsation (Schritt 408) applizierte Unterdruck an den distalen Manschetten (Schritt 410) unterstützt den antepulsatilen Einstrom weiter. Diese Funktion kann abhängig beispielsweise vom Krankheitsbild zugeschaltet werden.
Allgemeine Arbeitsschemata für Geräte wie das Gerät 100 können Zeitschemata für die Antepulsation (A), optional mit distaler Vakuumansteuerung (AN, allg. wird das Kürzel ”A(/V)” für ”Antepulsation mit/ohne Vakuumansteuerung” verwendet) während der Systole, und optional mit venöser/lymphatischer Drainage (D) während der Diastole enthalten. Basierend auf der allgemeinen Herzaktion (Herzfrequenz, Herzrhythmus) des Patienten, dem Krankheitsstadium und ggf. weiteren Parametern kann ein geeignetes Zeitschema herangezogen werden. Mit anderen Worten, allgemeine Zeitschemata können beispielsweise für vordefinierte Patientengruppen mit bestimmtem Krankheitsbild vorgegeben werden, etwa indem sie in der Speicherkomponente 310 (3) abgelegt werden. Aus einer derartigen Vorlage wird dann ein patientenindividuell angepasstes Schema etwa über das Bedienterminal 306/308 erstellt.
Bei dem oben anhand von 4 diskutierten beispielhaften Betriebsablauf des Gerätes 100 werden die Manschetten bei jedem Herzzyklus (Systole und Diastole) des Patienten 102 angesteuert. Andere Betriebsschemata können vorgesehen sein, bei denen mit geringeren Frequenzen als der Herzfrequenz des Patienten (d. h. Vielfachen der Herzschlagperiode) gearbeitet wird. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine vorgegebene Anzahl an Ansteuerungsvorgängen (z. B. Inflationsvorgängen) pro Zeiteinheit durchgeführt werden. Beispielsweise können gemäß einem Schema vier Antepulsationen mit/ohne Vakuum A(/V) pro Minute durchgeführt werden, was etwa einer A(/V)-Ansteuerung pro 20 Herzzyklen bzw. EKG-Impulsen bei einem Ruhepuls von 80 entspricht.
Weiterhin können Betriebsschemata vorgegeben werden, bei denen eine Kombination unterschiedlicher Ansteuerungsfrequenzen auftritt. In einem Beispiel erfolgt über vier aufeinanderfolgende EKG-Impulse bei jedem Impuls eine A(/V)-Ansteuerung, während anschließend eine Minute lang insgesamt drei jeweils durch 20 EKG-Impulse getrennte einzelne A(/V)-Ansteuerungen appliziert werden. Dieses Schema wiederholt sich zyklisch, bis die gewünschte Behandlungsdauer erreicht ist.
6 zeigt in den Teilfiguren 6A, 6B und 6C jeweils unterschiedliche Kombinationen von Zeitschemata für Antepulsation mit/ohne Vakuum A(/V) und venöse/lymphatische Drainage D. In den Figuren wird offen gelassen, ob die A(/V)-Ansteuerung in jedem Herzzyklus bzw. bei jedem EKG-Impuls erfolgt, oder mit einer geringeren Frequenz. Eine entsprechende Festlegung wäre beim Heranziehen und Individualisieren einer entsprechenden Schemavorlage durch Bedienpersonal zu treffen.
6A zeigt einen einfachen 1:1-Rhythmus für A(/V):D. Somit wird bei jedem Herzzyklus, bei dem (systolisch) Antepulsation und ggf. Vakuum appliziert wird, auch (in der Diastole) eine Drainage appliziert. Wird also bspw. während jedes EKG-Impulses eine Antepulsation angesteuert, wird auch in jedem EKG-Impuls eine Lymphdrainage angesteuert. Dies ist das oben anhand der 4 beschriebene Verhalten. Alternativ, wenn nur auf jeden 20. EKG-Impuls eine Antepulsation angesteuert wird, so wird auch nur in jedem (diesem) 20. Impuls eine Drainage angesteuert.
