DE102022100939A1 - System, Vorrichtung zur Stimulation und Verfahren zur Durchführung einer Stimulation - Google Patents

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Marcus EGER
Ronja Müller-Bruhn
Harald Genger
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Draegerwerk AG and Co KGaA
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Abstract

Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zu einer Durchführung einer Stimulation des Nervensystems zu einer Beatmung eines Lebewesens (33) auf Basis bereitgestellter Information (45) beschrieben. Als Information (45) können Daten und/oder Messwerte (44) in Bezug auf einen Beatmungszustand des Lebewesens (33) oder einen Betriebszustands einer Beatmungsvorrichtung (20) zur Anwendung kommen, um die Art und Weise der Stimulation zu gestalten.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Stimulation, eine Vorrichtung zur Stimulation und ein Verfahren zu einer Durchführung einer Stimulation des Nervensystems zu einer Beatmung eines Lebewesens auf Basis bereitgestellter Informationen, Daten und/oder bereitgestellter Messwerte in Bezug auf einen Beatmungszustand eines Lebewesens oder in Bezug auf einen Betriebszustands einer Beatmungsvorrichtung. Die elektromagnetische oder elektrische Beatmung kann bei fehlender, aber auch bei vorhandener Spontanatmung unabhängig als auch synchronisiert mit der Spontanatmung erfolgen. Über Stimulationsmuster kann die spontane Beatmungsaktivität von respiratorischen Muskeln beeinflusst werden. Eine Stimulation von respiratorischen Muskeln zur Aktivierung oder Unterstützung einer Atemaktivität oder Spontanatemaktivität bietet aus medizinischer und klinischer Sicht vielfältige Vorteile. So kann beispielsweise eine Zwerchfellatrophie verhindert und ein Erfordernis einer Entwöhnung von einer maschinellen Beatmung vielfach damit vermieden werden. Zudem ergibt sich ein Bedarf der Abstimmung zwischen Stimulation und der respiratorischen Rückkopplung (Feedback). Eine Synchronisation der Stimulation mit der Beatmung ergibt Vorteile bei der Beatmung. Einige Beispiele für Vorteile der Synchronisation seien hier erwähnt:
    • • Vermeidung unerwünschter Muskelstimulationen während bestimmter Phasen der Ausatmung,
    • • Unterstützung von Spontanatmungsaktivität mit maximaler Harmonie in Phasen des Atemzyklus mit vom Patienten induzierten Atemhüben,
    • • Vermeidung von Asynchronie während einer Beatmung eines Patienten zwischen einer Beatmungsvorrichtung und dem Patienten bei einer Durchführung oder einer Triggerung der Beatmung.
  • Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Stimulation des Nervensystems bekannt. So beschreibt die US 11,052,250 ein System und ein Verfahren zur elektrischen Stimulation des Nervus phrenicus, wobei die Ergebnisse der Stimulation mit der Aktivierung des Zwerchfells anhand der inspiratorischen Atemarbeit überwacht werden können.
  • Die US 5,061,234 zeigt einen magnetischen Stimulator für die Stimulation von biologischem Gewebe. Eine Spulenanordnung wird mit einem Kondensator in Resonanz betrieben, und mittels eines Kontrollschaltkreises erfolgt die Kontrolle der Stimulation.
  • Die WO19154839 A1 beschreibt eine Vorrichtung zu einer elektromagnetisch induktiven Aktivierung des Nervensystems zur Stimulation von Muskulatur. Es wird eine Methode zu einer automatischen Anpassung des elektromagnetischen Feldes mit einer Kalibrierung beschrieben.
  • Die US2019175908A1 beschreibt eine Vorrichtung zu einer Aktivierung des Nervensystems zur Stimulation von Muskulatur mittels einer Elektrodenanordnung. Eine Verwendung von weiteren Sensoren wie Drucksensorik und/oder Durchflussmengensensorik im Zusammenhang mit der Ausgestaltung der Stimulationsvorrichtung bzw. der Ausführung der Stimulation wird beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu einer Durchführung einer Stimulation zu einer Beeinflussung des Nervensystems, ein System und eine Vorrichtung zu einer Stimulation zu einer Beeinflussung des Nervensystems anzugeben.
