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Als Schlaganfall oder Hirnschlag ist eine plötzlich auftretende Durchblutungsstörung des Gehirns bezeichnet, welche sich durch Symptome wie beispielsweise Sehstörungen, Schwindel, Lähmungserscheinungen, etc. offenbart.
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Ohne geeignete Therapiemaßnahmen führt ein Schlaganfall regelmäßig zu neuronalen Verlusten, also irreversiblen Zellschädigungen im Gehirn und damit bleibende Funktionsstörungen für den Patienten. Kritisch für das Ausmaß der Schädigung ist hierbei die Zeitspanne, die zwischen dem Auftreten der Symptome und der Einleitung therapeutischer Maßnahmen verstreicht.
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Diese Zeitspanne wird wesentlich durch den Umstand bestimmt, dass ein Schlaganfall grundsätzlich auf mehrere Ursachen zurückzuführen sein kann, nämlich einerseits durch eine Minderdurchblutung (ischämischer Infarkt) des Gehirns und andererseits durch eine akute Hirnblutung (hämorrhagischer Infarkt).
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Eine Behandlung des Schlaganfalls durch eine sogenannte Thrombolyse (kurz auch als „Lyse“ bezeichnet), bei der ein die Minderdurchblutung auslösendes Blutgerinnsel durch meist intravenöse Zugabe eines Medikaments aufgelöst wird, ist jedoch nur zur Behandlung eines ischämischen Schlaganfalls geeignet, während eine Hirnblutung für diese Behandlung eine Kontraindikation ist.
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Daher kann die Therapie erst dann eingeleitet werden, wenn beispielsweise durch eine bildgebende Untersuchung mit einem Computertomographen (CT) oder einem Magnetresonanz-Tomographen (MRT) die Ursache des Schlaganfalls identifiziert wurde.
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Dies wiederum bedingt einen Transport des Schlaganfall-Patienten zu einer geeignet ausgerüsteten radiologischen Einrichtung, was insbesondere in infrastrukturarmen Gegenden einen entscheidenden und oft unvermeidbaren Zeitverlust darstellen kann.
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Um die neuronalen Verluste bis zum Therapiebeginn möglichst zu begrenzen, wird bisweilen die Körperkerntemperatur des Schlaganfall-Patienten systematisch abgesenkt. Hierdurch werden der Energie- und Sauerstoffbedarf des Gehirns verringert und somit hirnschädigende Mechanismen infolge der Unterversorgung des Hirns verlangsamt.
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Eine solche Hypothermie-Therapie wird herkömmlicherweise invasiv durch Injektion von gekühlter Kochsalzlösung oder endogenen Bluts realisiert, z.B. durch Injektion in eine Leistenvene. Die Kerntemperatur wird hierbei beispielsweise auf 33°C eingestellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Frühversorgung von Hirnschlagpatienten zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird bezüglich einer Kühlvorrichtung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich einer Halskühleinheit wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 12. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist zur Frühversorgung eines Schlaganfallpatienten eine Halskühleinheit vorgesehen. Die Halskühleinheit umfasst einen am Hals des Patienten verrutschsicher fixierbaren Kühlkörper, welcher bestimmungsgemäß zur Kühlung einer (hirnzuführenden) Halsschlagader bzw. Kopfschlagader („Arteria carotis communis“, kurz: „Carotis“) des Schlaganfallpatienten dient. Konkret dient der Kühlkörper dabei zur Kühlung des in der Halsschlagader dem Gehirn zuströmenden Bluts und somit zur Herabsetzung der Kerntemperatur im Hirn des Patienten. Dementsprechend ist der Kühlkörper bestimmungsgemäß in einem Bereich des Halses auf die Haut des Patienten aufzulegen und zu fixieren, unter deren Oberfläche die hirnzuführende Halsschlagader des Patienten verläuft. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung umfasst zusätzlich zu der Halskühleinheit eine Versorgungseinheit (Peripherie) zum Betrieb der Halskühleinheit.
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Der Kühlkörper ist zweckmäßigerweise durch einen (z.B. etwa flachquaderförmigen) Körper aus einem wärmeleitenden Material gebildet. Der Körper kann dabei aus einem Vollmaterial oder Verbundmaterial gefertigt sein.