Im Unterschied hierzu illustriert 6B ein Zeitschema, bei dem eine Drainage nur bei jeder dritten A(/V)-Ansteuerung erfolgt. Wird also etwa bei jedem EKG-Impuls eine A(/V)-Ansteuerung ausgelöst, wird bei jedem dritten EKG-Impuls eine venöse/lymphatische Drainage durchgeführt. Erfolgt die A(/V)-Ansteuerung nur beispielsweise bei jedem zwanzigsten EKG-Impuls, wird eine Drainage nur bei jedem sechzigsten Impuls durchgeführt.
In dem in 6C illustrierten Beispielschema wird hingegen die Drainage mit der doppelten Frequenz der Antepulsation durchgeführt. Wird also beispielsweise eine Antepulsation in jedem zwanzigsten Herzzyklus angesteuert, wird eine Drainage in jedem zehnten Herzzyklus angesteuert. Viele weitere Beispiele sind denkbar.
Weiterhin können auch Betriebschemata vorgesehen werden, bei denen eine Venendrainage über mehrere EKG-Impulse hinweg durchgeführt wird. Dies bedeutet, dass die Inflation der distalen Manschetten über mehrere EKG-Impulse hinweg beibehalten wird, beispielsweise über 3 oder 4 EKG-Impulse. Diese Venendrainage kann anstelle einiger oder aller nur in der Diastole durchgeführten Drainagenereignisse (”D”) durchgeführt werden. Bei einem Beispielschema kann eine sich über mehrere EKG-Impulse erstreckende Venendrainage einmal pro Minute angesteuert werden, wobei in diesem Zeitraum z. B. drei Antepulsationen angesteuert werden, während in der darauf folgenden Minute drei Antepulsationen jeweils zusammen mit einer nur diastolischen, d. h. auf einen Herzzyklus beschränkten Venendrainage durchgeführt werden. Auch hier sind unterschiedliche Kombinationen denkbar, die jeweils an den Patientengruppe, das Krankheitsbild und -stadium usw. anzupassen sind.
Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel 102 eines erfindungsgemäßen Geräts ist ein EKG-Sensor 306 zur Anpassung des vorgegebenen Zeit- bzw. Betriebsschemas an den Patienten angeschlossen. Bei einer einfacheren Ausführung eines erfindungsgemäßen Gerätes kann eine Erfassung des Herzzyklus bzw. einer Pulsdruckwellenausbreitung beispielsweise über einen einfachen Sensor wie etwa einen an einer Fingerbeere zu befestigenden Sensor (Fingerplethysmographie) erfolgen. Im Grundsatz kann auch ganz auf eine Anpassung auf eine derartige Detektion verzichtet werden (sie ist nicht erfindungsnotwendig), jedoch ermöglicht eine Erfassung des aktuellen Herzzyklus bzw. der (lokalen) Pulswellenausbreitung eine Anpassung der Manschettenansteuerungen in Echtzeit, also zu einer Anpassung des Gerätebetriebs an den individuellen Patienten, was zu verbesserten Behandlungsergebnissen beitragen kann. Die EKG-Triggerung ermöglicht beispielsweise eine Individualisierung dergestalt, dass bei einem Patienten mit gering ausgeprägter pAVK ein Schema gewählt wird, gemäß dem bei jedem Herzzyklus eine Antepulsation angesteuert wird, während bei einem Patienten mit schwerer pAVK das Gerät auf Basis eines Betriebsschemas arbeitet, bei dem nur bei jedem dritten Herzzyklus eine Antepulsation angesteuert wird.