  • Eine mit dieser Aufgabe in einem engen Zusammenhang stehende weitere Aufgabe ergibt sich daraus, auf Basis von bereitgestellten Informationen durch eine an die Situation des Lebewesens, der Beatmung des Lebewesens und/oder Betriebssituation der Beatmungsvorrichtung angepasste Durchführung der Stimulation eine Verbesserung bei einer Beatmung der Lunge zu ermöglichen.
  • Die Lösungen dieser und weiterer Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Die Aufgabe für ein Verfahren zu einer Durchführung einer Stimulation zu einer Beeinflussung des Nervensystems wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Die Aufgabe für ein Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens zu einer Durchführung einer Stimulation zu einer Beeinflussung des Nervensystems wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.
  • Die Aufgabe für eine Vorrichtung zu einer Durchführung des Verfahrens zur Durchführung der Stimulation zu einer Beeinflussung des Nervensystems wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.
  • Die Aufgabe für ein System zu einer Stimulation zu einer Beeinflussung des Nervensystems wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
  • Auf Basis bereitgestellter Informationen, Daten und/oder bereitgestellter Messwerte in Bezug auf einen Beatmungszustand eines Lebewesens oder bereitgestellter Informationen, Daten und/oder bereitgestellter Messwerte in Bezug auf einen Betriebszustands einer Beatmungsvorrichtung als mindestens eine Information erfolgt erfindungsgemäß eine Durchführung einer Stimulation des Nervensystems mit einer Anpassung der Art der Durchführung der Stimulation des Nervensystems auf Basis der bereitgestellten Informationen bzw. der mindestens einen Information. Die Stimulation des Nervensystems erfolgt mit Wirkung auf den Nervus Phrenicus. Das Stimulationssignal ist daher insbesondere zu einer Ansteuerung des Nervus Phrenicus geeignet und ausgebildet, welcher die Atmung oder Beatmung von Lebewesen reguliert und/oder triggert. Das Stimulationssignal kann mit Hilfe einer Stimulationsvorrichtung an dem Lebewesen angewendet und zu einer Bewirkung einer Spontanaktivität des Lebewesens eingesetzt werden. Die Stimulationsvorrichtung kann beispielsweise als eine Elektrodenanordnung oder eine Spulenanordnung mit Anordnung an Kopf-/Halsregion, Brustbereich (Thorax) oder Bauchbereich (Abdomen) mit Wirkung auf das Zwerchfell (diaphragm) ausgestaltet sein. Die Einbeziehung solcher Informationen, beispielsweise und vorzugsweise eine Einbeziehung von Informationen, welche von
    • - einer Drucksensorik,
    • - einer Durchflussmengensensorik oder
    • - einer kombinierten Druck-/Durchflussmengensensorik
    bereitgestellt sein können, ermöglicht eine messtechnische Rückmeldung bzw. Rückführung (feedback) der Wirkung auf die Beatmung des Lebewesens.
  • Informationen zu Durchflussmengen, beispielsweise bereitgestellt durch einen in einer inspiratorischen Gaszuführung zu dem Lebewesen angeordneten Durchflussmengensensor, können eine Anpassung der Stimulation wie auch eine Synchronisation zwischen Stimulation und Atmung bzw. Beatmung sowohl für druckkontrollierte Beatmungsformen wie auch für volumenkontrollierte Beatmungsformen ermöglichen.
  • Die Synchronisation zwischen Stimulation und Atmung kann dabei abhängig von dem Betriebszustand der Beatmungsvorrichtung sein, insbesondere von der Tatsache, ob die Beatmungsvorrichtung in einem druckkontrollierten oder volumenkontrollierten Modus eingesetzt ist. Allgemein kann man dazu beschreiben, dass sich der Effekt der Stimulation in derjenigen Messgröße derart auswirkt, welche nicht von der Kontrolle der Beatmung durch die Beatmungsvorrichtung beeinflusst ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Durchführung der Stimulation kann eine Synchronisierung zwischen maschinell ausgelösten Atemhüben bzw. spontan durch den Patienten ausgelösten Atemhüben, d.h. insbesondere einer Spontanatmungsaktivität mit durch Stimulationen ausgelöster Muskelaktivität erfolgen. Auf diese Weise kann eine Asynchronie bei der Atmung/ Beatmung zwischen Patienten bzw. Lebewesen und Beatmungsvorrichtung vermieden werden.
