DE102012007081B4

DE102012007081B4 - Verfahren sowie Mess- und Recheneinheit zur langfristigen Überwachung der arteriellen Gefäßsteifigkeit und Gefäßkalzifikation eines Patienten

Info

Publication number: DE102012007081B4
Application number: DE102012007081.0A
Authority: DE
Inventors: Wei Zhang
Original assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Current assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: DE102012007081A1; WO2013152854A1; US20130274620A1; EP2836112A1; US10016138B2; CN104203086A; CN104203086B

Abstract

Verfahren zur langfristigen Überwachung der arteriellen Gefäßsteifigkeit eines bestimmten Patienten mit den Schritten: nicht-invasives Messen des zeitlichen Verlaufs der durch Herzkontraktion verursachten Druckpulswelle an dem bestimmten Patienten in einer Mehrzahl von aufeinander folgenden Zeitintervallen aufgrund jeweils mindestens einer Herzdruckpulswelle je Zeitintervall, Auswerten des zeitlichen Verlaufs der Druckpulswellen in der Mehrzahl von aufeinander folgenden Zeitintervallen aufgrund der jeweils mindestens einen Herzdruckpulswelle je Zeitintervall und Berechnen jeweils mindestens einer Kenngröße betreffend die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten aus der Form des zeitlichen Verlaufs mindestens der einen Druckpulswelle je Zeitintervall, Abspeichern der berechneten Werte der jeweils mindestens einen Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten für die Mehrzahl der aufeinander folgenden Messintervalle als Zeitreihe Berechnen eines Trends aus den als Zeitreihe abgespeicherten Werten der mindestens einen Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten Überwachen des Trends der mindestens einen als Zeitreihe abgespeicherten Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten wobei das Berechnen der mindestens einen Kenngröße betreffend die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten das Berechnen der Pulswellenlaufzeit PTT in der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten beinhaltet und die Pulswellenlaufzeit PTT berechnet wird als Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt des Auftretens des gemessenen lokalen Pulsereignisses, insbesondere des lokalen Maximums oder des lokalen Wendepunkts, im zeitlichen Verlauf der Druckpulswelle aufgrund der an der Aortenbifurkation reflektierten Druckpulswelle des ausgewählten Herzschlags und dem Zeitpunkt des Auftretens des gemessenen systolischen Maximums im zeitlichen Verlauf der Druckpulswelle aufgrund der Druckpulswelle des ausgewählten Herzschlags.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Überwachung der Kreislaufstabilität von Patienten, insbesondere von solchen Patienten, die regelmäßig auf eine extrakorporale Blutbehandlung angewiesen sind. Erfindungsgemäß werden ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zur Ermittlung mindestens einer Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit und Gefäßkalzifikation während einer Mehrzahl von Blutbehandlungssitzungen und das Abspeichern jeweils mindestens eines Werts der Kenngröße pro Blutbehandlungssitzung zur Erstellung eines langfristigen Trends der mindestens einen Kenngröße vorgeschlagen. Das neue Verfahren und die neue Vorrichtung ermöglichen auch die kontinuierliche Messung des Blutdrucks.
Stand der Technik
Es sind verschiedene Arten von Blutbehandlungsvorrichtungen bekannt. Zu den bekannten Blutbehandlungsvorrichtungen zählen beispielsweise die Vorrichtungen zur Hämodialyse, Hämofiltration und Hämodiafiltration. Während der extrakorporalen Blutbehandlung strömt das Blut in einem extrakorporalen Blutkreislauf durch eine Blutbehandlungseinheit, z. B. einen Dialysator. Die Überwachung der Kreislaufstabilität des Blutkreislaufs der Patienten während einer extrakorporalen Blutbehandlung ist eine ständige Herausforderung für das Personal einer Dialyseklinik. Ein wichtiger Aspekt ist dabei die möglichst frühzeitige Erkennung kurzfristiger hypotensiver Episoden während einer extrakorporalen Blutbehandlungssitzung. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Überwachung des Blutdrucks und der Pulsfrequenz des Patienten während einer Blutbehandlungssitzung bekannt.
Die Anmelderin Fresenius Medical Deutschland GmbH vertreibt unter der Handelsbezeichnung „Blood Pressure Monitor” (BPM) ein Modul mit dem die nichtinvasive oszillometrische Messung des systolischen Blutdrucks, des diastolischen Blutdrucks, des mittleren arteriellen Blutdrucks (MAP) und die Messung der Herzrate möglich ist. Mit dem Modul BPM sind neben manuell veranlassten Messungen auch automatische Messungen in vorbestimmten Zeitintervallen während einer Blutbehandlungssitzung möglich. Das Modul BPM wird beispielsweise als Komponente der Hämodialysemaschinen der Anmelderin Fresenius Medical Care Deutschland GmbH aus den Modellreihen 4008 und 5008 eingesetzt, wobei die Messergebnisse auf den mit der Hämodialysemaschine in Verbindung stehenden elektronischen Datenträgern aufgezeichnet werden können. Eine solches Verfahren und eine solche Vorrichtung werden beispielsweise in der Schrift DE 10 2006 010 813 A1 der Anmelderin beschrieben. Allerdings sieht das Modul BPM das Anlegen einer herkömmlichen Druckmessmanschette am Oberarm des Patienten vor, so dass in der Praxis Messungen diskontinuierlich im zeitlichen Abstand von rund einer Stunde durchgeführt werden. Für eine lückenlose Überwachung zur möglichst frühzeitigen Erkennung kurzfristiger hypotensiver Episoden während einer extrakorporalen Blutbehandlungssitzung ist das Modul BPM in der bekannten Ausführungsform mit herkömmlicher Druckmessmanschette daher weniger geeignet.
Ein weiteres bekanntes Verfahren der vorgenannten Gattung zur kontinuierlichen Überwachung des Blutdrucks beruht auf dem Zusammenhang zwischen der Pulswellengeschwindigkeit (Pulse Wave Velocity (PWV)) beziehungsweise der Pulswellenlaufzeit (Pulse Transit Time (PTT)) und dem Blutdruck. In diesen bekannten Verfahren werden Annahmen bezüglich des Zusammenhangs zwischen der Pulswellengeschwindigkeit in den Arterien und der arteriellen Gefäßsteifigkeit gemacht. Insbesondere wird den Berechnungen des Blutdrucks die Annahme zugrunde gelegt, dass die arterielle Gefäßsteifigkeit während des Messzeitraums als konstant betrachtet werden kann. Dabei werden die Messgrößen PWV beziehungsweise PTT kontinuierlich und gleichzeitig mittels Photoplethysmogramm (PPG) und Elektrokardiogramm (EKG) ermittelt. Bei solchen Verfahren ist die Anbringung von zusätzlichen PPG-Sonden und EKG-Sonden mit entsprechenden Messkabeln am Patienten erforderlich.
Die Akzeptanz eines Patienten für eine Überwachungsvorrichtung sinkt bekanntlich mit zunehmender Anzahl am Patienten angebrachter Kabel und Sensoren. Für die Akzeptanz von Überwachungsvorrichtungen bei Dialysepatienten ist es wünschenswert, dass die Dialysepatienten während der Hämodialysebehandlung zusätzlich zu den ohnehin erheblichen Einschränkungen aufgrund des extrakorporalen Blutkreislaufs keine weiteren Einschränkungen, etwa der ohnehin begrenzten Bewegungsfreiheit, in Kauf nehmen müssen. Deshalb sind Verfahren, die auf dem Einsatz einer Vielzahl zusätzlicher Sensorik am Patienten beruhen, wie z. B. EKG-Sonden und Kabel und PPG-Sonden und Kabel, in der Praxis nachteilig. Außerdem steigt der Aufwand für das Personal der Dialyseklinik mit zunehmender Anzahl am Patienten angebrachter Kabel und Sensoren und nicht zuletzt stellen die Geräte selbst einen Kostenfaktor dar.
Messungen der eingangs genannten Art beziehen sich auf den Betrachtungszeitraum einer Blutbehandlungssitzung, beispielsweise rund vier bis fünf Stunden, und dienen vorrangig der Patientensicherheit während der einzelnen Dialysebehandlung. Die Messdaten werden danach nicht weiter ausgewertet und gelöscht, weil die Überwachungsaufgabe am Ende der Behandlung abgeschlossen ist.
