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Technisches Umfeld
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Die Erfindung betrifft ein modular aufgebautes, auf diversen und frei konfigurierbaren Vitalparametern basierendes Verfahren zur Überwachung von gefährdeten Patienten; sie betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Stand der Technik
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Bisher entwickelte und im allgemeinen klinischen Gebrauch befindliche selbsttätige Alarmsysteme sind überwiegend im Bereich akutklinischer Einrichtungen, d. h. in der stationären Patientenversorgung etabliert (Beispiel: Selbständig alarmgebendes Monitoring von Vitalparametern auf einer Intensivstation). Darüber hinaus existieren im klinischen Gebrauch diverse Langzeit-Aufzeichnungssysteme, welche darauf ausgerichtet sind, dass der Arzt am Ende der jeweiligen Aufzeichnungsperiode oder ggf. bei längerer Überwachung zu definierten Zeitpunkten seitens des Gerätes gespeicherte kritische Episoden retrospektiv aufruft, erfasst und hieraus klinische Rückschlüsse zieht. Selbstredend nutzen solche Rekorder einem Patienten nur, so lange dieser die erfassten Ereignisse überlebt und den Weg zum Arzt findet.
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Eine dritte Gruppe von Überwachungs- und Alarmgebungssystemen setzt voraus, dass der Patient selbst die Entstehung einer akuten Zustandsverschlechterung wahrnimmt und noch hinreichend Zeit zum eigenständigen Reagieren hat. Dies gilt beispielsweise für Wrist-Rekorder, d. h. EKG-Aufzeichnungssysteme, welche nach Art einer Armbanduhr vom Patienten getragen werden können. Sobald der Patient ein symptomatisches Herzereignis bemerkt, kann er die Aufzeichnung des Gerätes starten. Begibt er sich hernach zum Arzt, kann dieser retrospektiv das Gerät auslesen und ermitteln, ob der vom Patient wahrgenommene Zustand auf einer kritischen Herzrhythmusstörung beruhte oder nicht. Selbstredend setzt auch solch ein System voraus, dass der Patient, nachdem er die Aufzeichnung in Gang gesetzt hat, das auslösende Ereignis überlebt und sich hernach bei seinem Arzt vorstellen kann.
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Schließlich existieren allgemeine, d. h. unspezifische Alarmgebungssysteme, welche darauf basieren, dass der Patient im Falle eines akuten Unwohlseins selbsttätig einen Alarm als nicht näher spezifizierten Notruf auslöst, der beispielsweise, mit den Daten des Patienten hinterlegt, zur nächstgelegenen Rettungsleitstelle geführt wird. Auch diese Systeme setzten voraus, dass der Patient bei Verschlechterung seines Zustandes noch in der Lage ist, den jeweiligen Alarm abzugeben.
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Aufgabe
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In ähnlicher Weise, wie ein Herz-Kreislauf-Stillstand innerhalb von einer Minute zum Atemstillstand führt, löst auch ein akut einsetzender Atemstillstand innerhalb von 1–2 Minuten einen nachfolgenden Herz-Kreislauf-Stillstand aus. Folgerichtig sind auch an einen plötzlichen Atemstillstand dieselben Forderungen im Hinblick auf eine möglichst frühzeitige Erfassung und Alarmgebung zu stellen, wie im Falle des Herz-Kreislauf-Stillstandes.
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Die häufigste extrakardiale, d. h. ursächlich außerhalb des Herzens liegende Ursache für einen akuten Herz-Kreislauf-Stillstand stellt eine fulminante Lungenembolie dar. Auch diese tritt üblicherweise schlagartig, plötzlich und unvermittelt auf und kann je nach Schweregrad bzw. Ausmaß der Lungenstrombahn-Verlegung in klinisch gleicher Weise wie ein plötzlicher Herztod zu einem unmittelbaren Bewusstseinsverlust mit nachfolgendem Tod führen. Andere seltenere Ursachen für plötzlich eintretende Bewusstseinsverluste mit evtl. rasch nachfolgendem Herz-Kreislauf-Stillstand stellen akute innere Blutungen dar, beispielsweise im Rahmen eines rupturierten Aortenaneurysmas oder auch einer intracerebralen Aneurysmaruptur. Auch bei diesen Ereignissen verbleibt dem betroffenen Patienten in aller Regel keine Zeit, einen Alarm abzugeben bzw. nach Hilfe zu rufen.
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Neben akuten Komplikationen, welche das Herz-Kreislauf-Gefäß- und Atmungssystem betreffen, sind weitere Krankheitsbilder mit prognostisch relevanten und plötzlichen eintretenden Funktionsverschlechterungen vergesellschaftet, bei denen der Patient ebenfalls oftmals nicht mehr die Zeit hat, selbst Hilfe zu ordern und in deren Folge sich der Patient möglicherweise zumindest in einem hilflosen oder auch vital bedrohten Folgezustand befindet. Dies trifft beispielsweise für generalisierte tonisch-klonische Krampfanfälle im Rahmen epileptischer Leiden zu. Hier können die Patienten ggf. ebenso plötzlich und unvermittelt, wie im Falle eines plötzlichen Herztodes einen Bewusstseinsverlust mit nachfolgendem Sturz und anschließenden generalisierten Krampfanfällen erleiden. Zwar wacht ein solcher Patient am Ende des Ereignisses üblicherweise wieder auf, er kann allerdings für längere Zeit benommen und handlungsunfähig sein, selbstredend auch im Rahmen des Sturzereignisses Frakturen oder Blutungskomplikationen erleiden, welche ein schnelles Eingreifen erfordern. Daher soll das hier vorgestellte Erfassungssystem auch geeignete Sensoren enthalten, die solche plötzlichen Sturzereignisse erfassen können.