  • Der Vorteil einer solchen Vermeidung einer Asynchronie kann dabei für verschiedene Varianten von Beatmungsformen wie druckkontrollierten bzw. druckregulierten und volumenkontrollierten bzw. volumenregulierten Beatmungsformen wie auch für verschiedene Varianten von unterstützenden Beatmungsformen oder Beatmungsformen mit Spontanatmungsunterstützung erzielt werden.
  • Die Art der Synchronisierung basiert auf dem Beatmungsschema der Beatmungsvorrichtung, im Wesentlichen darauf, ob die Beatmungsvorrichtung in einem Betriebszustand mit einer volumenkontrollierten Beatmungsform oder in einem Betriebszustand mit einer druckkontrollierten Beatmungsform die Beatmung am Lebewesen durchführt.
  • Bei einer druckkontrollierten Beatmung erfolgt die Beatmung im Wesentlichen durch eine Zuführung von Atemgasen mit einer Aufprägung eines im Wesentlichen konstanten rechteckförmigen inspiratorischen Beatmungsdrucks. Bei einer volumenkontrollierten Beatmung erfolgt die Beatmung im Wesentlichen durch eine Zuführung von Atemgasen mit einer Durchflussmenge, deren Verlauf während der Inspiration im Wesentlichen eine üblicherweise konstante und rechteckförmige Signalform aufweist.
  • Der wesentliche Unterschied zwischen druckkontrollierter Beatmung und volumenkontrollierten Beatmungsformen ergibt sich daraus, welche der beiden Parameter als Zielgröße gewählt sind, d.h. der Beatmungsruck oder das Volumen.
  • Daraus ergibt sich für die Durchführung der Beatmung durch die Beatmungsvorrichtung, ob der Beatmungsdruck und/oder eine Veränderung des Beatmungsdrucks im Zeitverlauf während jedes Beatmungszyklus oder ob das Volumen bzw. eine Volumenänderung im Zeitverlauf während jedes Beatmungszyklus bzw. die Durchflussmenge von der Beatmungsvorrichtung kontrolliert, d.h. gesteuert oder geregelt wird.
  • Mit anderen Worten,
    • - in volumenkontrollierten Beatmungsformen ist das Muster der kontrollierten inspiratorischen Durchflussmenge (Flowinsp) frei vorgegeben und der inspiratorische Beatmungsdruck (Pinsp) ergibt sich entsprechend und ist direkt oder indirekt beeinflussbar durch die Stimulation,
    • - in druckkontrollierten Beatmungsformen ist das Muster des inspiratorischen Beatmungsdrucks (Pinsp) während der Beatmung vorgegeben und die inspiratorische Durchflussmenge (Flowinsp) ergibt sich entsprechend und ist direkt oder indirekt beeinflussbar durch die Stimulation.