Im langfristigen Betrachtungszeitraum über mehrere oder viele Blutbehandlungssitzungen hinweg hat der behandelnde Arzt etliche weitere gesundheitsrelevante Parameter zu beachten. So kann beispielsweise die Risikoeinschätzung möglicher krankhafter Gefäßveränderungen, beispielsweise einer arteriellen Gefäßkalzifikation beziehungsweise einer Arteriosklerose, Einfluss auf die laufende Medikation eines Dialysepatienten haben. Ausgewählte Kenngrößen des momentanen Zustands der Steifigkeit beziehungsweise Elastizität des arteriellen Gefäßsystems können vom behandelnden Arzt beispielsweise mit dem in der Schrift WO 2005/077265 A1 der Anmelder Illyes und Beres beschriebenen Verfahren ermittelt werden. Als Kenngrößen für die Steifigkeit beziehungsweise Elastizität des arteriellen Gefäßsystems werden mittels dieses Verfahrens beispielsweise der sogenannte „Augmentation Index (Alx)” und der sogenannte „Ejection Duration Index (ED)” ermittelt. Eine entsprechende medizinische Mess- und Recheneinheit wird unter der Handelsbezeichnung Arteriograph von der Arteriomed GmbH, Deutschland vertrieben. In der Schrift WO 2005/077265 A1 wird außerdem eine Methode zur oszillometrischen Blutdruckmessung auf der Basis einer konventionellen Blutdruckmessmanschette am Oberarm des Patienten beschrieben.
In der Schrift US 2007/0004985 A1 wird ein Verfahren zur langfristigen Überwachung der arteriellen Gefäßsteifigkeit eines bestimmten Patienten beschrieben, bei dem in einer Grafik ein Index der arteriellen Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt wird. Aus einer Veränderung des Index der arteriellen Gefäßsteifigkeit in Abhängigkeit von der Zeit kann auf krankhafte Gefäßveränderungen des Patienten geschlossen werden.
In der Schrift US 7 264 594 B2 wird eine Vorrichtung zur Messung der arteriellen Gefäßsteifigkeit beschrieben, die auf der Erkennung charakteristischer Verläufe der Pulswellenamplitude basiert, wobei der Verlauf der gemessenen Pulswellenamplitude mittels einer Hüllkurve in Form eines Vielecks vereinfacht abgebildet wird und die Form des Vielecks mit charakteristischen Grundformen von Vielecken für verschiedene bekannte kardiovaskuläre Zustände verglichen wird. Bei Übereinstimmung des aus dem Verlauf der gemessenen Pulswellenamplitude ermittelten Vielecks mit einer für einen bestimmten kardiovaskulären Zustand charakteristischen Grundform des Vielecks wird auf das Vorliegen des charakteristischen kardiovaskulären Zustands geschlossen.
In der Publikation von Yamagishi, N. et al., „A Comparative Study of Arterial Stiffness Indices in Outpatients”, 37th Niigata Meeting on Hypertension, Niigata University, 2.7.2004 werden Ergebnisse einer vergleichenden Studie an einem Patientenkollektiv zum Vergleich verschiedener Indices zur Bewertung der arteriellen Gefäßsteifigkeit beschrieben.
Die vorliegende Erfindung
Aufgaben der vorliegenden Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein weiteres Verfahren und eine weitere Mess- und Recheneinheit zur Überwachung der Kreislaufstabilität eines Patienten, insbesondere zur kontinuierlichen automatischen Überwachung des Blutdrucks und zur Ermittlung mindestens einer Kenngröße zur Charakterisierung der arteriellen Gefäßsteifigkeit eines bestimmten Patienten anzugeben. Unter einer Kenngröße wird in der vorliegenden Erfindung eine die Gefäßsteifigkeit eines bestimmten Patienten oder deren Veränderung beschreibende Größe verstanden. Die Kenngröße kann ein dimensionsbehafteter oder auch dimensionsloser Betrag sein. Die Gefäßsteifigkeit eines Patienten kann sich durch Gefäßkalzifikation verändern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Mess- und Recheneinheit zur langfristigen Überwachung der arteriellen Gefäßsteifigkeit eines bestimmten Patienten anzugeben.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung anzugeben, mit einer integrierten Mess- und Recheneinheit, die so konfiguriert ist, dass damit eine langfristige Überwachung der arteriellen Gefäßsteifigkeit eines bestimmten Patienten ermöglicht ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Mess- und Recheneinheit zur langfristigen Überwachung der arteriellen Gefäßsteifigkeit eines Patienten anzugeben, die außer einer herkömmlichen nicht-invasiven Blutdruckmessung am Patienten keine weitere Sensorik benötigt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Mess- und Recheneinheit zur Überwachung der Kreislaufstabilität eines Patienten anzugeben, die zusätzlich zur kurzfristigen kontinuierlichen automatischen Überwachung des Blutdrucks während einer Blutbehandlungssitzung auch eine langfristige Überwachung der arteriellen Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten ermöglicht, ohne dass dafür Zusatzgeräte erforderlich sind.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Mess- und Recheneinheit zur langfristigen Überwachung der arteriellen Gefäßsteifigkeit eines bestimmten Patienten anzugeben, die besonders kostengünstig ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Mess- und Recheneinheit zur langfristigen Überwachung der arteriellen Gefäßsteifigkeit eines bestimmten Patienten anzugeben, die besonders benutzerfreundlich ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Mess- und Recheneinheit zur langfristigen Überwachung der arteriellen Gefäßsteifigkeit eines bestimmten Patienten anzugeben, die durch eine zusätzliche Hardwarekomponente, z. B. eine zusätzliche Elektronikplatine, und ein Software-Update in dem bekannten Modul zur Blutdrucküberwachung (BPM) der Anmelderin Fresenius Medical Care Deutschland GmbH implementierbar ist.
Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1, 11, 16 und 18. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstände der Unteransprüche. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 können mit der Mess- und Recheneinheit nach Anspruch 11 und dem Blutbehandlungsgerät nach Anspruch 16 ungeschmälert erreicht werden. In bestimmten Ausführungsformen können die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem Computer-Programm-Produkt nach Anspruch 18 ungeschmälert erreicht werden.
Nach der Lehre der Erfindung werden diese Aufgaben gelöst durch eine oszillometrische Auswertung mindestens einer durch Herzkontraktion verursachten Druckpulswelle in Abhängigkeit von der Zeit. Dabei wird die gesuchte Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit eines bestimmten Patienten aus der Form beziehungsweise dem Verlauf mindestens einer durch Herzkontraktion verursachten Druckpulswelle des bestimmten Patienten in Abhängigkeit von der Zeit unter Voraussetzung einer konstanten Länge der absteigenden Aorta des bestimmten Patienten ermittelt.
Die Messung der mindestens einen durch Herzkontraktion verursachten Druckpulswelle erfolgt besonders bevorzugt mittels eines Drucksensors am Patienten. Es ist auch möglich, mittels eines optischen Sensors den sogenannten Herzvolumenpuls oder mittels einer Ultraschallmessung den sogenannten Blutflusspuls zu messen und erfindungsgemäß auszuwerten.
Insbesondere kann erfindungsgemäß die Auswertung der Form beziehungsweise des Verlaufs mindestens einer durch Herzkontraktion verursachten Druckpulswelle des bestimmten Patienten in Abhängigkeit von der Zeit das Ermitteln des Zeitpunkts des systolischen Maximums und das Ermitteln des Zeitpunkts eines im zeitlichen Verlauf nach dem systolischen Maximum auftretenden weiteren lokalen Pulsereignisses beinhalten, das aufgrund der an der Aortenbifurkation des Patienten reflektierten Druckpulswelle des ausgewählten Herzschlags auftritt. Das im zeitlichen Verlauf nach dem systolischen Maximum auftretende lokale Pulsereignis kann ein lokales Maximum oder ein lokaler Wendepunkt sein. Aus der Differenz des Zeitpunkts des lokalen Pulsereignisses aufgrund der an der Aortenbifurkation des Patienten reflektierten Druckpulswelle des ausgewählten Herzschlags und des Zeitpunkts des systolischen Maximums des ausgewählten Herzschlags kann die Pulswellenlaufzeit in der absteigenden Aorta des Patienten als Maß für die arterielle Gefäßsteifigkeit berechnet werden. Bei Kenntnis der Länge der absteigenden Aorta des bestimmten Patienten kann die Pulswellengeschwindigkeit als weiteres Maß für die arterielle Gefäßsteifigkeit berechnet werden.