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Plötzliche Todesfälle sind von erheblicher epidemiologischer Bedeutung. Allein in Deutschland versterben schätzungsweise 100.000–200.000 Menschen pro Jahr am plötzlichen Herztod. Neben der koronaren Herzerkrankung bzw. dem akuten Herzinfarkt kommen auch Kardiomyopathien sowie angeborene oder erworbene Herzklappenfehler als Ursache des plötzlichen Herztodes in Betracht. Der Herztod kommt durch einen Herz-Kreislauf-Stillstand zustande, welcher plötzlich und unmittelbar auftritt. Diesem liegt rhythmologisch in der Mehrzahl der Fälle ein Kammerflimmern zugrunde, zu geringerem Anteil kann es sich allerdings auch um eine elektrische Nullaktivität (Asystolie) handeln. Bei einem plötzlichen Herz-Kreislauf-Stillstand kommt es bereits nach 10–15 Sekunden zum Bewusstseinsverlust und zum Verlust des Muskeltonus mit hieraus resultierendem Sturzereignis/Kollaps. Generalisierte Krämpfe treten nach 10–40 Sekunden auf, ein Atemstillstand nach 15 bis maximal 60 Sekunden. Spätestens nach 5 Minuten kommt es bei fortbestehendem Herz-Kreislauf-Stillstand zu irreparablen Hirnschäden. Innerhalb von 10 Minuten ist mit fortbestehenden neurologischen Defiziten zu rechnen, spätestens nach 15-minütiger Dauer mit einem sog. „vegetativen Zustand”, d. h. einem fortbestehenden apallischen Syndrom. Nach spätestens 20 Minuten tritt der Hirntod ein. Diese Ereigniskaskade verdeutlicht, dass im Falle eines plötzlich einsetzenden Herz-Kreislauf-Stillstandes eine möglichst frühzeitige Alarmgebung und Einleitung adäquater Reanimationsmaßnahmen von essentieller prognostischer Bedeutung sind.
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Die vorgenannten Beispiele erheben keinen Anspruch auf technische bzw. konzeptionelle Vollständigkeit, sollen allerdings die Limitierungen der derzeitig etablierten Systeme verdeutlichen. Allen diesen Systemen ist gemeinsam, dass Patienten, auch wenn sie hiermit versorgt sind, chancenlos bleiben, falls es zu einem plötzlichen Zustand der Bewusstlosigkeit mit möglicherweise nachfolgender Todesfolge kommt, welcher so schnell einsetzt, dass dem Patient keinerlei Zeit mehr zum eigenen Reagieren bzw. Agieren bleibt.
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Als weiteres Beispiel soll eine akut einsetzende kritische Erniedrigung des Blutzucker-Spiegels genannt werden (Hypoglykämie), welche vor allem bei medikamentös behandelten Diabetikern gelegentlich auch plötzlich und unvermittelt auftritt und den Patienten ggf. rasch in einen nicht mehr adäquat handlungsfähigen Zustand versetzen kann, so dass er, wenngleich noch nicht bewusstlos, nicht in der Lage ist, noch einen selbständigen Alarm abzugeben. Unbehandelt führt die fortbestehende Unterzuckerung in einem solchen Fall zur Bewusstlosigkeit und rasch einsetzenden Hirnschäden, ggf. ebenfalls mit unmittelbarer Todesfolge.
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Seltener als bei der akuten Unterzuckerung (Hypoglykämie) kann sich auch bei kritischen Überhöhungen des Blutzuckers (Hyperglykämie) eine allmählich zunehmende Bewusstseinstrübung entwickeln, dies kombiniert mit einer zunehmenden Schläfrigkeit und einem patientenseitigen Antriebsverlust, so dass auch ein Patient im kritisch hyperglykämischen Zustand ggf. seine bedrohliche Situation nicht selbst erfassen kann und daher eine Alarmgebung unterlässt. Aus diesem Grund soll als klinisch relevanter Stoffwechselparameter auch eine kontinuierliche Erfassung des Blutzuckerspiegels vorgesehen werden.
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Sofern sich ein Patient nicht in sitzender oder liegender Position befindet, wird jeder akut einsetzende vital bedrohliche Notfall spätestens bei Eintreten eines Bewusstseinsverlustes zu einem Sturzereignis des Patienten führen.
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Zusammenfassend kann abgeleitet werden, die bisher im klinischen Gebrauch befindlichen Alarmgebungssysteme durch ein intelligentes, auf mehreren modular verknüpfbaren Überwachungsparametern basierendes System zu ergänzen, welches direkt bei Erfassung von einem oder mehreren kritischen Funktionsstörungen einen selbsttätigen intelligenten Alarm auslöst, fakultativ auch mehrere Alarmgebungen bei sukzessiven Funktionsstörungen vorsieht und somit eine derzeitig relevante Überwachungslücke schließt. Insbesondere für diejenigen Patienten, die aufgrund der gegebenen Umstände des Notfalles bzw. des schnellen Einsetzens eines Bewusstseinsverlustes an einer selbständigen Alarmgebung bzw. Notrufabgabe gehindert werden, erhalten durch dieses System eine Chance zur Rettung ihres Lebens.