  • Neben druckkontrollierten Beatmungsform (Pressure Control, PC) und volumenkontrollierten Beatmungsformen (Volume Control, VC) gibt es auch Varianten von druckkontrollierten Beatmungsformen, wie Varianten mit konstanter Druckunterstützung, Varianten mit einem Wechsel zwischen zwei unterschiedlichen Druckniveaus im Verlauf der Beatmung, intermittierende Beatmung mit Druckunterstützung und Varianten von volumenkontrollierten Beatmungsformen wie volumenkontrollierte Beatmung mit Drucklimitierung, intermittierende Beatmung mit Druckunterstützung mit Garantie eines Minutenvolumens. Weiterhin sind auch Ausgestaltungen und Varianten von unterstützenden Beatmungsformen bekannt, wobei deren Zuordnung zu druckkontrollierten und/oder volumenkontrollierten Beatmungsformen nicht unbedingt eindeutig ist. So können beispielsweise volumenkontrollierte Beatmungsformen mit einer Druckbegrenzung ergänzt werden, so dass sich in einem solchen Fall eine volumenkontrollierte und druckregulierte Beatmung ergibt. Eine Funktionalität mit einer sogenannten „Volumengarantie“, oftmals auch als „AutoFlow“ bezeichnet, ergibt in der Wirkung beispielsweise eine volumenkontrollierte und druckregulierte Beatmung. Benennungen als „regulierte“ Beatmungsformen sind insofern in einigen Varianten und in Konstellationen mit weiteren Einstellmöglichkeiten und Funktionalitäten an Beatmungsgeräten passender. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die Aspekte, die zur „Kontrolle der Beatmung“ und „Regulierung der/ bei der Beatmung“ und damit im Zusammenhang auch zu druckkontrollierten und/oder volumenkontrollierten Beatmungsformen erwähnt, erläutert und/oder beschrieben werden, auch auf druckregulierte und/oder volumenregulierte Varianten und Konstellationen übertragbar, ohne dass im jeweiligen Zusammenhang mit druckkontrollierten und/oder volumenkontrollierten Beatmungsformen darauf jeweils explizit in der Beschreibung hingewiesen wird, dass druckregulierte und/oder volumenregulierte Beatmungsformen mit umfasst sein sollen. Zu solchen Ausgestaltungen und Varianten von unterstützenden Beatmungsformen zählen beispielsweise sogenannte assistierte Beatmungsformen und Beatmungsformen mit Spontanatmungsunterstützung.
  • Anbei eine Auflistung einiger Beatmungsformen in der Tabelle 1 und der Tabelle 2: Tabelle 1
    VC-Modi Volumenkontrollierte Beatmung
    VC-CMV Volume Control-Continuous Mandatory Ventilation Kontinuierliche volumenkontrollierte Beatmung mit festem Inspirationsflow
    VC-SIMV Volume Control-Synchronized Intermittent Mandatory
    Ventilation/Pressure Support
    Intermittierende, getriggerte, volumenkontrollierte
    Beatmung mit festem Inspirationsflow und erlaubter
    Spontanatmung während der
    Exspirationsphase.
    VC-AC Volume Control-Assist Control
    Assistiert-kontrollierte, volumenkontrollierte Beatmung mit festem Inspirationsflow und Backup-Frequenz
    VC-MMV Volume Control-Mandatory Minute Volume Ventilation
    Volumenkontrollierte Beatmung zur Sicherung eines mandatorischen Minutenvolumens
  • In allen druckkontrollierten Beatmungsmodi hängt das gelieferte Atemzugvolumen von der Druckdifferenz aus Unterstützungsdruck und PEEP, der Lungenmechanik (Resistance und Compliance) und dem Atemantrieb des Patienten ab. Tabelle 2
    PC-Modi Druckkontrollierte Beatmung
    PC-CMV Pressure Control-Continuous Mandatory Ventilation
    Kontinuierliche druckkontrollierte Beatmung mit erlaubter
    Spontanatmung (offenes System) während des gesamten Atemzyklus
    PC-BIPAP Pressure Control-Biphasic Positive Airway Pressure
    Intermittierende, synchronisierte, druckkontrollierte Beatmung mit erlaubter Spontanatmung während des gesamten Atemzyklus und exspiratorischer Synchronisation
    PC-SIMV Pressure Control-Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation
    Intermittierende, getriggerte, druckkontrollierte Beatmung mit erlaubter Spontanatmung während des gesamten Atemzyklus
    PC-AC Pressure Control-Assist Control
    Assistiert-kontrollierte, druckkontrollierte Beatmung mit erlaubter Spontanatmung während des gesamten Atemzyklus und Backup-Frequenz
    PC-PSV Pressure Control-Pressure Support Ventilation
    Druckunterstützte Beatmung mit garantierter Mindestfrequenz (Backup-Frequenz)
    PC-APRV Pressure Control-Airway Pressure Release Ventilation
    Spontanatmung unter kontinuierlich positivem Atemwegsdruck mit kurzzeitigen Druckentlastungen
    SPN-CPAP /PS Spontaneous-Continuous Positive Airway Pressure /Pressure Support Spontanatmung mit kontinuierlichem positivem Druckniveau mit oder ohne Druckunterstützung
    SPN-CPAP /VS Spontaneous-Continuous Positive Airway Pressure /Volume Support Spontanatmung mit kontinuierlich positivem Druckniveau mit oder ohne Volumenunterstützung
    SPN-PPS Spontaneous-Proportional Pressure Support Spontanatmung mit Flow- und Volumen-proportionaler Druckunterstützung
  • Nachfolgend folgen einige Erläuterungen zu den in den in Tabelle 1 und Tabelle 2 aufgelisteten Beatmungsformen in Kurzform. Der Begriff PEEP-Niveau (positive end expiratory pressure) bezeichnet das Druckniveau in der Lunge am Ende der Ausatmung, also den positiven endexspiratorischen Druck (PEEP).