Im Rahmen der Weiterentwicklung des oben genannten Blutdruckmonitors BPM durch die Anmelderin Fresenius Medical Care Deutschland GmbH mit einer piezoelektrischen Messung des Blutdrucks am Handgelenk des Patienten und entsprechenden Studien der Anmelderin an einem Probandenkollektiv hat sich gezeigt, dass alleine durch Auswertung des Verlaufs mindestens einer durch Herzkontraktion verursachten Druckpulswelle in Abhängigkeit von der Zeit, also mit vergleichsweise einfachen Mitteln, nicht nur eine verlässliche kontinuierliche Überwachung des Blutdrucks während einer einzelnen Blutbehandlungssitzung möglich ist, sondern zusätzlich auch verlässlich auf die mögliche langfristige Veränderung der arteriellen Gefäßsteifigkeit geschlossen werden kann, wenn der Betrachtungszeitraum auf eine Mehrzahl oder eine Vielzahl von Blutbehandlungssitzungen ausgedehnt wird. Aus der Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit kann auf die arterielle Gefäßkalzifikation geschlossen werden.
Zum Erkennen einer Veränderung der arteriellen Gefäßsteifigkeit eines bestimmten Patienten kann der Trend der Pulswellenlaufzeit ausgewertet werden. Dabei wird erfindungsgemäß die Länge der absteigenden Aorta des bestimmten Patienten als konstant vorausgesetzt, ohne dass deren Betrag bekannt sein muss. Alleine der Trend der Pulswellenlaufzeit des bestimmten Patienten kann einen Hinweis geben, ob der Trend der arteriellen Gefäßsteifigkeit gleichbleibend, steigend oder sinkend ist. Wenn darüber hinaus ein Hinweis erhalten werden soll, ob die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten dem Alter des bestimmten Patienten entspricht oder erhöht ist oder sogar kritisch erhöht ist, so ist dies nur unter Kenntnis der Länge der absteigenden Aorta des bestimmten Patienten möglich, so dass ein Vergleich mit Erfahrungswerten möglich ist.
Für denselben Patienten ist die ermittelte Pulswellengeschwindigkeit umgekehrt proportional zur Pulswellenlaufzeit, wenn die Länge der absteigenden Aorta desselben Patienten als konstant vorausgesetzt wird.
Als Kenngröße zur Charakterisierung der arteriellen Gefäßsteifigkeit ist besonders bevorzugt die Pulswellengeschwindigkeit in der absteigenden Aorta des bestimmten Patienten geeignet, die erfindungsgemäß aus der Form beziehungsweise dem Verlauf mindestens einer durch Herzkontraktion verursachten Druckpulswelle in Abhängigkeit von der Zeit und der für den bestimmten Patienten betragsmäßig ermittelten Länge der absteigenden Aorta des Patienten ermittelt werden kann. Der Vergleich der gemessenen Pulswellengeschwindigkeit mit Erfahrungswerten kann einen Hinweis darauf geben, ob die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten dem Alter des bestimmten Patienten entspricht oder erhöht ist oder sogar kritisch erhöht ist.
Die Länge der absteigenden Aorta ist für jeden Patienten individuell zu ermitteln, das heißt die Länge der absteigenden Aorta kann bei unterschiedlichen Patienten unterschiedlich lang sein. Die Länge der absteigenden Aorta eines Patienten kann erfindungsgemäß auf einfache Weise nicht-invasiv mit ausreichender Genauigkeit ermittelt werden.
Die vorliegende Erfindung kehrt die herkömmliche Betrachtungsweise um, die von einer konstanten Gefäßsteifigkeit während des Betrachtungszeitraums ausgeht, und macht die neue Annahme, dass in dem auf eine Mehrzahl oder eine Vielzahl von Blutbehandlungssitzungen ausgedehnten Betrachtungszeitraum nur die Länge der absteigenden Aorta für einen gegebenen Patienten als konstant betrachtet werden darf und die arterielle Gefäßsteifigkeit hingegen variabel sein kann. Dies eröffnet den Ansatz, über einen langen Zeitraum in aufeinander folgenden Zeitintervallen erfasste, untereinander vergleichbare Kennwerte für die arterielle Gefäßsteifigkeit eines Patienten zu berechnen und Trends zu ermitteln, wobei stets derselbe Wert für die Länge der absteigenden Aorta den wiederkehrenden Berechnungen der Kenngröße der arteriellen Gefäßsteifigkeit zugrunde gelegt wird.
Der Verlauf mindestens einer durch Herzkontraktion verursachten Druckpulswelle in Abhängigkeit von der Zeit kann gemäß der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft durch piezoelektrische Messung des Blutdrucks am Handgelenk des Patienten oder aber mittels einer herkömmlichen Blutdruckmanschette am Oberarm des Patienten erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Mess- und Recheneinheit ermöglichen dem behandelnden Arzt besonders vorteilhaft eine langfristige Überwachung der arteriellen Gefäßsteifigkeit zur Risikobewertung von Patienten, die auf eine extrakorporale Blutbehandlung angewiesen sind, weil bei solchen Patienten während der regelmäßigen Blutbehandlungssitzungen der Blutdruck kontinuierlich gemessen werden kann und dabei Messdaten anfallen, die zusätzlich erfindungsgemäß ausgewertet werden. Aus der Kenngröße der arteriellen Gefäßsteifigkeit kann auf das Ausmaß der Gefäßkalzifikation geschlossen werden.
Die erfindungsgemäße Mess- und Recheneinheit und das erfindungsgemäße Verfahren können dem behandelnden Arzt wichtige Hinweise für die patientenspezifische Optimierung der extrakorporalen Blutbehandlungstherapie liefern, beispielsweise für eine gezielte Anpassung der Ca-Konzentration der eingesetzten Dialysierflüssigkeiten. Somit kann durch die vorliegende Erfindung die Qualität der extrakorporalen Blutbehandlungstherapie weiter verbessert werden.
Des Weiteren liefert das vorliegende Verfahren dem behandelnden Arzt wichtige Hinweise zur Überwachung und Optimierung einer die Blutbehandlung begleitenden Medikations-Therapie, z. B. gegen Hypokalzämie, insbesondere bei der Gabe von Vitamin-D-Präparaten gegen Calcitriol-Mangel.
Insgesamt kann durch den Einsatz der vorliegenden Erfindung die Patientensicherheit weiter nachhaltig verbessert werden.
In der Regel wird ein Hämodialysepatient mit ESRD (End Stage Renal Disease) während einiger oder vieler Jahre durchschnittlich dreimal wöchentlich für mehrere Stunden einer Hämodialysebehandlung unterzogen. Unter einem langfristigen Zeitraum wird in der vorliegenden Erfindung beispielsweise ein Zeitraum von einigen, mehreren oder vielen Wochen, Monaten oder Jahren verstanden. Im Hinblick auf die Anwendung der vorliegenden Erfindung bei Hämodialysepatienten schließt ein langfristiger Zeitraum im Wesentlichen eine Mehrzahl oder eine Vielzahl von Blutbehandlungssitzungen ein.
In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die mindestens eine Kenngröße für die Charakterisierung der arteriellen Gefäßsteifigkeit während einer Mehrzahl oder einer Vielzahl von Blutbehandlungssitzungen ermittelt und der Wert der mindestens einen Kenngröße zur Charakterisierung der arteriellen Gefäßsteifigkeit auf einem elektronischen Datenträger abgespeichert.
In manchen anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird jeweils nach den Blutbehandlungssitzungen zusätzlich zu der mindestens einen Kenngröße für die Charakterisierung der arteriellen Gefäßsteifigkeit weitere Daten, wie beispielsweise der systolische Blutdruck und/oder der diastolische Blutdruck und/oder die Herzrate auf einem elektronischen Datenträger abgespeichert.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bilden die bereits abgespeicherten historischen Werte der mindestens einen Kenngröße aus der Vergangenheit eine Zeitreihe, die mit jedem neuen Wert der Kenngröße fortgeschrieben wird.