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Problem
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Somit ergibt sich folgerichtig die Aufgabenstellung; Das hier vorgestellte Alarmgebungssystem soll exakt an dieser Problematik „greifen”, um eine rasche, von der Handlungsfähigkeit des Patienten unabhängige Alarmierung zu erreichen. In Weiterbildung soll erreicht werden, dass der Ort des Alarms automatisch mit der Alarmmeldung mit übermittelbar ist.
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Lösung
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Erfindungsgemäß wird das Problem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und dem Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In der hier vorgestellten Erfindung werden diverse Sensoren zur Erfassung verschiedener physiologischer Parameter vorgesehen, spezielle Sensoren, um plötzlich einsetzende Lageveränderungen des Rumpfes im Raum und sturzbedingt entstehende Druck- bzw. Stoßwellen zu detektieren.
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Zur Erreichung dieses Zieles werden bei Patienten vital relevante Funktionszustände mit verschiedenen geeigneten Bio-Sensoren bzw. Bio-Detektoren kontinuierlich überwacht. Die Messwerte der Bio-Sensoren bzw. Bio-Detektoren werden einem Empfangsgerät übermittelt; hierbei werden die Messwerte bewertet, je nach technischer Auslegung von der Empfangsstation oder dem Sensor selbst. Bei Überschreitung eines für die überwachte Funktion vorgegebenen Grenzwertes wird dies als vital bedrohliche Funktionsstörung erkannt und über einen mit dem Empfangsgerät über Draht oder drahtlos verbundenen Alarmgeber sofort selbsttätig über geeignete Telekommunikationsmittel (z. B. integriertes Mobiltelefon mit GPS-Funktion) abgesetzt, beispielsweise an eine Notruf-Nummer wie ”112”. Neben dem Erfassen unmittelbar vital bedrohlicher Zustände, welche zur sofortigen Alarmgebung führen, kann vorgesehen werden, dass das Datenerfassungssystem auch weniger gravierende, jedoch potentiell lebensbedrohliche Zustände indizierende Ereignisse festhält. Dies ermöglicht eine retrospektive Auswertung durch einen Arzt.
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Weiter ist vorgesehen, dass der Patient, auch wenn er dringende ärztliche Hilfe benötigt, aber noch keine vital bedrohliche Funktionsstörung eingetreten ist, welche eine automatische Alarmgebung auslösen würde, manuell einen Alarm auszulösen in der Lage ist.
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Für den Fall der Abgabe eines Fehlalarms sind technische Vorkehrungen vorgesehen, die es dem Patienten ermöglichen, sobald er dies bemerkt, auf geeignete Weise eine Mitteilung hierüber an den Empfänger des Alarms, beispielsweise eine Rettungsleitstelle zu übermitteln. Dadurch lässt sich ein Fehleinsatz wegen Fehlalarm vermeiden.
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Neben einem ambulanten Einsatz bietet sich ein solches System insbesondere auch im Bereich von klinischen Einrichtungen außerhalb der Akutmedizin an, beispielsweise in Einrichtungen zur Rehabilitation akuter Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Auch in solchen Rehabilitationskliniken kommt es leider immer wieder schon einmal vor, dass Patienten, beispielsweise nach frisch überstandenen Herzinfarkten oder Herzoperationen, im Reha-Verlauf auf ihrem Patientenzimmer unbemerkt ein plötzliches Todesereignis erleiden, ohne einen Alarm abgeben zu können. Auch hier erschließt sich ein breites Einsatzfeld des hier vorgestellten Systems. Weitere Einsatzmöglichkeiten können beispielsweise in Seniorenheimen und Einrichtungen des betreuten Wohnens gesehen werden.
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Von besonderer Tragik ist, wenn ein Patient einen plötzlich einsetzenden, vital bedrohlichen Zustand mit Bewusstlosigkeit erleidet, während er einen Pkw führt und das Kfz ungebremst und unkontrolliert hierdurch möglicherweise unbeteiligte Dritte verletzt. Selbstredend verringert sich für den betroffenen Patienten selbst durch eine solche Komplikation auch die Chance auf eine erfolgreiche Reanimation, wenn neben der auslösenden Vitalfunktionsstörung kollisionsbedingte schwere Verletzungen hinzutreten. Aus diesen Gründen ist vorzusehen, dass das hier vorgestellte komplexe Überwachungssystem im Falle der Erfassung eines vital bedrohlichen Akutereignisses nicht nur einen Alarm abgibt, sondern in dem Fall, dass der Patient einen Pkw führt, zusätzlich mit der Elektronik des Pkw in Interaktion tritt. So könnte beispielsweise direkt und unmittelbar ausgelöst werden, dass Hupe und/oder Alarmanlage sowie Warnblinkanlage aktiviert werden und eine sofortige Abbremsung des Fahrzeuges sowie eine Abschaltung des Motors, beispielsweise durch Zündunterbrechung oder Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr eingeleitet wird.