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Der Kühlkörper kann im Rahmen der Erfindung grundsätzlich die dem Patientenkörper zuzuführende Kälte selbst und vor Ort erzeugen bzw. anderweitig bereitstellen. Beispielsweise kann der Kühlkörper ein integriertes Peltierelelement umfassen.
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Um die Größe und das Gewicht der Halskühleinheit bei gleichzeitig hinreichender Kühlleistung gering zu halten, wird die Kälte aber vorzugsweise räumlich getrennt von der Halskühleinheit in der Versorgungseinheit bereitgestellt und der Halskühleinheit über ein fluides, insbesondere flüssiges Kühlmittel zugeführt. Der Kühlkörper ist in diesem Fall von mindestens einem Kühlmittelkanal durchzogen, welcher im Betrieb der Kühlvorrichtung von dem Kühlmittel durchströmt ist. Die von der Halskühleinheit räumlich getrennte Kälteerzeugung hat den weiteren Vorteil, dass auf diese Weise die Halskühleinheit besonders einfach – insbesondere durch den ausschließlich Einsatz nicht-metallischer und nicht-magnetischer Materialien – für den Einsatz im Aufnahmebereich von bildgebenden Modalitäten wie Computertomographen oder Magnetresonanztomographen ausgebildet werden kann.
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Als „Kälte“ wird – im physikalischen Sinne – negative Wärme, also negative thermische Energie bezeichnet. Die Zuführung von Kälte zu dem Patientenkörper entspricht somit dem Entzug von Wärme aus dem Patientenkörper.
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Sofern die Kälteerzeugung in dem Kühlkörper selbst erfolgt, dient die Peripherie zur Bereitstellung der hierfür notwendigen (insbesondere elektrischen) Energie. In bevorzugter Ausführung enthält die Peripherie aber Mittel zur Bereitstellung des der Halskühleinheit zuzuführenden kalten Kühlmittels. Die Peripherie ist in diesem Fall strömungstechnisch mit dem Kühlkörper der Halskühleinheit bzw. mit dessen Kühlmittelkanal verbunden.
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In einfachster Ausgestaltung kann die Peripherie zur Bereitstellung des Kühlmittels einen regelbaren Leitungsanschluss aufweisen, über den kaltes Leitungswasser in die Halskühleinheit geleitet werden kann. Vorzugsweise wird das Kühlmittel aber auf einem geschlossenen Kreislauf zwischen der Halskühleinheit und der Peripherie geführt. Die Peripherie umfasst hierbei vorzugsweise eine Pumpe zur Förderung des Kühlmittels durch den Kühlmittelkanal. Des Weiteren umfasst die Peripherie vorzugsweise eine Kälteerzeugungseinheit zur Abkühlung des Kühlmittels. Die Kälteerzeugungseinheit ist in bevorzugter Ausgestaltung durch ein Peltierelement gebildet. Sie kann im Rahmen der Erfindung grundsätzlich aber auch durch eine Kompressionskältemaschine oder ein passives Kältereservoir, z.B. ein Eisbad, gebildet sein. Zweckmäßigerweise ist die Kälteerzeugungseinheit als Thermostat ausgebildet und somit mit einem Regelkreis zur geregelten Einstellung der Kühlmitteltemperatur versehen. Die Temperaturregelung kann hierbei wahlweise auf einer Einstellung der Kühlleistung, der Kühlmittelflussrate und/oder auf einer einstellbaren Mischung von warmen und kalten Kühlmittelteilströmen basieren.
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Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung besteht darin, dass sie einfach und kompakt realisierbar und somit insbesondere auch für den mobilen Einsatz geeignet ist. Die Halskühleinheit kann somit dem Patienten zeitnah nach dem Auftreten der Schlaganfall-Symptome angelegt werden, insbesondere bereits im Rahmen der Erst-Hilfe oder während des Transports. Insbesondere für den mobilen Einsatz der Kühlvorrichtung vorteilhaft ist des Weiteren der Umstand, dass die Kühlvorrichtung nicht-invasiv arbeitet und somit im Einsatz nicht aseptisch sein muss.