Darüber hinaus beinhalten in manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die erfindungsgemäße Mess- und Recheneinheit und das erfindungsgemäße Verfahren eine statistische Auswertung der historischen Werte der mindestens einen Kenngröße. Bei der statistischen Auswertung handelt es sich in besonders bevorzugten Ausführungsformen um einen Trend. Der Trend wird in besonders bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung grafisch aufbereitet, beispielsweise in Form eines Kurvenverlaufs in einem Diagramm und/oder als Warnhinweis auf dem Bildschirm beziehungsweise Touchscreen der extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung oder als Messschrieb eines angeschlossenen Druckers. Der Trend kann dem behandelnden Arzt als Grundlage zur Erstellung einer Diagnose bezüglich der Entwicklung der arteriellen Gefäßsteifigkeit und der Gefäßkalzifikation dienen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem elektronischen Datenträger, auf dem der mindestens eine Wert einer Kenngröße zur Charakterisierung der arteriellen Gefäßsteifigkeit abgespeichert werden, um eine individuelle elektronische Patientenkarte des bestimmten Patienten. Die elektronische Patientenkarte weist einen elektronischen Datenspeicher auf, der für den Schreib- und Lesezugriff geeignet und konfiguriert ist. Der besondere Vorteil der Patientenkarte ist, dass die Daten unabhängig von der eingesetzten Blutbehandlungsvorrichtung und der aufgesuchten Klinik zentral vom Patienten mitgeführt werden können. Auf der Patientenkarte können außerdem patientenspezifische, in die Berechnung der mindestens einen Kenngröße zur Charakterisierung der arteriellen Gefäßsteifigkeit einfließende Angaben zentral abgespeichert werden. Somit kann auf diese Daten zurückgegriffen werden, wenn die mindestens eine Kenngröße zur Charakterisierung der arteriellen Gefäßsteifigkeit berechnet wird. Dadurch ist stets sichergestellt, dass für die Berechnungen der mindestens einen Kenngröße zur Charakterisierung der arteriellen Gefäßsteifigkeit die Berechnungsgrundlagen und Annahmen langfristig einheitlich sind, so dass die Berechnungsergebnisse für die mindestens eine Kenngröße zur Charakterisierung der arteriellen Gefäßsteifigkeit über einen langfristigen Zeitraum miteinander vergleichbar sind.
Der Begriff der elektronischen Patientenkarte umfasst gemäß der vorliegenden Erfindung jeden geeigneten mobilen elektronischen Datenträger, der eindeutig einem bestimmten Patienten zugeordnet oder zuordenbar ist, auf dem die aufgezeichneten historischen Werte der mindestens einen Kenngröße unabhängig von der extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung gespeichert werden können. Darunter fallen beispielsweise auch SD-Karte, Memory-Card, Memory-Stick, USB-Device und andere dem Fachmann bekannte elektronische Datenträger. In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist der elektronischen Datenträger eine elektronische Patientenkarte mit Datenspeicher im Scheckkartenformat, auf der auch die personenbezogenen Daten des Patienten abgespeichert werden können und die der Patient aufgrund des praktischen Formats zusammen mit anderen Dokumenten gleichen Formats (Personalausweis, ID-Karte, Fahrerlaubnis etc.) ohne zusätzlichen Aufwand stets mit sich führen kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung, beispielsweise eine Hämodialysevorrichtung, eine erfindungsgemäße Mess- und Recheneinheit auf, die derart konfiguriert ist, dass die während der extrakorporalen Blutbehandlung ermittelte mindestens eine Kenngröße auf der Patientenkarte des bestimmten Patienten abgespeichert wird.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung, beispielsweise eine Hämodialysevorrichtung, eine erfindungsgemäße Mess- und Recheneinheit auf, die derart konfiguriert ist, dass die während der extrakorporalen Blutbehandlung ermittelte statistische Auswertung der mindestens einen Kenngröße der arteriellen Gefäßsteifigkeit als Trend und/oder als Warnhinweis auf dem Bildschirm der extrakorporalen Blutbehandlungsvorrichtung dargestellt wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die mindestens eine Kenngröße zur Charakterisierung der arteriellen Gefäßsteifigkeit im Speicher der Steuer- und Recheneinheit der Blutbehandlungsmaschine abgespeichert und eindeutig dem Patienten zugeordnet wird. Dadurch ist es möglich, auch ohne die Verwendung der Patientenkarte die Kenngröße zur Charakterisierung der arteriellen Gefäßsteifigkeit abzuspeichern, so dass diese auch im Falle von Verlust oder Beschädigung der Patientenkarte weiter zur Verfügung steht.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Steuer- und Recheneinheit der Blutbehandlungsmaschine so konfiguriert ist, dass die im Speicher der Steuer- und Recheneinheit der Blutbehandlungsmaschine abgespeicherten patientenspezifischen Daten im Falle des Verlusts oder der Beschädigung der Patientenkarte auf eine neue Patientenkarte abgespeichert werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Steuer- und Recheneinheit der Blutbehandlungsmaschine so konfiguriert ist, dass die im Speicher der Steuer- und Recheneinheit der Blutbehandlungsmaschine abgespeicherten patientenspezifischen Daten bei Vernetzung der Dialysemaschine in einem Computernetzwerk auf mindestens einem Computer abgespeichert werden.
Natürlich sind das Verfahren und die Mess- und Recheneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung auch ohne den Zusammenhang mit einer Hämodialysebehandlung zur langfristigen Überwachung der arteriellen Gefäßsteifigkeit und der Gefäßkalzifikation eines Patienten geeignet. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist deshalb nicht auf Dialysepatienten beschränkt und bietet sich auch bei Gesunden im Rahmen der Prävention an. In manchen Ausführungsformen wird von der Lehre der vorliegenden Erfindung auch der Fall erfasst, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Mess- und Recheneinheit unabhängig von extrakorporalen Blutbehandlungssitzungen eingesetzt werden.
Im Zusammenhang mit der Hämodialysebehandlung ergibt sich allerdings der praktische Vorteil, dass der Patient ohnehin sehr regelmäßig in einer Dialyseklinik anwesend ist und die erforderlichen Messdaten ohne zusätzlichen Aufwand, wie etwa zusätzliche Arztbesuche erhoben werden können.
Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels werden weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung näher beschrieben. Die Bezugszeichen in den Figuren haben jeweils durchgängig in allen Figuren die gleiche Bedeutung.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der absteigenden Aorta eines Menschen mit den abzweigenden Arterien und einer Druckmessstelle am Handgelenk des Menschen und einer Druckmessmanschette am Oberarm des Menschen
2 ein beispielhaftes Diagramm des zeitlichen Verlaufs einer durch Herzkontraktion verursachten Druckpulswelle eines Menschen mit überlagernden reflektierten Druckpulswellen gemessen an der Druckmessstelle 12 am Handgelenk des Menschen gemäß 1
3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Mess- und Recheneinheit mit einem Drucksensor zur Verwendung an der Messstelle 12 aus 1
4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Mess- und Recheneinheit aus 3 in Verbindung mit einer extrakorporalen Blutbehandlungsmaschine (der extrakorporale Blutkreislauf ist nicht dargestellt)
5 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Trends einer Kenngröße der arteriellen Gefäßsteifigkeit auf der Bildschirmanzeige der erfindungsgemäßen Mess- und Recheneinheit aus 3 oder 4
1 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung die absteigende Aorta 5 eines menschlichen Patienten mit den größten abzweigenden Arterien, nämlich der brachialen Arterie 3, den Nieren- und Leberarterien und den Iliac-Arterien. Die gesamte absteigende Aorta 5 weist in der schematischen Darstellung die Länge L₂ auf, die als Abstand zwischen der Aortabogenspitze des Aortabogens 2 und der Aortenbifurkation 7 definiert ist. An der dem Herz 1 des Menschen (nicht dargestellt) zugewandten Mündung der absteigenden Aorta 5 ist schematisch der Aortabogen 2 mit der Länge L₀ dargestellt. Unmittelbar vom Aortabogen 2 zweigt die brachiale Arterie 3 ab, die in die radiale Arterie 4 im Arm des Patienten übergeht. Die brachiale Arterie 3 und radiale Arterie 4 weisen in der schematischen Darstellung zusammen die Länge L₁ auf. An dem der absteigenden Aorta 5 abgewandten Ende der radialen Arterie 4 ist eine Druckmessstelle 12 dargestellt, an der ein nicht-invasiver Drucksensor, beispielsweise am Handgelenk des Patienten, angebracht werden kann. An dem der absteigenden Aorta 5 zugewandten Ende der brachialen Arterie 3 ist eine optionale Druckmessstelle 12a für eine herkömmliche Druckmessmanschette dargestellt. Des Weiteren sind im Verlauf der absteigenden Aorta 5 eine erste Verzweigungsstelle 6 zu den Nieren- und Leberarterien und eine zweite Verzweigungsstelle, die Aortenbifurkation 7 dargestellt. Die erste Verzweigungsstelle 6 wirkt als erste Reflexionsstelle und die Aortenbifurkation 7 wirkt als zweite Reflexionsstelle für die vom Herz 1 des Patienten kommende Herzdruckpulswelle. Dementsprechend durchlaufen reflektierte Druckpulswellen die absteigende Aorta 5 in entgegengesetzter Fortschrittsrichtung zu den Herzdruckpulswellen. Die reflektierten Druckpulswellen überlagern sich im Aortabogen 2 an der Verzweigung zur brachialen Arterie 3 mit den Herzdruckpulswellen und laufen mit gleicher Fortschrittsrichtung in die brachiale Arterie 3 und die radiale Arterie 4 hinein. An der Druckmessstelle 12 am Handgelenk des Patienten und an der Druckmessstelle 12a am Oberarm des Patienten sind Druckpulswellen messbar, die aufgrund der Überlagerung aus Herzdruckpulswellen und reflektierter Druckpulswellen eine charakteristische Form zeigen. In der 1 sind die Fortschrittsrichtungen der Druckpulswellen anhand von Pfeilen angedeutet.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines an der Druckmessstelle 12 aus 1 beispielhaft gemessenen Druckpulsverlaufs in Abhängigkeit von der Zeit. Die charakteristische Form des Druckpulsverlaufs in Abhängigkeit von der Zeit weist bei ungefähr t₁ = 85 ms ein absolutes Maximum auf, das durch eine vorwärts gerichtete Herzdruckpulswelle entstanden ist und als systolisches Maximum bezeichnet wird. In der Abklingphase überlagert sich die an der Aortenbifurkation 7 reflektierte Druckpulswelle dem zeitlichen Verlauf der abklingenden Herzdruckpulswelle, so dass der zeitliche Druckverlauf bei ungefähr t₂ = 215 ms ein lokales Pulsereignis, beispielsweise wie in 2 gezeigt, einen Wendepunkt aufweist. Es ist auch möglich, dass als lokales Pulsereignisses aufgrund der reflektierten Druckpulswelle bei t₂ anstelle eines Wendepunktes ein lokales Maximum auftritt. Des Weiteren ist ein weiteres lokales Maximum bei ungefähr t₃ = 410 ms zu erkennen, das aufgrund der diastolischen Druckpulswelle auftritt. In der Praxis hat sich gezeigt, dass in rund 90% der Messungen als lokales Pulsereignis aufgrund der reflektierten Druckpulswelle bei t₂ ein lokales Maximum auftritt und in rund 10% der Messungen als lokales Pulsereignis aufgrund der reflektierten Druckpulswelle bei t₂ ein Wendepunkt auftritt.
Die Pulswellenlaufzeit PTT₁(L₀ + L₁) ist definiert als Laufzeit der durch Herzkontraktion verursachten Druckpulswelle aufgrund der zurückgelegten Strecke im Aortabogen 2 sowie in der brachialen Arterie 3 und der radialen Arterie 4 bis zur Druckmessstelle 12 in 1.
Die Pulswellenlaufzeit PTT₂(L₀ + 2 L₂ + L₁) ist definiert als Laufzeit der an der Aortenbifurkation 7 reflektierten Druckpulswelle aufgrund der zurückgelegten Strecke im Aortabogen 2, in der zweifachen Länge der absteigenden Aorta 5 und in der brachialen Arterie 3 und in der radialen Arterie 4 bis zur Druckmessstelle 12 in 1.
Die Pulswellenlaufzeit in der absteigenden Aorta 5 PTT(2 L₂) ist definiert als Laufzeitunterschied zwischen der durch Herzkontraktion verursachten Druckpulswelle und der an der Aortenbifurkation 7 der absteigenden Aorta 5 reflektierten Druckpulswelle aufgrund der zurückgelegten zweifachen Länge der absteigenden Aorta 5. Die Länge der absteigenden Aorta 5 ergibt sich aus der 1 als Maß L₂. Die Pulswellenlaufzeit in der absteigenden Aorta 5 PTT kann als Differenz aus der Pulswellenlaufzeit PTT₂ und der Pulswellenlaufzeit PTT₁ berechnet werden, wie in der Gleichung 1 gezeigt. PTT(2 L₂) = PTT₂(L₀ + 2 L₂ + L₁) – PTT₁(L₀ + L₁) (Gleichung 1)
Aus dem zeitlichen Verlauf der Druckpulswellen in 2 kann aufgrund der vorstehend beschriebenen Grundlagen die Pulswellenlaufzeit PTT ermittelt werden, indem die Laufzeit der vorwärts gerichteten Herzdruckpulswelle von der Laufzeit der an der zweiten Verzweigungsstelle reflektierten Druckpulswelle abgezogen wird (PTT = t₂ – t₁ = 130 ms).
Die praktische Berechnung der Pulswellenlaufzeit erfolgt unter Verwendung bekannter mathematischer Methoden mit einem Berechnungsalgorithmus zur Auswertung des zeitlichen Verlaufs von gemessenen Druckpulswellen, der insbesondere Maxima und Wendepunkte bestimmt und die Messzeitpunkte von Maxima und Wendepunkten berechnet.
Der Berechnungsalgorithmus kann konfiguriert sein, eine Glättung der gemessenen Druckpulswellen durchzuführen. Der Berechnungsalgorithmus kann konfiguriert sein, die ersten Ableitungen und die zweiten Ableitungen der geglätteten Druckpulswellen zu berechnen.
Des Weiteren kann der Berechnungsalgorithmus konfiguriert sein, mindestens eine einzelne Pulsdruckkurve aus einer Mehrzahl oder einer Vielzahl von Pulsdruckkurven zu extrahieren und zu analysieren. Die Analyse der mindestens einen Pulsdruckkurve kann einige, mehrere oder alle der nachfolgend genannten Schritte beinhalten.
Der Berechnungsalgorithmus kann konfiguriert sein, den systolischen Peak zum Zeitpunkt t₁ und den Peak der Reflexionswelle zum Zeitpunkt t₂ aus dem Kurvenverlauf einer extrahierten Pulsdruckkurve zu erkennen.
Darüber hinaus kann der Berechnungsalgorithmus konfiguriert sein, beispielsweise zur Plausibilitätskontrolle, zusätzlich auch den diastolischen Peak zum Zeitpunkt t₃ aus dem Kurvenverlauf einer extrahierten Pulsdruckkurve zu erkennen.
Der Berechnungsalgorithmus kann konfiguriert sein, einen Ersatzpunkt für den Peak der Reflexionswelle zum Zeitpunkt t₂ festzulegen, falls die Analyse des Kurvenverlaufs keinen eindeutigen Peak liefert. Der Berechnungsalgorithmus kann als Ersatzpunkt für den Peak der Reflexionswelle zum Zeitpunkt t₂ einen Wendepunkt aus dem Kurvenverlauf zuordnen.
Der Berechnungsalgorithmus kann konfiguriert sein, die Pulswellenlaufzeit in der absteigenden Aorta 5 PTT als Differenz der Zeitpunkte t₂ und t₁ zu berechnen (PTT = t₂ – t₁).
Der Berechnungsalgorithmus kann konfiguriert sein, die Pulswellengeschwindigkeit PWV der absteigenden Aorta 5 aus der Pulswellenlaufzeit PTT der absteigenden Aorta und der Länge der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten zu berechnen.
Der Berechnungsalgorithmus kann außerdem konfiguriert sein, statistische Größen wie den Mittelwert und die Standardabweichung der Pulswellengeschwindigkeit PWV der absteigenden Aorta 5 und/oder der Pulswellenlaufzeit PTT der absteigenden Aorta 5 zu berechnen.