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Zielgruppen für die vorgestellte Erfindung sind in erster Linie Patienten, bei denen aufgrund bekannter Vorerkrankungen oder frisch durchgeführter medizinischer Eingriffe ein statistisch erhöhtes Komplikationsrisiko besteht und welche über relevante Zeiträume sich selbst überlassen sind, beispielsweise alleine wohnen oder in Rehabilitationskliniken oder anderen Einrichtungen in Einzelzimmern untergebracht sind. In Betracht kommen aber auch Patienten, bei denen trotz einer Begleitperson nicht sicher gestellt ist, dass die jeweilige Begleitperson den eintretenden Notfall adäquat erkennt: Auch bei solchen Konstellationen sind schon Patienten plötzlich zu Tode gekommen, beispielsweise wenn die im selben Raum befindliche Begleitperson das Versterben des Partners letztlich „nicht mitbekommt” bzw. zu spät bemerkt. Eine weitere Zielgruppe stellen Patienten dar, die zwar ihren Lebensalltag selbständig und auf sich gestellt managen, dennoch aber auf Grund bestimmter Erkrankungen ein erhöhtes Risiko haben, einer der vorgenannten Komplikationen plötzlich und unvermittelt zum Opfer zu fallen.
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Es wird davon ausgegangen, dass einige der im Folgenden vorgestellten Detektoren basierend auf schon vorhandenen Systemkomponenten weiterentwickelt werden bzw.. zu einem intelligenten Gesamt-System zusammengeführt werden können. Andere Überwachungsdetektoren werden als separate Bauteile technisch an die gegebene Aufgabenstellung adaptiert werden müssen. Die im Folgenden vorgenommene ausführliche Erfindungsbeschreibung bezieht sich schwerpunktmäßig auf eine Darlegung der Gerätekomponenten und ihres Zusammenwirkens aus klinisch-medizinischer Sicht.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Das Wesen der Erfindung wird anhand der 1–4 weitergehend verdeutlicht und anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert, dabei zeigen:
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1: eine Übersicht über das Gesamt-Konzept des modularen Überwachungssystems;
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2: ein Grundprinzip eines implantierbaren Sensors als Ereignisrekorder/Herzrhythmus-Detektor;
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3: ein Grundprinzip eines extern auf der Haut zu platzierenden Sensors als Ereignisrekorder/Herzrhythmus-Detektor;
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4: ein einfaches Ausführungsbeispiel eines eindimensionalen Lagesensors.
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Ausführungsbeispiele
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Die 1 gibt Beispiele für die wichtigsten in Betracht kommenden Biosensoren bzw. Biodetektoren 10–19. Deren Aufgabe besteht darin, die jeweils relevanten Vitalparameter kontinuierlich zu erfassen und die detektieren Parameter an ein Empfangssystem 20 zu übermitteln. Dabei versteht es sich von selbst, dass die hier eingezeichneten Biosensoren bzw. Biodetektoren 10–19 als Beispiele zu verstehen sind und entsprechend der vorliegenden Diagnose einzeln oder zu mehreren kombiniert am Körper des Patienten vorgesehen werden. Die Aufgabe der Biosensoren bzw. Biodetektoren 10–19 besteht darin, die jeweils relevanten Vitalparameter kontinuierlich zu erfassen und die detektieren Parameter drahtlos oder drahtgebunden (gestrichelte eingezeichnete Verbindungen) an ein Empfangssystem 20 zu übergeben. Dieses befindet sich üblicherweise am Patienten, und wird folgerichtig in der Regel vom Patient nach Art eines Mobiltelefons am Körper getragen. Bei einem Auftreten von kritischen Parametern gibt diese Empfangsstation automatisch über einen geeigneten Alarmgeber 25 einen Notruf ab.
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Hinsichtlich kontinuierlicher Erfassung des Herzrhythmus kommen im Wesentlichen drei unterschiedliche Detektionsprinzipien in Betracht. Ein implantierbarer Sensor 10, z. B. ausgebildet als implantierbarer Ereignisrekorder oder ein aufsetzbarer Sensor 11, z. B. ausgebildet als aufsetzbarer (externer) Ereignisrekorder fungieren als Ereignisrekorder bzw. kontinuierliche Rhythmusdetektoren, welcher über einen Dipol die elektrischen Herzaktionen permanent erfasst. Das jeweilige Gerät lernt den jeweiligen Normalrhythmus des Patienten zu erkennen und ist so programmiert, dass kritische Herzrhythmusstörungen automatisch erkannt und an die Empfangsstation weitergegeben werden. Bei deletären Arrhythmien (Asystolie, Kammerflattern, Kammerflimmern) wird automatisch ein Alarm ausgelöst. Zusätzlich können nicht unmittelbar vital bedrohliche, jedoch potentiell gefährdende Ereignisse, deren Kriterien ebenfalls zu programmieren sind, von dem Gerät entweder selbst gespeichert werden oder zwecks Datenspeicherung ohne gleichzeitige Alarmgebung an die Empfangsstation weitergegeben und dort gespeichert werden. So gespeicherte, potenziell bedrohliche Rhythmusepisoden können zu späterem Zeitpunkt vom behandelnden Arzt ausgelesen, dokumentiert und ausgewertet werden. In einer auch in Betracht kommenden technischen Ausführungsvariante wird der Herzrhythmus von dem implantierbaren Rhythmusrekorder kontinuierlich an die Empfangsstation übermittelt. Diese lernt die Normalaktionen, erkennt kritische Ereignisse, aktiviert im gegebenen Fall den Alarmgeber, der automatisch die Alarmgebung absetzt, und potenziell gefährdende Arrhythmien werden für spätere ärztliche Auswertungen abspeichert.