  • Die Beatmungsform VC-CMV stellt eine kontinuierliche volumenkontrollierte Beatmung mit einer fest vorgegebenen inspiratorischen Durchflussmenge (Flow) bereit, welche den Druckanstieg bestimmt. Ist diese Durchflussmenge so hoch, dass das eingestellte Atemzugvolumen schon vor Ablauf der eingestellten Inspirationszeit erreicht wird, ergibt sich eine inspiratorische Pause. Die mandatorischen Beatmungshübe sind zeitgesteuert und werden nicht durch das Lebewesen bzw. den Patienten ausgelöst. Die Anzahl der mandatorischen Beatmungshübe wird durch die Atemfrequenz bestimmt. Die Beatmungsform VC-SIMV stellt eine intermittierende, getriggerte, volumenkontrollierte Beatmung mit erlaubter Spontanatmung während des gesamten Atemzyklus bereit. Die mandatorischen Beatmungshübe können durch Einatemanstrengungen des Lebewesens bzw. des Patienten auf PEEP-Niveau ausgelöst werden. Ein mandatorischer Beatmungshub kann nur innerhalb eines „Triggerfensters“, ausgelöst durch eine Triggerung (Flowtrigger) auf Basis der inspiratorischen Durchflussmenge und synchronisiert mit der spontanen Inspiration, ausgelöst werden. Dadurch wird verhindert, dass ein mandatorischer Beatmungshub in der spontanen Exspiration appliziert werden kann. Wenn der Patient zu Beginn des Triggerfensters bereits einatmet und schon ein wesentliches Volumen inspiriert hat, berücksichtigt die Beatmungsvorrichtung dieses Volumen bei der Bilanzierung der zu- und fortgeführten Gasmengen. Dazu wird im nachfolgenden mandatorischen Beatmungshub die inspiratorische Phase verkürzt und die inspiratorische Pause verlängert. Durch Einstellungen an den Triggerbedingungen werden die Einatemanstrengungen synchronisiert. Eine Druckunterstützung ist wählbar. Bei Druckunterstützung lösen Einatemanstrengungen des Lebewesens bzw. des Patienten auf PEEP-Niveau jeweils druckunterstützte Beatmungshübe aus.
  • Die Beatmungsform VC-AC stellt eine assistiert-kontrollierte, volumenkontrollierte Beatmung mit fest eingestellter inspiratorischer Durchflussmenge (Inspirationsflow) und mit einer Backupfrequenz bereit. Jede Einatemanstrengung des Lebewesen bzw. des Patienten auf dem PEEP-Niveau löst einen synchronisierten mandatorischen Beatmungshub aus. Somit werden der Zeitpunkt und die Anzahl der mandatorischen Beatmungshübe durch das Lebewesen bzw. den Patienten bestimmt. Das Triggerfenster umfasst die Exspirationszeit abzüglich einer geschützten Zeit für die vorhergehende Exspiration. Die Exspirationszeit ergibt sich aus der Atemfrequenz und der Inspirationszeit. Spätestens nach Ablauf der Exspirationszeit wird ein nichtsynchronisierter mandatorischer Beatmungshub ausgelöst (Backupfrequenz). Die minimale Anzahl an mandatorischen Beatmungshüben wird durch die Atemfrequenz bestimmt.