Der Berechnungsalgorithmus zur Auswertung des zeitlichen Verlaufs von Messkurven ist Bestandteil eines Computer-Programms mit Programmcode, der in der Mess- und Recheneinheit 100 abgespeichert ist und die maschinellen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens veranlasst, wenn der Programmcode in der Auswerteeinheit der Mess- und Recheneinheit 100 abläuft.
Unter Verwendung der Pulswellenlaufzeit der absteigenden Aorta 5 PTT(2 L₂) kann die Pulswellengeschwindigkeit berechnet werden, die sich aus Gleichung 2 ergibt. PWV = 2·L₂ / PTT (Gleichung 2)
Die Länge L₂ der absteigenden Aorta 5 eines bestimmten Patienten wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem Berechnungsansatz aus Gleichung 3 ermittelt. L₂ = k_JS·L_JS mit 0,6 ≤ k_JS ≤ 1 (Gleichung 3)
In der Gleichung 3 bedeutet L_JS den Abstand zwischen dem Jugulum und der Schambeinfuge (Symphysis pubica) des bestimmten liegenden Patienten und k_JS einen Korrekturfaktor, dessen Betrag bevorzugt im Bereich zwischen 0,6 und 1,0 liegt. Besonders bevorzugt liegt der Betrag des Korrekturfaktors bei 0,8. Der vermindernde Korrekturfaktor k_JS berücksichtigt den Umstand, dass der theoretische Abstand L_JS zwischen dem Jugulum und der Symphysis pubica eines liegenden Patienten etwas länger ist als die tatsächliche Länge der absteigenden Aorta 5. Der Korrekturfaktor k_JS ist patientenspezifisch, jedoch ist es möglich, den Korrekturfaktor zur Vereinfachung der Auswertung als Mittelwert aus empirischen Untersuchungen an einem repräsentativen Patientenkollektiv zu ermitteln. Ein Mittelwert des Korrekturfaktors kann beispielsweise anhand von angiografischen MRT-Bilddateien ermittelt und als Konstante in allen Berechnungen verwendet werden. Die Ermittlung der Länge L₂ der absteigenden Aorta 5 erfolgt nicht-invasiv.
Alternativ kann die Länge L₂ der absteigenden Aorta 5 eines bestimmten Patienten auch mit dem in Gleichung 4 gezeigten Berechnungsansatz berechnet werden. L₂ = k_JBS·L_JBS mit 0,8 ≤ k_JBS ≤ 1,2 (Gleichung 4)
In der Gleichung 4 bedeutet L_JBS den Abstand zwischen dem Jugulum und dem Bauchnabel (Umbilicus) des bestimmten liegenden Patienten und k_JBS einen empirisch ermittelten Korrekturfaktor, dessen Betrag bevorzugt im Bereich zwischen 0,8 und 1,2 liegt. Besonders bevorzugt liegt der Betrag des Korrekturfaktors bei ungefähr 1,0. Der Vorteil dieses alternativen Ansatzes ist, dass der behandelnde Arzt den Korrekturfaktor k_JBS jederzeit durch einfache äußerliche Längenmessung am liegenden Patienten ermitteln kann. Auch diese alternative Ermittlung der Länge L₂ der absteigenden Aorta 5 erfolgt nicht-invasiv.
Wiederum alternativ kann die Länge L₂ der absteigenden Aorta 5 eines bestimmten Patienten auch mit der in Gleichung 5 gezeigten Zahlenwertgleichung bestimmt werden, die anhand von Untersuchungen an einem Probandenkollektiv von der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung ermittelt wurde. In den Untersuchungen wurden die Konstanten der Gleichung 5 zu α = 3,10 und β = 7,00 ermittelt. L₂ = α·H – β (Gleichung 5)
In der Zahlenwertgleichung (Gleichung 5) bedeutet H die Körpergröße des bestimmten stehenden Patienten, die in der Einheit Zentimeter in die Zahlenwertgleichung einzusetzen ist. Die Länge L₂ der absteigenden Aorta 5 erhält man mit dieser Zahlenwertgleichung in der Einheit Millimeter. Auch diese weitere alternative Ermittlung der Länge L₂ der absteigenden Aorta 5 erfolgt nicht-invasiv.
Es ist auch möglich, die Länge der absteigenden Aorta 5 eines bestimmten Patienten mittels mindestens zwei der Gleichungen 3 bis 5 zu berechnen und dadurch eine Plausibilitätskontrolle für die Berechnungsergebnisse zu erleichtern.
Die Berechnung der Länge L₂ der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel einmalig nicht-invasiv vom behandelnden Arzt durchgeführt. Das Berechnungsergebnis wird auf der elektronischen Patientenkarte 31 des bestimmten Patienten abgespeichert zur Durchführung künftiger Berechnungen von der elektronischen Patientenkarte ausgelesen und steht dann für die Berechnung zur Verfügung. Durch das Abspeichern der Länge L₂ der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten auf seiner individuellen Patientenkarte 31 wird sichergestellt, dass bei allen Berechnungen unabhängig von der Klinik und der Bluthandlungsmaschine stets derselbe Betrag der Länge L₂ der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten verwendet wird und die Ergebnisse der Kenngröße der arteriellen Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten vergleichbar sind.
Die Mess- und Recheneinheit 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels verbindet optional die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem bekannten Verfahren zum kontinuierlichen Berechnen und Überwachen der absoluten und/oder der relativen Blutdruckänderung des Patienten gemäß der Gleichung 6 für die absolute Blutdruckänderung und/oder gemäß der Gleichung 7 für die relative Blutdruckänderung und/oder gemäß der Gleichung 8 zur Berechnung des Blutdrucks jeweils alleine auf der Basis der Auswertung einer piezoelektrischen Druckmessung des radialen Pulses am Handgelenk des Patienten unter Verwendung der Gleichung 2 zur Berechnung der Pulswellengeschwindigkeit in Verbindung mit einer der Gleichungen 3 bis 5. ΔBP(t) = m·[PWV(t) – PWV(t₀)] + n in mmHg Gleichung (6) ΔBP(t) / BP(t₀) = m·[PWV(t) – PWV(t₀)] + n / m·PWV(t₀) + n in % Gleichung (7) BP(t) = m·PWV(t) + n in mmHg Gleichung (8)
In den Gleichungen 6, 7 und 8 bedeuten BP den Blutdruck in mmHg, m eine Konstante mit der Einheit mmHg/[m/s], n eine Konstante mit der Einheit mmHg, t die Zeit und t₀ einen Bezugszeitpunkt. Die zwei Konstanten m und n können durch Kalibrationsmessungen für mindestens zwei unterschiedliche Druckzustände ermittelt werden.
Durch vorgenannte optionale Kombination der gemeinsamen Ermittlung einer Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit und der kontinuierlichen Messung des Blutdrucks alleine durch Analyse des Verlaufs mindestens einer durch Herzkontraktion verursachten Druckpulswelle in Abhängigkeit von der Zeit, die nur eine einzige Messstelle am Handgelenk des Patienten benötigt, wird die Akzeptanz beim Anwender weiter erhöht.
Mit der vorliegenden Erfindung werden ausschließlich durch Analyse des Verlaufs mindestens einer durch Herzkontraktion verursachten Druckpulswelle die Pulswellenlaufzeit PTT der absteigenden Aorta 5 und die Pulswellengeschwindigkeit PWV der absteigenden Aorta 5 berechnet und eine kontinuierliche Blutdruckmessung ohne den Einsatz zusätzlicher Messmethoden wie Photoplethysmogramm (PPG) und Elektrokardiogramm (EKG) realisiert, wodurch die eingangs genannten praktischen Nachteile und Akzeptanzprobleme des Einsatzes solcher zusätzlicher Messmethoden wie PPG und EKG im Rahmen der kontinuierlichen Blutdruckmessung vermieden werden. Die Akzeptanz beim Anwender und beim Patienten für die Überwachungseinrichtung wird dadurch erhöht. Die Handhabung der Überwachungseinrichtung wird vereinfacht und die Kosten können gesenkt werden. Gleichzeitig wird der als ein Ergebnis der Pulswellenanalyse erhaltene Betrag der Pulswellengeschwindigkeit (PWV) der absteigenden Aorta 5 als Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit verwendet und erfindungsgemäß auf der elektronischen Patientenkarte 31 gespeichert, so dass ein mittelfristiger oder langfristiger Trend der Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit erstellt werden kann, der dem behandelnden Arzt als Basis für diagnostische Zwecke dienen kann. Aus dem Trend der arteriellen Gefäßsteifigkeit kann auf den Trend der arteriellen Gefäßkalzifikation geschlossen werden.