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Als Alternative zu einem implantierbaren Ereignisrekorder 12.1 (2), der üblicherweise mit zwei Elektroden E1 und E2 bestückt ist, kommt auch ein aufsetzbarer Ereignisrekorder 12.2 (3) in Betracht; dieser kann – wie in 3 dargestellt – zweckmäßigerweise mit drei Elektroden E1, E2 und E3 versehen sein, wobei zwei der Elektroden die elektrische Herztätigkeit detektieren und die dritte Elektrode einer Erdung dient. In aufwendigerer Konstruktion können auch vier Elektroden entsprechend den Kanten eines Rechtecks angeordnet werden. Die beiden oberen Elektroden sowie die linke untere Elektrode können bei dieser Variante zur mehrkanaligen bipolaren EKG-Ableitung genutzt werden, während die untere rechte Elektrode der Erdung dient. Bei dieser Variante können die insgesamt drei EKG-detektierenden Elektroden entsprechend einem konventionellen mehrkanaligen Extremitäten-EKG verwendet werden, so dass eine insgesamt sechskanalige EKG-Aufzeichnung möglich ist (analog den Standard-Ableitungen I, II, III, avR, avL und avF). Ein solches externes Detektorsystem kann beispielsweise mittels eines Brustgurtes so getragen werden, dass die Elektroden permanenten Hautkontakt haben. Alternativ kann das System auch in geeigneter Weise auf die Brustwand geklebt oder mittels sonstiger Befestigungsmittel fixiert werden. Selbstredend sollte ein solches externes System technisch so flach ausgelegt werden, dass es unter normaler Kleidung problemlos getragen werden kann. Im Falle dieses externen Systems kann die Übertragung des Signals zur Empfangsstation wahlweise kabellos (wie beim implantierbaren Rekorder) oder auch kabelgebunden realisiert werden.
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Eine weitere sehr einfache Möglichkeit der elektrokardiographischen Signalerfassung und -übermittlung besteht darin, Langzeit-hautverträgliche Klebeelektroden als Biosensor 12 auf der Rumpfwand zu befestigen, welche über Kabel mit dem Empfänger 20 des Biosignals verbunden werden. In diesem Fall ist der Empfänger 20 technisch so auszulegen, dass er selbst die eingehenden elektrischen Potentiale im Falle von Normabweichungen als EKG-Rekorder speichert, nach Gefährdungsgraden zuordnet und wie vorbeschrieben selbsttätig den Alarmgeber zum Absetzen eines Alarm aktiviert, wenn deletäre Ereignisse erkannt werden.
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Neben dem Herzrhythmus stellt die Atmung den zweiten wichtigen Vitalparameter dar. Zu deren Überwachung kommen im Wesentlichen drei Arten von Biosensoren bzw. Biodetektoren in Betracht. Zunächst können Sensoren vorgesehen werden, welche den Atemfluss messen. Solche Atem-Sensoren 13 werden vorzugsweise im Bereich einer Nasenöffnung platziert. Sie erscheinen in erster Linie geeignet, um während der nächtlichen Überwachung den Atemfluss zu registrieren.
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Als weitere indirekte Parameter, welche Aufschluss über eine reguläre Atemfunktion geben, können die Exkursionen der Brustwand (Thorax-Exkursionen) bzw. die Exkursionen der Bauchwand, ausgelöst durch periodische Hebung und Senkung des Zwerchfells, mit geeigneten Mechano-Rezeptoren, z. B. zur Erfassung von Thorax- und Bauchwandexkursionen ausgebildete Sensor 14 erfasst werden. Beispielsweise sind für die Erfassung solcher Thorax- und Bauchwandexkursionen Dehnungsmess-Streifen etabliert.
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Ein weiterer indirekter Parameter, welcher als Gradmesser einer gestörten Atmungsfunktion dient, ist der Sauerstoffgehalt des Blutes. Dieser kann entweder prozentual als Sauerstoffsättigungswert (SO2) erfasst werden, oder es kann der Sauerstoffpartialdruck (PO2) direkt gemessen werden. Für beide Parameter können geeignete Sensoren 15 vorgesehen werden.
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Die vorerwähnten Atmungsparameter (Atemfluss, Thorax- bzw. Bauchwand-Exkursionen, Sauerstoffgehalt des Blutes) können ebenfalls, je nach technischer Auslegung der zugehörigen Sensoren 13, 14 bzw. 15, kabelgebunden oder drahtlos an die Empfangsstation 20 übermittelt werden.
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Einen weiteren wichtigen Vitalparameter stellt der Blutdruck dar. Eine kontinuierliche externe Blutdruckmessung nach Art einer Langzeit-Blutdruckmessung erscheint im täglichen Einsatz eher nicht praktikabel. Vorzusehen ist eher der Einsatz von miniaturisierten künstlichen Druckrezeptoren (Presso-Rezeptoren) als Sensoren 16, welche entweder in der Gefäßwand oder im Lumen einer großen Arterie implantiert werden. Selbstredend müssten solche Drucksensoren mittels Mikro- bzw. Nano-Technik so miniaturisiert ausgebildet sein, dass sie den Blutfluss im jeweiligen Gefäß nicht behindern und keine Thrombusbildung begünstigen. Sofern solche implantierbaren Drucksensoren zur Verfügung stehen, kann auch der Blutdruck kontinuierlich erfasst und an die Empfangsstation drahtlos übermittelt werden.