  • Die Beatmungsform VC-MMV stellt eine volumenkontrollierte Beatmung zur Sicherung eines mandatorischen Minutenvolumens bereit. MMV verhält sich wie SIMV, jedoch werden die mandatorischen Beatmungshübe nur verabreicht, wenn die Spontanatmung nicht ausreichend ist und unter eine vorgegebene Mindestventilation sinkt. Nimmt die Spontanatmung zu, werden weniger mandatorische Hübe verabreicht. Die Mindestventilation ergibt sich durch die Einstellung von Atemzugvolumen und Atemfrequenz. Die maximale Anzahl der mandatorischen Beatmungshübe wird durch die Atemfrequenz bestimmt. Diese Anzahl wird jedoch nur verabreicht, wenn keine ausreichende Spontanatmung vorliegt. Eine Druckunterstützung ist wählbar. Bei Druckunterstützung lösen Einatemanstrengungen des Lebewesens bzw. des Patienten auf PEEP-Niveau jeweils druckunterstützte Beatmungshübe aus. Durch Einstellungen an den Triggerbedingungen werden die Einatemanstrengungen synchronisiert. Zeitpunkt, Anzahl und Dauer der druckunterstützten Beatmungshübe werden durch die Spontanatmung des Lebewesens bzw. des Patienten bestimmt. Die Druckunterstützung wird beendet, sobald der Inspirationsflow einen Anteil des maximalen Inspirationsflow unterschreitet.
  • Die Beatmungsform PC-CMV stellt eine kontinuierliche druckkontrollierte Beatmung bereit. Die mandatorischen Beatmungshübe sind zeitgesteuert und werden nicht durch das Lebewesen bzw. den Patienten ausgelöst. Die Anzahl der mandatorischen Beatmungshübe wird durch die Atemfrequenz bestimmt.
  • Die Beatmungsform PC-BIPAP stellt eine intermittierende, synchronisierte, druckkontrollierte Beatmung mit erlaubter Spontanatmung während des gesamten Atemzyklus mit exspiratorischer Synchronisation bereit. Der Wechsel vom inspiratorischen auf das exspiratorische Druckniveau wird mit der Spontanatmung des Lebewesens bzw. des Patienten synchronisiert. Die mandatorischen Beatmungshübe können durch Einatemanstrengungen des Lebewesens bzw. des Patienten auf PEEP-Niveau ausgelöst werden. Ein mandatorischer Beatmungshub kann nur innerhalb eines „Triggerfensters“, ausgelöst durch eine Triggerung (Flowtrigger) auf Basis der inspiratorischen Durchflussmenge und synchronisiert mit der spontanen Inspiration, ausgelöst werden. Dadurch wird verhindert, dass ein mandatorischer Beatmungshub in der spontanen Exspiration appliziert werden kann.
  • Die Beatmungsform PC-SIMV stellt eine intermittierende, getriggerte, druckkontrollierte Beatmung mit erlaubter Spontanatmung während des gesamten Atemzyklus bereit. Ein mandatorischer Beatmungshub kann nur innerhalb eines „Triggerfensters“, ausgelöst durch eine Triggerung (Flowtrigger) auf Basis der inspiratorischen Durchflussmenge und synchronisiert mit der spontanen Inspiration, ausgelöst werden. Dadurch wird verhindert, dass ein mandatorischer Beatmungshub in der spontanen Exspiration appliziert werden kann.