3 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Mess- und Recheneinheit 100 in einer Anordnung zur Messung des Druckpulses am Handgelenk eines Patienten. Die Mess- und Recheneinheit 100 enthält eine Druckmesseinheit 10, eine Auswerteeinheit 20 und ein Schreib-/Lesegerät 30 zum Abspeichern von Daten auf einer Patientenkarte 31. Die elektronische Patientenkarte weist einen elektronischen Datenspeicher 32 auf. Die Druckmesseinheit 10 ist über ein Messkabel 11 mit einem piezoelektrischen Drucksensor verbunden, der in der dargestellten Anordnung am Handgelenk eines Patienten befestigt ist. Es ist alternativ auch eine drahtlose Übertragung des Drucksignals des Sensors an die Druckmesseinheit 10, z. B. eine Übertragung per Funk möglich. Die Auswerteeinheit 20 enthält eine Dateneingabeeinheit 21, eine Rechen- und Speichereinheit 22 und eine Anzeigeeinheit 23. Die Dateneingabeeinheit 21 ist über eine Datenleitung 24 mit der Rechen- und Speichereinheit 22 verbunden. Die Anzeigeeinheit 23 ist über eine Datenleitung 25 mit der Rechen- und Speichereinheit 22 verbunden. Die Rechen- und Speichereinheit 22 ist über eine Datenleitung 26 mit dem Schreib-/Lesegerät 30 für eine Patientenkarte 31 verbunden. Die Rechen- und Speichereinheit 22 beinhaltet in ihrem Speicher ein Computer-Programm mit Programmcode zur Veranlassung der maschinellen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn der Programmcode in der Rechen- und Speichereinheit 22 der Mess- und Recheneinheit 100 abläuft.
4 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Mess- und Recheneinheit 100 aus 3 in Verbindung mit einer Blutbehandlungsmaschine 1000. Die Mess- und Recheneinheit 100 ist Teil der Steuer- und Recheneinheit der Blutbehandlungsmaschine 1000. Das Schreib- und Lesegerät für die elektronische Patientenkarte 31 ist Teil der Blutbehandlungsmaschine 1000 und steht in Verbindung mit der Steuer- und Recheneinheit der Blutbehandlungsmaschine 1000. Mit der Steuer- und Recheneinheit steht ein Touchscreen 1100 in Verbindung. Die Dateneingabeeinheit 21 und die Anzeigeeinheit 23 sind Teil des Touchscreens 1100 der Blutbehandlungsmaschine 1000. Die Steuer- und Recheneinheit ist konfiguriert zum Eingeben von Benutzereingaben über den Touchscreen 1100 und zur Darstellung der Rechenergebnisse auf dem Touchscreen 1100 und zum Abspeichern von patientenbezogenen Daten eines bestimmten Patienten, insbesondere der berechneten Werte der jeweils mindestens einen Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten für die Mehrzahl der aufeinander folgenden Messintervalle als Zeitreihe, auf der Patientenkarte 31 des bestimmten Patienten.
Der behandelnde Arzt verwendet im vorliegenden Ausführungsbespiel eine Mess- und Recheneinheit 100 gemäß einer der Anordnungen in 3 oder in 4 und gibt vor Beginn eines ersten Zeitintervalls den Betrag der Länge der absteigenden Aorta 5 für den bestimmten Patienten mittels der Dateneingabeeinheit 21 in die Mess- und Recheneinheit 100 ein. Es können weitere Daten des bestimmten Patienten, beispielsweise sein Alter, eingegeben werden. Zu Beginn des ersten Zeitintervalls und zu Beginn jedes weiteren Zeitintervalls legt der behandelnde Arzt den Drucksensor an der Druckmessstelle 12 am Handgelenk des bestimmten Patienten an und startet die Messung mindestens einer Druckpulswelle. Das elektrische Messsignal des Drucksensors für den zeitlichen Verlauf mindestens einer Druckpulswelle je Zeitintervall wird von der Druckmesseinheit 10 in einen Druckverlauf umgewandelt und an die Rechen- und Speichereinheit 22 weitergeleitet. In der Rechen- und Speichereinheit 22 läuft ein erfindungsgemäßes Computer-Programm mit Programmcode ab und berechnet die Pulswellengeschwindigkeit der absteigenden Aorta 5 als charakteristische Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten, speichert die Beträge der Pulswellengeschwindigkeit für alle Zeitintervalle aufeinander folgend ab und stellt die Zeitreihe in der Anzeigeeinheit 23 grafisch als Trend für den bestimmten Patienten dar. Alternativ könnte auch die Pulswellenlaufzeit der absteigenden Aorta 5 als charakteristische Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit verwendet werden, weil die Pulswellengeschwindigkeit und die Pulswellenlaufzeit umgekehrt proportional zueinander sind, wobei die Länge der absteigenden Aorta 5 erfindungsgemäß als konstant vorausgesetzt wird (siehe Gleichung 2).
5 zeigt für eine Anzeigeeinheit 23 gemäß 3 oder 4 schematisch die grafische Darstellung des Trends der charakteristischen Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit in Abhängigkeit von der Zeit mit vorgegebenen Wertebereichen I₁, I₂ und I₃ für die charakteristische Kenngröße der Gefäßsteifigkeit, wobei I₁ einen dem Alter des bestimmten Patienten entsprechenden Wertebereich normaler arterieller Gefäßsteifigkeit, I₂ einen Wertebereich erhöhter arterieller Gefäßsteifigkeit und I₃ den Wertebereich kritisch erhöhter arterieller Gefäßsteifigkeit kennzeichnet. Die Wertebereiche können in ergonomischer Weise unterschiedlich farblich ausgestaltet sein, beispielsweise grün für I₁ (Werte unauffällig), gelb für I₂ (Warnbereich) und rot für I₃ (Gefahrenbereich). Wenn der Trend den Warnbereich oder sogar den Gefahrenbereich erreicht, so gibt dies dem behandelnden Arzt den Hinweis auf die Notwendigkeit einer Kontrollmessung und/oder das Einleiten von medizinischen Gegenmaßnahmen.
Kontrollmessungen, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, können beispielsweise mittels Angiographie und/oder Computertomographie und/oder Magnetresonanztomographie durchgeführt werden.
Die Unterteilung der Zeitachse der grafischen Darstellung des Trends der charakteristischen Kenngrößen für die arterielle Gefäßsteifigkeit kann wahlweise eine Mehrzahl oder eine Vielzahl von Wochen, Monaten oder Jahren darstellen.