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Im Falle eines Sturzereignisses durch Kollaps oder auch bei einem Krampfanfall kommt es zu einer plötzlichen Lageveränderung des Rumpfes. Selbiges kann durch Lagesensoren 17 erfasst werden, welche die dreidimensionale Position des Rumpfes, vorzugsweise in allen drei Raumachsen, d. h. in der X-, Y- und Z-Achse detektieren. Eine einfache Vorrichtung zum Erkennen einer Lageveränderung, entsprechend einem Sensor 17 zeigt die 4. Bei bewusstem Lagewechsel muss dieser Sensor zuvor vom Patienten deaktiviert bzw. abgeschaltet werden.
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Neben einer Änderung der Raumposition kommt es im Falle eines unvermittelten Sturzereignisses regelmäßig auch zu einem plötzlichen Stoß mit einer konsekutiven Druckwelle. Folgerichtig können in Ergänzung zu Lagesensoren auch Druck- und Stoß-Sensoren 18 vorgesehen werden, welche ähnlich wirken, wie entsprechende Sensoren in einem Kraftfahrzeug, welche nur dann zur Entfaltung eines Airbags führen, wenn der Druck bzw. Stoß und die hiermit einhergehende plötzliche und unvermittelte Erschütterung einen bestimmten Intensitätswert überschreitet. Ein kritisch intensiver Druckimpuls oder Stoß führt im hier präsentierten System in analoger Weise zu einer Alarmgebung.
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Zur Überwachung des Blutzuckerspiegels ist ein Blutzucker-Sensor 19 vorgesehen. Dieser dient insbesondere zum Erkennen einsetzender Unterzuckerungen, die oft rasch zum Verlust des Bewusstseins führen. Derartige Bewusstseins-Verluste sind an kritischen Abweichungen des Vitalparameter ”Blutzuckerspiegel” vorab erkennbar und können zur Alarmauslösung herangezogen werden.
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Um den Patienten das Auslösen eines Alarms auch dann zu ermöglichen, wenn (noch) kein kritisches Ereignis vorliegt, ist eine entsprechende Möglichkeit vorgesehen, beispielsweise durch den Taster 21 am Signalempfänger. Zur Vermeidung eines Fehlalarms müsste vorgesehen werden, dass der Patient selbst diese Detektoren deaktiviert, so z. B. den Lagesensor, wenn er bewusst und zielgerichtet einen Lagewechsel vornimmt, sich beispielsweise hinlegen möchte. Dazu ist beispielsweise ein Taster 22 vorgesehen.
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Die Empfänger für die Biosignale wird als mobiles Empfangssystem oder mobile Empfangsstation 20 von Patienten getragen; er ist so ausgelegt, dass die drahtlos oder kabelgebunden übertragenen Biosignale der verschiedenen vorerwähnten Detektoren von ihm aufgenommen werden. Der Biosignal-Empfänger ist so zu programmieren, dass er bei kritischen Parametern automatisch durch Aktivierung des Alarmgebers einen Alarm auslöst. Zusätzlich ist vorzusehen, dass auffällige Parameter, welche nicht unmittelbar deletär bzw. vital bedrohlich, jedoch prognostisch relevant sind, in der Empfangsstation gespeichert werden, so dass sie der behandelnde Arzt in regelmäßigen Zeitintervallen abrufen und auswerten kann. Neben potenziell bedrohlichen Herzrhythmusstörungen können auf diese Weise beispielsweise auch längere Atemaussetzer, Sauerstoff-Entsättigungen, kritische Erhöhungen oder Erniedrigungen des Blutdrucks oder Blutzuckerspiegels für spätere ärztliche Protokollierungen und Auswertungen gespeichert werden.
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Der Alarmgeber 25 z. B. auf einem GPS-Mobiltelefon basieren, welches über eine Notruf-Nummer, z. B. ”112”, einen Alarm abgibt und gleichzeitig GPS-basiert die Position des Patienten übermittelt. Falls sich der Patient beispielsweise in einem mehrere Wohneinheiten beinhaltenden Gebäude befindet, kann bei einem solchen Alarm auch ein frei konfigurierbarer Begleittext einprogrammiert werden, der im Falle des Alarms gleichzeitig übermittelt wird und beispielsweise Aufschluss darüber gibt, in welchem Stockwerk bzw. welcher Wohnungs- oder Zimmernummer sich der Patient üblicherweise aufhält. Anstelle einer solchen Notrufübermittlung an eine allgemein zugängliche Notruf-Nummer könnte der Alarmgeber auch so modifiziert werden, dass beispielsweise in einem Seniorenheim oder einer Rehabilitationseinrichtung der Alarm auf direktem Wege auf ein hausinternes Notruf-System geschaltet wird.
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Je nach technischer Ausführung können der Biosignal-Empfänger (1 Mitte) und der Alarmgeber (1 Rechts) zu einem gemeinsamen Gerät zusammengeführt werden, oder es können zwei separate Komponenten vorgesehen werden, welche wiederum über ein Kabel oder drahtlos miteinander interagieren.