  • In der Beatmungsform PC-AC unterstützt die Beatmungsvorrichtung eine druckkontrollierte Beatmung mit erlaubter Spontanatmung während des gesamten Atemzyklus. Einatemanstrengungen des Lebewesens bzw. des Patienten auf PEEP-Niveau lösen jeweils synchronisierte druckunterstützte Beatmungshübe aus. Somit werden der Zeitpunkt und die Anzahl der mandatorischen Beatmungshübe durch das Lebewesen bzw. den Patienten bestimmt. Das Triggerfenster zur Auslösung von mandatorischen Beatmungshüben umfasst die Exspirationszeit abzüglich einer geschützten Zeit für die vorhergehende Exspiration. Die Exspirationszeit ergibt sich aus der Atemfrequenz und der Inspirationszeit. Spätestens nach Ablauf der Exspirationszeit wird ein nicht-synchronisierter mandatorischer Beatmungshub ausgelöst (Backupfrequenz). Die minimale Anzahl an mandatorischen Beatmungshüben wird durch die Atemfrequenz bestimmt.
  • In der Beatmungsform PC-PSV unterstützt die Beatmungsvorrichtung die Spontanatmung. Einatemanstrengungen des Lebewesens bzw. des Patienten auf PEEP-Niveau lösen jeweils druckunterstützte Beatmungshübe aus. Durch Einstellungen an den Triggerbedingungen werden die Einatemanstrengungen synchronisiert. Ist die Atemfrequenz des Lebewesens bzw. des Patienten geringer als die eingestellte Backup-Frequenz oder liegt keine Spontanatmung vor, werden zeitgesteuert druckunterstützte Beatmungshübe mit der Atemfrequenz verabreicht.
  • In der Beatmungsform PC-APRV unterstützt die Beatmungsvorrichtung die Spontanatmung mit kurzzeitigen Druckentlastungen. Der Patient bzw. das Lebewesen kann spontan auf einem hohen Druckniveau mit einstellbarer Dauer atmen. Für sehr kurze Exspirationszeiten reduziert die Beatmungsvorrichtung den Exspirationsdruck auf ein niedriges Druckniveau. Bei Aktivierung einer AutoRelease-Funktionalität wird die Dauer der Druckentlastung aus dem Verlauf der Durchflussmenge während der Ausatmung bestimmt. Bei aktivierter AutoRelease-Funktionalität wird der Wechsel vom oberen Druckniveau auf das untere Druckniveau mit der Spontanatmung des Lebewesens bzw. des Patienten synchronisiert.
  • In der Beatmungsform SPN-CPAP /PS unterstützt die Beatmungsvorrichtung die Spontanatmung mit einem kontinuierlich positiven Druckniveau. Eine Druckunterstützung ist wählbar. Bei Druckunterstützung lösen Einatemanstrengungen des Lebewesens bzw. des Patienten auf PEEP-Niveau jeweils druckunterstützte Beatmungshübe aus. Die Druckunterstützung wird beendet, sobald der Inspirationsflow einen Anteil des maximalen Inspirationsflow unterschreitet oder die Dauer der Unterstützung eine maximale Inspirationszeit überschreitet.
  • In der Beatmungsform SPN-CPAP /VS unterstützt die Beatmungsvorrichtung die Spontanatmung mit einem kontinuierlich positiven Druckniveau. Eine Volumenunterstützung ist wählbar. Bei Volumenunterstützung lösen Einatemanstrengungen des Lebewesens bzw. des Patienten auf PEEP-Niveau jeweils volumenunterstützte Beatmungshübe aus. Durch Einstellungen an den Triggerbedingungen werden die Einatemanstrengungen synchronisiert. Die Volumenunterstützung wird beendet, sobald der Inspirationsflow einen Anteil des maximalen Inspirationsflows unterschreitet oder die Dauer der Unterstützung eine maximale Inspirationszeit überschreitet.