Die Zeitreihe wird nach jedem Zeitintervall für den bestimmten Patienten ergänzt und aktualisiert. Die aktualisierte Zeitreihe wird von der Rechen- und Speichereinheit 22 an das Schreib-/Lesegerät 30 weitergeleitet und auf der Patientenkarte 31 des bestimmten Patienten abgespeichert.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabenstellungen der vorliegenden Erfindung mit dem gezeigten Ausführungsbeispiel. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Bezugszeichenliste

Bezugszeichen	Bezeichnung
1	Herz des Patienten
2	Aortabogen des Patienten
3	brachiale Arterie des Patienten
4	radiale Arterie des Patienten
5	absteigende Aorta des Patienten
6	erste Verzweigungsstelle der absteigenden Aorta
7	zweite Verzweigungsstelle der absteigenden Aorta (Aortenbifurkation)
10	Druckmesseinheit
11	Messleitung
12	Druckmessstelle am Handgelenk
12a	Druckmessstelle am Oberarm
20	Auswerteeinheit
21	Dateneingabeeinheit
22	Rechen- und Speichereinheit
23	Anzeigeeinheit
30	Schreib-/Lesegerät
31	Patientenkarte eines bestimmten Patienten
100	Mess- und Recheneinheit
1000	Blutbehandlungsmaschine
1100	Touchscreen

Claims

Verfahren zur langfristigen Überwachung der arteriellen Gefäßsteifigkeit eines bestimmten Patienten mit den Schritten: nicht-invasives Messen des zeitlichen Verlaufs der durch Herzkontraktion verursachten Druckpulswelle an dem bestimmten Patienten in einer Mehrzahl von aufeinander folgenden Zeitintervallen aufgrund jeweils mindestens einer Herzdruckpulswelle je Zeitintervall, Auswerten des zeitlichen Verlaufs der Druckpulswellen in der Mehrzahl von aufeinander folgenden Zeitintervallen aufgrund der jeweils mindestens einen Herzdruckpulswelle je Zeitintervall und Berechnen jeweils mindestens einer Kenngröße betreffend die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten aus der Form des zeitlichen Verlaufs mindestens der einen Druckpulswelle je Zeitintervall, Abspeichern der berechneten Werte der jeweils mindestens einen Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten für die Mehrzahl der aufeinander folgenden Messintervalle als Zeitreihe Berechnen eines Trends aus den als Zeitreihe abgespeicherten Werten der mindestens einen Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten Überwachen des Trends der mindestens einen als Zeitreihe abgespeicherten Kenngröße für die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten wobei das Berechnen der mindestens einen Kenngröße betreffend die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten das Berechnen der Pulswellenlaufzeit PTT in der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten beinhaltet und die Pulswellenlaufzeit PTT berechnet wird als Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt des Auftretens des gemessenen lokalen Pulsereignisses, insbesondere des lokalen Maximums oder des lokalen Wendepunkts, im zeitlichen Verlauf der Druckpulswelle aufgrund der an der Aortenbifurkation reflektierten Druckpulswelle des ausgewählten Herzschlags und dem Zeitpunkt des Auftretens des gemessenen systolischen Maximums im zeitlichen Verlauf der Druckpulswelle aufgrund der Druckpulswelle des ausgewählten Herzschlags.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt einmaliges nicht-invasives Ermitteln der Länge der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten nach der Gleichung: L₂ = k_JS·L_JS mit 0,6 ≤ k_JS ≤ 1 berechnet wird, wobei in der Gleichung: L₂ die Länge der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten, k_JS einen ersten dimensionslosen Korrekturfaktor, L_JS den Abstand zwischen dem Jugulum und der Schambeinfuge (Symphysis pubica) des bestimmten liegenden Patienten bedeuten.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dimensionslose Korrekturfaktor K_JS einen Wert 0,75 ≤ k_JS ≤ 0,85, insbesondere k_JS = 0,8 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten nach der Gleichung: L₂ = k_JBS·L_JBS mit 0,8 ≤ k_JBS ≤ 1,2 berechnet wird, wobei in der Gleichung: L₂ die Länge der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten, k_JBS einen zweiten dimensionslosen Korrekturfaktor, L_JBS den Abstand zwischen dem Jugulum und dem Bauchnabel (Umbilicus) des bestimmten liegenden Patienten bedeuten.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten bestimmt wird mit einer Zahlenwertgleichung der Form: L₂ = α·H – β, insbesondere mit α = 3,10 und β = 7,00 wobei in der Gleichung: L₂ die Länge der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten in mm, H die Körpergröße des bestimmten stehenden Patienten in cm bedeuten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen der jeweils mindestens einen Kenngröße betreffend die arterielle Gefäßsteifigkeit des Patienten aus der Form des zeitlichen Verlaufs der mindestens einen Druckpulswelle je Zeitintervall unter der Voraussetzung der ermittelten Länge der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen der mindestens einen Kenngröße betreffend die arterielle Gefäßsteifigkeit das Berechnen der Pulswellengeschwindigkeit PWV in der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten nach der Gleichung: PWV = 2·L₂ / PTT beinhaltet, wobei: PWV die Pulswellengeschwindigkeit der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten, PTT die Pulswellenlaufzeit der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten und L₂ die Länge der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten bedeuten.
Verfahren nach Anspruch 8 mit den zusätzlichen Schritten kontinuierliches Berechnen des Blutdrucks und/oder der absoluten Blutdruckänderung beziehungsweise der relativen Blutdruckänderung des Patienten in dem Zeitintervall nach der Gleichung für den Blutdruck: BP(t) = m·PWV(t) + n und/oder nach der Gleichung für die absolute Blutdruckänderung: ΔBP(t) = m·[PWV(t) – PWV(t₀)] + n beziehungsweise nach der Gleichung für die relative Blutdruckänderung: ΔBP(t) / BP(t₀) = m·[PWV(t) – PWV(t₀)] + n / m·PWV(t₀) + n wobei in den Gleichungen: BP den Blutdruck mit einer Druckeinheit m eine Konstante mit einer auf eine Geschwindigkeitseinheit bezogenen Druckeinheit n eine Konstante mit einer Druckeinheit t die Zeit t₀ einen Bezugszeitpunkt bedeuten und Überwachen des Blutdrucks und/oder der absoluten Blutdruckänderung beziehungsweise der relativen Blutdruckänderung des Patienten in dem Zeitintervall.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der aufeinander folgenden Zeitintervalle zumindest im Wesentlichen einer Folge aufeinander folgender extrakorporaler Blutbehandlungssitzungen des bestimmten Patienten entspricht oder eine Folge von aufeinander folgenden extrakorporalen Blutbehandlungssitzungen des bestimmten Patienten beinhaltet.
Mess- und Recheneinheit 100 zum nicht-invasiven Ermitteln mindestens einer Kenngröße betreffend die arterielle Gefäßsteifigkeit eines bestimmten Patienten, beinhaltend: eine Druckmesseinheit 10 konfiguriert zum Verbinden mit einem Drucksensor zum Messen von Druckpulsen an einer Messstelle 12 am Handgelenk des Patienten oder an einer Messstelle 12a am Oberarm des Patienten eine Auswerteeinheit 20 mit einer Rechen- und Speichereinheit 22 aufweisend ein Computer-Programm mit Programmcode zur Veranlassung der maschinellen Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wenn der Programmcode in der Rechen- und Speichereinheit 22 abläuft.
Mess- und Recheneinheit 100 gemäß Anspruch 11, zusätzlich gekennzeichnet durch eine Dateneingabeeinheit 21 zur Eingabe der Länge der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten oder zur Eingabe von Daten für die Berechnung der Länge der absteigenden Aorta 5 des bestimmten Patienten in der Rechen- und Speichereinheit 22.
Mess- und Recheneinheit 100 gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesseinheit 10 konfiguriert ist zum Verbinden mit einem piezoelektrischen Druckaufnehmer zum nicht-invasiven Messen von Druckpulsen am Handgelenk des Patienten und/oder dass die Druckmesseinheit 10 konfiguriert ist zum Verbinden mit einer Druckmessmanschette zum nicht-invasiven Messen von Druckpulsen am Oberarm des Patienten.
Mess- und Recheneinheit 100 gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Recheneinheit 100 in die Steuer- und Recheneinheit eines Blutbehandlungsgeräts 1000 zur extrakorporalen Blutbehandlung integriert ist oder mit der Steuer- und Recheneinheit eines Blutbehandlungsgeräts 1000 zur extrakorporalen Blutbehandlung in Verbindung steht.
Mess- und Recheneinheit 100 gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Recheneinheit 100 zusätzlich zur Speicherung der mindestens einen Kenngröße betreffend die arterielle Gefäßsteifigkeit des bestimmten Patienten ein Schreib-/Lesegerät 30 aufweist oder mit einem Schreib-/Lesegerät eines Blutbehandlungsgeräts 1000 zur extrakorporalen Blutbehandlung in Verbindung steht.
Blutbehandlungsgerät 1000 zur extrakorporalen Blutbehandlung mit einer dem Blutbehandlungsgerät zur extrakorporalen Blutbehandlung zugeordneten Mess- und Recheneinheit 100 gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15.
Blutbehandlungsgerät zur extrakorporalen Blutbehandlung gemäß Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass das Blutbehandlungsgerät 1000 zur extrakorporalen Blutbehandlung aus der Gruppe Dialysemaschine, Hämofiltrationsmaschine, Hämodiafiltrationsmaschine ausgewählt ist.
Computer-Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zum Abspeichern in der Speichereinheit 22 der Mess- und Recheneinheit 100 nach einem der Ansprüche 11 bis 15 programmiert zur Veranlassung der maschinellen Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wenn der Programmcode in der Rechen- und Speichereinheit 22 abläuft.