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Durch die Kühlvorrichtung wird dabei vorteilhafterweise das Blut des Patienten gezielt nur an der zuleitenden Halsschlagader abgekühlt. Die Hypothermie bleibt hierdurch im Wesentlichen auf den Kopfbereich beschränkt. Hierdurch kann die hypothermie-bedingte Erhöhung der Infektionsgefahr – die bei Schlaganfall-Patienten ohnehin erhöht ist – in Grenzen gehalten werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Halskühleinheit auch während der Untersuchung des Patienten angelegt bleibt. Hierzu ist die Halskühleinheit bevorzugt derart dimensioniert, dass sie innerhalb einer üblichen Kopfspule eines Magnetresonanztomographen positionierbar ist.
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Um eine besonders gute Wärmeübertragung zwischen dem Blut des Patienten und dem Kühlmittel zu erreichen, ist die Halskühleinheit zweckmäßigerweise derart anzulegen, dass das Kühlmittel „im Gegenstrom“ zum Blut des Patienten geführt wird, also innerhalb der Halskühleinheit im Wesentlichen vom Kopf des Patienten in Richtung des Rumpfes des Patienten fließt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung verläuft der Kühlmittelkanal mäanderförmig in dem Kühlkörper, wodurch auf einfache und effektive Weise eine großflächige Wärmeübertragungsfläche zwischen Kühlmittel und Kühlkörper besonders großflächig gestaltbar ist.
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Ebenfalls im Sinne einer guten Wärmeübertragung ist der Kühlkörper zweckmäßigerweise aus einem flexiblen Material gefertigt, so dass er sich unter Bildung eines Flächenkontakts gut an den Hals des Patienten anlegen lässt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Halskühleinheit insbesondere ein Kompressionskissen, welches bestimmungsgemäß dazu dient, den Kühlkörper unter Erzeugung eines gleichmäßigen sanften Anpressdrucks an den Hals des Patienten anzupressen. Hierzu überragt das Kompressionskissen vorzugsweise den Kühlkörper in seiner Flächenausdehnung. Alternativ hierzu kann der Kühlkörper im Rahmen der Erfindung selbst nach Art eines Kissens ausgebildet sein. Insbesondere ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass der Kühlkörper nach Art einer herkömmlichen Kühlkompresse durch einen mit einem Gel gefüllten Beutel gefertigt ist.
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Es ist im Rahmen der Erfindung denkbar, den Kühlkörper oder eine Baueinheit, welche den Kühlkörper sowie das Kompressionskissen umfasst, mit Hilfe von Pflastern o.ä. Verbandsmaterial am Hals des Patienten zu fixieren.
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Im Sinne einer einfachen, schnellen und fehlersicheren Handhabung umfasst die Halskühleinheit vorzugsweise jedoch eine Manschette, welche beispielsweise nach Art einer an sich bekannten Cervicalstütze („Halskrause“) ausgeführt ist. Die Manschette lässt sich um den Hals des Patienten legen, so dass der Kühlkörper – und ggf. das Kompressionskissen – sicher am Hals des Patienten fixiert ist. Bevorzugt ist die Manschette mit einem Klettverschluss zum Verschließen versehen.
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Bei dem Kühlmittel handelt es sich vorzugsweise um einen auch unter dem Trivialnamen „Frigen“ bekannten Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW), insbesondere um 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan („Frigen 113“), zumal dieses Kühlmittel vorteilhafterweise bei Raumtemperatur flüssig vorliegt. Solche FCKW sind vorteilhafterweise bei einer MRT-Untersuchung nicht sichtbar, und erschweren oder verfälschen daher die Diagnose auch bei angelegter Halskühleinheit nicht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Pumpe nach Art einer Infusionspumpe ausgebildet. In dieser Ausführung ist die Pumpe insbesondere vorteilhaft einsetzbar, um das Kühlmittel kontinuierlich in einem geschlossenen Kreislauf zu fördern.
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Um eine wiederum schädliche Unterkühlung des Hirns zu vermeiden, ist der Kühlvorrichtung in bevorzugter Ausführung eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Hirntemperatur des Patienten zugeordnet. Bei dieser Messeinrichtung kann es sich um einen internen Bestandteil der Kühlvorrichtung, beispielsweise um einen am Kopf zu befestigenden Temperatursensor handeln. Vorzugsweise ist die Messeinrichtung aber ein externes, d.h. von der Kühlvorrichtung separates Gerät. Insbesondere dient als Messeinrichtung ein Magnetresonanztomograph, mit dem die Hirntemperatur durch eine sogenannte Temperaturkartenaufnahme (durch Auswertung der temperaturabhängigen chemischen Verschiebung der Protonen-Resonanzfrequenz) bestimmbar ist. Die Kühleinrichtung umfasst in diesem Fall bevorzugt eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, die Hirntemperatur durch Variation der Kühlleistung und/oder der Kühlmittelflussrate auf eine vorgegebene Solltemperatur zu regeln.