Während eine Messung mittels EKG- oder Fingerbeerensensor eine Anpassung des Betriebes an den Herzzyklus erlaubt, ist mit derartigen Sensoren eine Anpassung des Gerätebetriebs an die Echtzeitreaktion des Gefäßbettes des behandelten Patienten (etwa Beschleunigung der Blutflusssäule, sonstiges Blutflussverhalten) nicht möglich. Hierzu ist anzumerken, dass bei jedem Patienten eine individuelle zeitliche Verzögerung des peripheren Bluteinstroms erfolgt, beispielsweise in Abhängigkeit von vorhandenen Gefäß-Stenosen und -Verschlüssen. Durch den individuell verzögerten arteriellen Einstrom unterscheidet sich beispielsweise auch der Zeitpunkt des maximalen hydrostatischen Druckes in der behandelten unteren Extremität von Patient zu Patient. Eine Messung derartiger Effekte ermöglicht eine Anpassung an die lokale Pulsdruckwelle.
Für eine genauere individuelle Anpassung ist also Sensorik erforderlich, die an den behandelten unteren Extremitäten des Patienten Daten abgreift. Hierzu dient die bereits erwähnte RPSI- und/oder SRI-Sensorik. So kann ein oder mehrere RPSI-Sensoren für eine Inflationsbeschleunigung eingesetzt werden. Ein SRI-Sensor dient der Messung und Optimierung der Pulswellengeschwindigkeit im betroffenen Gefäßsegment. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Volumendruckmessung an den unteren Extremitäten und/oder den Zehen vorgesehen werden und für eine weitere Optimierung des arterio-venösen Gradienten verwendet werden.
Durch eine wie beschrieben genauere Sensorik ist es möglich, die bei wiederholter Anwendung auftretenden individuellen Therapieeffekte automatisch in die weitere Behandlung einzuziehen, da diese von der Steuerungseinheit automatisch durch Anpassung an die veränderte Pulsdruckwellenausbreitung berücksichtigt werden kann. Derartige Sensorik erlaubt es, die Befüllungseffektivität (hämodynamischer Effekt) in Echtzeit anzupassen und so zu optimieren. Auf diese Weise können außerdem ansonsten notwendige manuelle Eingriff in den Betriebsablauf des Gerätes minimiert werden.
Bestimmte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gerätes sind für den Einsatz in einem klinischen Umfeld vorgesehen. Hierbei können zum Beispiel Komponenten einer Steuerungseinheit wie der in 3 dargestellte Einheit 110 verteilt über mehrere Hardware-Komponenten vorliegen, also etwa verteilt auf mehreren PCs oder Servern implementiert werden. Andere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gerätes sind für den mobilen Einsatz und/oder die Anwendung in einem Heimumfeld vorgesehen. Hierbei kann die Steuerungseinheit als eine Komponente zur Installation auf einer einzigen Hardwarekomponente vorgesehen sein, etwa einem Standard-PC oder -Notebook.
Allgemein gilt, dass die Steuerungseinheit nicht zwingend mit dem Generator zur Ansteuerung der Manschetten integriert sein muss, wie dies in dem Ausführungsbeispiel der 1 für die Steuerungseinheit 110 und den Generator 108 gezeigt ist, sondern ebenso auch getrennt vom Generator vorliegen kann. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit den pneumatischen/hydraulischen Generator über drahtgestützte oder drahtlose Verbindungen ansteuern, beispielsweise über ein Netzwerk wie etwa ein LAN, WAN oder vergleichbare, dem Fachmann bekannte Kommunikationstechnologien.