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Der in 2 dargestellte Sensor 12.1 veranschaulicht das Prinzip eines implantierbaren Ereignis-Rekorders (Herzrhythmus-Detektors). Dieser besteht im Wesentlichen aus einem miniaturisierten EKG-Aufnahmegerät, welches zwei nach Art eines Dipols angeordnete Elektroden E1 und E2 beinhaltet. Über selbige werden die elektrischen Herzaktionen kontinuierlich registriert. Auf diese Weise wird eine bipolare, einkanalige EKG-Aufzeichnung realisiert.
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Der Sensor 12.2 in 3 zeigt das Grundprinzip einer auf drei Elektroden E1 bis E3 basierenden externen EKG-Aufzeichnungseinheit. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel registrieren zweckmäßigerweise zwei der Elektroden das EKG-Signal (einkanalig, bipolar), während die dritte Elektrode zur Erdung dient. Es kann technisch vorgesehen werden, dass die Funktion und Verschaltung der drei Elektroden vom Anwender variiert werden kann. So kann einerseits das EKG von den beiden oberen Elektroden E1 und E2 erfasst werden, und die untere Elektrode (E3) erdet die Signale. Alternativ kann auch eine der oberen Elektroden E1 oder E2 mit der unteren Elektrode E3 zur EKG-Registrierung verwendet werden, und die verbleibende obere Elektrode dient als erdende Elektrode.
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4 gibt ein einfaches Beispiel einer möglichen Ausführung eines Sensors 17 für die Lage. Im hier gezeigten Beispiel wird ein eindimensionaler Sensor dargestellt, welcher im Verlauf der senkrechten Rumpfposition, d. h. craniocaudal ausgerichtet ist und eine plötzliche Änderung der Körperposition im Falle einer horizontalen Rumpflage detektiert. Dieser Detektor besteht aus einer Röhre, welche etwa hälftig mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit 17.2 gefüllt ist. Alternativ kommen auch andere ortsveränderliche elektrisch leitende Elemente, beispielsweise kleine Kugeln eines leitfähigen Metalls in Betracht. Am oberen und unteren Ende der Röhre befinden sich in deren Lumen zwei Elektroden 17.1, welche mit einer elektrischen Spannung versorgt sind. Wenn sich der Patient in aufrechter Körperposition befindet, ist das elektrisch leitende Medium lediglich im unteren Anteil der Röhre gelegen, so dass der (in 4 schematisch angedeutete) Stromkreis unterbrochen ist. Sobald der Patient stürzt und der Rumpf flach liegt, läuft das elektrisch leitende Medium 17.2 entsprechend der Gesamtlänge der Röhre zu beiden Elektroden 17.1 hin, verbindet diese elektrisch, wodurch ein Stromkreis geschlossen wird, folgerichtig ein Stromfluss einsetzt. Dieses plötzliche Einsetzen des Stromflusses wird vom Empfangssystem 20 als plötzlicher Positionswechsel des Rumpfes infolge eines Sturzes gedeutet und induziert eine Alarmgebung.
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Zur Vermeidung eines Fehlalarms können mehrere Vorkehrungen vorgesehen werden. Zunächst ist vorzusehen, dass jeder am Patienten vorhandene und aktivierte Bio-Detektor bzw. Bio-Sensor, welcher ein deletäres bzw. unmittelbar lebensbedrohliches Signal empfängt, dieses an den Biosignal-Empfänger weiterleitet und einen Alarm induziert, so dass der Biosignal-Empfänger im Falle einer jeden einzeln erfassten bedrohlichen Zustands- bzw. Funktionsänderung einen separaten Alarm durch Aktivierung des Alarmgebers bewirkt. Selbstredend kann vorgesehen werden, dass bei der Alarmübermittlung in einem automatischen Vorgang eine hinterlegte Information mit übermittelt wird, welcher Vitalparameter betroffen ist. Dies soll an einem einfachen Beispiel veranschaulicht werden. Sofern ein Patient einen plötzlichen Herztod erleidet, ausgelöst durch ein Kammerflimmern oder eine Asystolie, wird diese zum Herzstillstand führende Herzrhythmusstörung direkt und unmittelbar von dem aktivierten Bio-Sensor erfasst, welcher die elektrische Herztätigkeit registriert. Es wird von dem Überwachungssystem automatisch erkannt, dass eine deletäre Herzrhythmusstörung vorliegt, folgerichtig wird selbsttätig ein erster Alarm abgegeben, in dessen Gefolge auch eine Mitteilung automatisiert weitergeleitet werden kann, dass eine deletäre Herzrhythmusstörung bzw. ein Herzstillstand erfasst wurde.
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Wenige Sekunden nach Einsetzen des Herzstillstandes wird der Patient, sofern er sich nicht in einem stützenden Sitz befindet, plötzlich und unmittelbar zu Boden stürzen. Folgerichtig sprechen nun die Lage- und Druck- bzw. Stoß-Sensoren an und werden einen zweiten Alarm induzieren, bei dessen Abgabe wiederum automatisch mitgeteilt werden kann, dass es zu einem plötzlichen Sturzereignis gekommen ist. Wiederum kurze Zeit hernach wird die Atmung aussetzen. Folgerichtig kann ein dritter Alarm abgegeben werden, wenn ein Atemstillstand festgestellt wird. Zeitgleich hierzu oder kurze Zeit später wird auch eine kritische Erniedrigung des Blutsauerstoffes eintreten, so dass die hierfür zuständigen Sensoren einen weiteren Alarm abgeben. Durch diese sukzessive Abgabe von Einzelalarmen, welche innerhalb von Sekunden bis wenigen Minuten hintereinander abgegeben werden, wird die Gefahr eines Fehlalarmes von vornherein minimiert.