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In vorteilhafter Ausführung ist vorgesehen, dass die Halskühleinheit an eine (beispielsweise in einem Krankenwagen oder MRT-Raum) fest installierte Peripherie, insbesondere mit Hilfe von einer oder mehreren Schnellkupplungen, angeschlossen werden kann.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in einer Seitenansicht den Hals- und Kopfbereich eines Patienten, welchem eine Halskühleinheit zur Kühlung seiner Halsschlagader angelegt ist,
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2 in schematischer Darstellung eine Kühlvorrichtung, die die Halskühleinheit gemäß 1 sowie eine Versorgungseinheit (Peripherie) umfasst, und
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3 in einer schematischen Querschnittsdarstellung den Halsbereich eines Patienten, dessen Kopf zu Diagnosezwecken in einer Kopfspule eines Magnetresonanztomographen positioniert ist, wobei dem Patienten eine alternative Ausführungsform der Halskühleinheit angelegt ist.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 und 2 zeigen eine Kühlvorrichtung 1 sowie einen (Schlaganfall-)Patienten 2, insbesondere den Kopf 3 und Hals 4 des Patienten 2.
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In 2 ist gestrichelt die durch den Hals verlaufende, hirnversorgende Halsschlagader 5 dargestellt, in der das Blut in Pfeilrichtung 6 aus dem Oberkörper in den Kopf 3 strömt.
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Die Kühlvorrichtung 1 dient zur Kühlung des in der Halsschlagader 5 strömenden Bluts, um die Kerntemperatur im Hirn systematisch herabzusetzen und hierdurch schlaganfallbedingte Schädigungsvorgänge im Gehirn des Patienten 2 zu verhindern oder zumindest zu verlangsamen.
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Die Kühlvorrichtung 1 umfasst eine am Hals 4 des Patienten 2 anzubringende Halskühleinheit 10 (in 2 teilweise geschnitten dargestellt), sowie eine nachfolgend als Peripherie 11 bezeichnete Versorgungseinheit.
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Die Halskühleinheit 10 umfasst eine zum Beispiel aus Kunststoff gefertigte Manschette 12, welche zur Verwendung – wie in 2 angedeutet – mit Hilfe eines Klettverschlusses 13 um den Hals 4 des Patienten 2 anzulegen ist.
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In die Manschette 12 ist ein grob flachquaderförmiger Kühlkörper 15 aus weichem, wärmeleitfähigem Kunststoff integriert, welcher bestimmungsgemäß an demjenigen Bereich der Körperoberfläche 16 des Halses 4 anliegt, unter dem die Halsschlagader 5 verläuft.
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Um den Kühlkörper 15 verrutschsicher zu positionieren, ist zwischen Kühlkörper 15 und Manschette 12 ein Kompressionskissen 17 integriert, welches den Kühlkörper 15 in Umfangsrichtung des Halses 4 beidendseitig überragt. Die Manschette 12, der Kühlkörper 15 und das Kompressionskissen 17 bilden dabei eine unlösbar zusammenhängende Baueinheit.
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Wie insbesondere aus 2 zu entnehmen ist, ist der Kühlkörper 15 von einem Kühlmittelkanal 20 durchzogen. Der Kühlmittelkanal 20 verläuft hierbei zweckmäßigerweise mäanderförmig innerhalb des Kühlkörpers 20 (vgl. 1). Die Windungsamplitude des mäanderförmigen Verlaufs des Kühlmittelkanals 20 ist in 1 allerdings aus Gründen der Anschaulichkeit stark übertrieben dargestellt. In der Praxis erstreckt sich der Kühlmittelkanal 20 in Umfangsrichtung des Halses 4 über etwa 3 cm. Alternativ zu der Mäanderform kann der Kühlmittelkanal 20 aber auch geradlinig innerhalb des Kühlkörpers 15 verlaufen und/oder sich in mehrere Teilkanäle verzweigen.