Die hier beschriebenen Funktionen von Ausführungsformen erfindungsgemäßer Geräte, beispielsweise Funktionen der Steuerungseinheit, können etwa unter Verwendung spezieller Hardwareschaltungen, und/oder software-basierter Funktionalität in Zusammenhang mit einem programmierbaren Mikroprozessor, einem Standardcomputer wie etwa einem PC, unter Verwendung anwendungsspezifischer Schaltungen wie ASICs (”Application Specific Integrated Circuits”) und/oder unter Verwendung von digitalen Signalprozessoren (DSPs) implementiert werden.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt; vielmehr sind innerhalb des durch die anhängenden Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2010/072416 [0015, 0045]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Buschmann, I. R., Lehmann, K., le Noble, F., ”Physics meets molecules: Is modulation of shear stress the link to vascular prevention?” Circ. Res. 2008 Mar 14; 102(5):510–2 [0004]
Buschmann Ivo R.; Busch Hans-Jörg; Mies Günter; Hossmann Konstantin-Alexander ”Therapeutic induction of arteriogenesis in hypoperfused rat brain via granulocyte-macrophage colony-stimulating factor”, Circulation 2003; 108(5):610–5 [0004]
Henry M., Amor M., Beyar I. et al., ”Clinical experience with a new nitinol self-expanding stent in peripheral artery disease”, Journal of Endovasc. Surg. 1996; 3: 369–79 [0006]
Buschmann et al. [0015]
Buschmann et al. [0045]

Claims

Gerät zur Therapie von peripheren Durchblutungsstörungen im Bereich der unteren Extremitäten (212), mit – mehreren unabhängig voneinander inflationierbaren Manschetten (104) für jede zu behandelnde Extremität (212); und – einer Steuerungseinheit (110) zur Ansteuerung der Manschetten (104); wobei die Steuerungseinheit (110) ausgebildet ist, um die Manschetten (104) derart anzusteuern, dass ein in der Extremität (212) von proximal nach distal fließender Blutstrom antegrad verstärkt wird.
Gerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinheit (110) ausgebildet ist, um eine Manschetteninflation mindestens während einer Systole anzusteuern.
Gerät nach Anspruch 2, wobei die Steuerungseinheit (110) ausgebildet ist, um die systolische Manschetteninflation einer proximalen Manschette (202, 204) anzusteuern.
Gerät nach Anspruch 3, mit einer Mehrzahl proximaler Manschetten (202, 204), wobei die Steuerungseinheit (110) ausgebildet ist, um die Mehrzahl proximaler Manschetten (202, 204) in der Systole in einer Reihenfolge von proximal (202) nach distal (204) anzusteuern.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinheit (110) ausgebildet ist, um während der Systole gleichzeitig mit der Ansteuerung mindestens einer proximalen Manschette (202, 204) auch mindestens eine distale Manschette (206, 208, 210) derart anzusteuern, dass die distale Manschette (206, 208, 210) einen Unterdruck auf die Extremität (212) ausübt, um den einfließenden Blutstrom zu unterstützen.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinheit (110) ausgebildet ist, um während einer Diastole eine Manschetteninflation anzusteuern, um einen venösen Abfluss zu unterstützen.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinheit (110) derart ausgebildet ist, dass eine systolische und eine diastolische Ansteuerung einer oder mehrerer Manschetten jeweils nach einem vorgegebenen herzzyklusbezogenen Zeitschema erfolgt, wobei das Schema für die systolische Ansteuerung sich von dem Schema für die diastolische Ansteuerung unterscheidet.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einem Sensor (312, 314) zur Vermessung eines Blutstromes in der unteren Extremität (212) zur Anpassung der Ansteuerung in Echtzeit.
Computerprogramm für eine Steuerungseinheit (110) eines Gerätes (100) zur Therapie von peripheren Durchblutungsstörungen im Bereich der unteren Extremitäten (212), wobei das Gerät (100) mehrere unabhängig voneinander inflationierbare Manschetten (104) für jede zu behandelnde Extremität (212) aufweist, und die Steuerungseinheit (110), basierend auf dem Computerprogramm, ausgebildet ist, um die Manschetten (104) derart anzusteuern, dass ein in der Extremität (212) von proximal nach distal fließender Blutstrom antegrad verstärkt wird, wenn das Computerprogramm auf der Steuerungseinheit (212) ausgeführt wird.
Verwendung eines Gerätes zur Therapie von Durchblutungsstörungen mit – mehreren unabhängig voneinander inflationierbaren Manschetten für eine untere Extremität, und – einer Steuerungseinheit zur Ansteuerung der Manschetten; derart dass die Steuerungseinheit die Manschetten so ansteuert, dass ein in der Extremität von proximal nach distal fließender Blutstrom antegrad verstärkt wird.