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Darüber hinaus kann allerdings auch vorgesehen werden, dass der Patient selbst einen von ihm bemerkten Fehlalarm unterbindet. Zu diesem Zweck kommt in Betracht, dass die Überwachungseinheit vor der automatisierten Abgabe eines Alarms zunächst ein akustisches Signal als Warnton abgibt, welchen der Patient wahrnimmt. Parallel hierzu kann bedarfsweise auch im Bereich des Biosignal-Empfängers oder Alarmgebers eine Warnleuchte sichtbar aufleuchten. Zusätzlich könnte, falls eine kleine sprachabgebende Einheit integriert ist, eine vom Patienten hörbare Sprachmitteilung vorgesehen werden, beispielsweise: „Achtung, Alarm nach 5 Sekunden.” Im direkten Anschluss könnten im Sekundentakt fünf „Count down-Töne” generiert werden. Falls es sich um einen Fehlalarm handelt, könnte der Patient nun beispielsweise durch Drücken einer Stopp-Taste oder eines Stopp-Knopfes die Alarmabgabe innerhalb eines vorgesehenen kurzen Zeitintervalls (z. B. 5 Sekunden) im Vorfeld verhindern.
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Sofern ein Fehlalarm abgegeben wurde, welcher vom Patient nicht vor seiner Weiterleitung verhindert wurde, kann vorgesehen werden, dass der Patient auch nach der Abgabe eines solchen Alarms durch entsprechendes Drücken einer adäquat gekennzeichneten Taste bzw. eines Knopfes seinerseits ein „stornierendes” Signal abgibt, so dass die möglicherweise soeben aktivierten Rettungskräfte frühzeitig vom Patienten über die Abgabe eines Fehlalarms in Kenntnis gesetzt werden.
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Als dritte Variante könnte ergänzend vorgesehen werden, dass der Patient im Falle einer von ihm vorgenommenen Annullierung eines Fehlalarms automatisch mit dem Empfänger des Alarms, beispielsweise einer Rettungsleitstelle, fernmündlich verbunden wird, so dass er ggf. ergänzende Informationen übermitteln und bedarfsweise weitergehende Abstimmungen treffen kann.
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Neben den bisher beschriebenen Funktionen sollte der Alarmgeber auch die Möglichkeit bieten, dass der Patient seinerseits manuell einen Alarm abgeben kann, beispielsweise durch Drücken einer geeignet angeordneten und gekennzeichneten Taste. Auf diese Weise kann das beschriebene System auch zur unspezifischen Alarmgebung verwendet werden, entsprechend anderer, schon auf dem Markt befindlicher Produkte. Diese Zusatzfunktion ist als sinnvolle Ergänzung immer dann relevant, wenn ein Patient ein plötzliches Ereignis erleidet, welches dringende ärztliche Hilfe erfordert, jedoch noch nicht zu solch gravierenden Funktionsstörungen geführt hat, dass ein automatischer Alarm abgegeben würde. Dies trifft beispielsweise zu, wenn ein plötzlicher Brustschmerz oder eine plötzliche Luftnot auftritt, z. B. ausgelöst durch einen akuten Herzinfarkt oder eine periphere Lungenembolie. In einem solchen Fall handelt es sich um ein unmittelbar behandlungspflichtiges Akutereignis, das zwar nicht oder noch nicht zu einem plötzlichen Herz-Kreislauf- oder Atemstillstand geführt hat, aber dennoch eine dringliche notärztliche Versorgung und Alarmierung des Rettungsdienstes bedingt.
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Bezugszeichenliste
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- 01
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- 02
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- 03
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- 04
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- 05
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- 06
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- 07
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- 08
-
- 09
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- 10
- Biosensor bzw. Biodetektor/Sensor/implantierbarer Ereignisrekorder
- 11
- Biosensor bzw. Biodetektor/Sensor/aufsetzbarer (externer) Ereignisrekorder
- 12
- Biosensor bzw. Biodetektor
- 12.1
- implantierbarer Ereignisrekorder
- 12.2
- aufsetzbarer (externer) Ereignisrekorder/EKG-Klebeelektroden
- 13
- Biosensor bzw. Biodetektor/Atemfluss-Sensor
- 14
- Biosensor bzw. Biodetektor/Sensor/Dehnungsmess-Streifen zur Erfassung von Thorax- und Bauchwandexkursionen
- 15
- Biosensor bzw. Biodetektor/Sensor zur Sauerstoffmessung als Sättigung (SO2) oder als Partialdruck (PO2)
- 16
- Biosensor bzw. Biodetektor/Sensor, z. B. zur Blutdruck-Erfassung
- 17
- Biosensor bzw. Biodetektor/Lagesensor
- 17.1
- zwei Elektroden
- 17.2
- elektrisch leitende Flüsssigkeit
- 18
- Biosensor bzw. Biodetektor/Druck- und Stoßsensoren
- 19
- Biosensor bzw. Biodetektor/Blutzucker-Sensor
- 20
- Empfangssystem/Empfangsstation
- 21
- Taster, z. B. zur Alarm-Stornierung
- 22
- Taster, z. B. zur manuellen Alarmgebung
- 23
-
- 24
-
- 25
- Alarmgeber
- E1
- Elektroden
- E2
- Elektroden
- E3
- Elektroden