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Der Kühlmittelkanal 20 ist beidendseitig mittels Kunststoffschläuchen 22 mit der Peripherie 11 verbunden. Ein flüssiges Kühlmittel 23, hier 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan (Trivialname: Frigen 113), ist in dem Kühlmittelkanal 20 über die Kunststoffschläuche 22 in Pfeilrichtung 24 mit der Peripherie 11 im Kreislauf geführt.
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Die Peripherie 11 umfasst eine Pumpe 3 sowie eine als Thermostat 31 ausgebildete Kälteerzeugungseinheit zur Kühlung des Kühlmittels 23. Die Pumpe 30 fördert das Kühlmittel 23 im Gegenstrom mit dem Blutfluss in der Halsschlagader 5. Der hier beispielhaft in Strömungsrichtung der Pumpe 30 nachgeschaltete Thermostat 31 temperiert dabei mit Hilfe eines Peltierelements 32 das Kühlmittel 23 beim Durchlauf durch den Thermostaten 31 auf eine Temperatur von weniger als 10°C.
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In der hier dargestellten Ausführungsform ist der Peripherie 11 zudem eine (Temperatur-)Messeinrichtung 35 zugeordnet, die zur Bestimmung der (Hirn-)Temperatur T des Patienten 2 dient. Bei der Messeinrichtung 35 handelt es sich hier nicht um einen Bestandteil der Kühlvorrichtung 1, sondern um separates Gerät. Insbesondere handelt es sich bei der Messeinrichtung 35 um einem Magnetresonanztomographen, der die Hirntemperatur T nach einer in Physica Medica (2010), 26, S. 192–201 erläuterten, an sich bekannten, Messmethode bestimmt.
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Ein Messwert der Temperatur T wird von der Messeinrichtung 35 als Eingangsgröße einer Steuereinheit 36 der Kühlvorrichtung 1 zugeführt, die zur geregelten Einstellung der Hirntemperatur T auf einen vorgegebenen Sollwert(beispielsweise 33°C) eingerichtet ist. Zur Regelung der Hirntemperatur T variiert die Steuereinheit 36 hierbei eine Förderleistung PP der Pumpe 30 und/oder eine Kühlleistung PT des Thermostaten 31.
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In bevorzugter Ausführung ist die Kühlvorrichtung 1 sowohl in der vorstehend beschriebenen Zusammenwirkung mit der Temperaturmesseinrichtung 35 (geregelter Betrieb) als auch ohne Verbindung mit der Temperaturmesseinrichtung 35 (Stand-Alone-Betrieb) betriebbar. In dem letztgenannten Fall werden die Kühlleistung PT und die Förderleitung PP von der Steuereinheit 36 derart eingestellt, dass auch ohne Messung der Hirntemperatur T eine kritisch Unterkühlung des Hirns ausgeschlossen werden kann.
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3 zeigt schematisch angedeutet einen Tunnel 40 eines Magnet-Resonanztomographen (MRT 41) in Blickrichtung entlang der Tunnelachse, sowie eine dem MRT 41 zugeordnete Kopfspule 42, welche auf einer ebenfalls dem MRT 41 zugeordneten Patientenliege 43 gelagert ist.
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Die Kopfspule 42 dient zur Unterstützung einer auf Magnetresonanz-Tomographie basierten Perfusionmessung mit deren Hilfe es möglich ist, Durchblutungsstörungen von Hirnarealen sichtbar zu machen.
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Von dem Patienten 2 sind hier lediglich der Hals 4 sowie die Halsschlagader 5 angedeutet. Die dem Patienten 2 angelegte Halskühleinheit 10 der Kühlvorrichtung 1 ist hier in einer vereinfachten zweiten Ausführungsform dargestellt, bei der die Halskühleinheit 10 anstelle der Manschette 12 ein mit Pflastern 45 am Hals 4 des Patienten 2 zu befestigendes Fixierband 46 umfasst. Als Fixierband 46 wird vorzugsweise ein elastischer Textilverband herangezogen, der den Kühlkörper 15 beidseitig überragt. Das Kompressionskissen 17 und der Kühlkörper 15 sind vorzugsweise fest miteinander verbunden.
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Aus 3 wird ersichtlich, dass die Halskühleinheit 10 vorteilhafterweise innerhalb der Kopfspule 42 positionierbar ist, so dass diese auch während der bildgebenden Untersuchung des Patienten 2 angelegt sein kann.
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Als Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschrieben Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Physica Medica (2010), 26, S. 192–201 [0045]