  • In der Beatmungsform SPN-PPS verstärkt die Beatmungsvorrichtung die spontane Atmung des Lebewesens bzw. des Patienten proportional zu der Patientenanstrengung. Atmet der Patient stark, reagiert die Beatmungsvorrichtung mit einer hohen Druckunterstützung. Atmet der Patient flach, reagiert die Beatmungsvorrichtung mit einer geringen Druckunterstützung. Bei fehlender Spontanatmung entfällt auch die maschinelle Unterstützung. Der Grad der Unterstützung bei PPS ist einstellbar. Als eine weitere Einstellmöglichkeit an einer Beatmungsvorrichtung sei eine Funktionalität einer Volumengarantie, oftmals auch als AutoFlow bezeichnet, erwähnt. Ist eine solche Einstellung aktiviert, so dosiert die Beatmungsvorrichtung mit einer abfallenden Durchflussmenge. Auf diese Weise können Spitzen des Beatmungsdrucks vermieden werden. Die Beatmungsvorrichtung liefert zusätzliche Mengen an Atemgas, sobald der Patient spontan mit einatmet.
  • Die Beatmungsformen sind jeweils noch durch vom Anwender einstellbare Beatmungsparameter für den individuellen Einsatz am Lebewesen konfigurierbar.
  • Die nachfolgenden Tabellen 3 und 4 zeigen einige Parameter, welche in volumenkontrollierten, bzw. druckkontrollierten Beatmungsformen einstellbar sind. Tabelle 3
    VC-SIMV CV-CMV VC-AC VC-MMV
    Inspiratorische Sauerstoffkonzentration FiO2 X X X X
    Tidalvolumen VT X X X X
    Inspirationszeitdauer Ti X X X X
    Beatmungsfrequenz (RR) f X X X X
    Durchflussmenge (Flow) v' X X X X
    Maximaler Druck PMAX X X X X
    Positiver endexspiratorischer Druck PEEP X X X X
    Druckunterstützung ΔPSUPP X X
    Tabelle 4
    PC-SIMV PC-BIPAP PC-AC PC-CMV PC-APRV PC-PSV
    Inspiratorische Sauerstoffkonzentration FiO2 X X X X X X
    Tidalvolumen VT X X X X
    Inspirationszeitdauer Ti X X X X
    Beatmungsfrequenz (RR) f X X X X X
    Durchflussmenge (Flow) X X X X X
    Maximaler Druck PMAX X X X X X X
    Inspirationsdruck PINSP X X X X X
    Positiver endexspirator. Druck PEEP X X X X X
    Druckunterstützung ΔPSUPP X X
    Max Inspirationszeitdauer TiMAX X
  • Durch eine Erkennung von Zeitpunkten eines Beginns von Einatemphasen bzw. Inspirationsphasen mit an die Dauer der Inspirationsphasen angepassten Zeitdauern der Stimulation können Stimulationen während der Ausatmung bzw. in Exspirationsphasen vermieden werden.
  • Informationen, welche sich aus der Kenntnis der Beatmungsform in Verbindung mit während der Beatmung mit der betreffenden angewendeten Beatmungsform gewählten und eingestellten Beatmungsparameter ergeben, können in Verbindung mit Daten oder Signalen von Drucksensoren und/oder Durchflussmengensensoren im Zeitverlauf beispielsweise auf Plausibilität überprüft oder zueinander synchronisiert werden und für die Stimulation und den zeitlichen Ablauf (Timing) der Stimulation berücksichtigt werden.
  • So können beispielsweise bei volumenkontrollierten Beatmungsformen bereitgestellte Informationen zu Veränderungen des inspiratorischen Beatmungsdrucks (Pinsp) als Rückmeldung (Feedback) in Bezug auf die Wirkung der Stimulation für nachfolgende Anpassungen der Stimulation genutzt werden.
  • So können beispielsweise bei druckkontrollierten Beatmungsformen bereitgestellte Informationen zu Veränderungen in der inspiratorischen Durchflussmenge (Flowinsp) als Rückmeldung (Feedback) in Bezug auf die Wirkung der Stimulation für nachfolgende Anpassungen der Stimulation genutzt werden.
  • So können beispielsweise bei volumenkontrollierten Beatmungsformen bereitgestellte Informationen zu Veränderungen der inspiratorischen Durchflussmenge (Flowinsp) zu einer zeitlichen Synchronisierung von Stimulation und Atmung bzw. Beatmung genutzt werden.
  • Die Informationen zu Veränderungen der inspiratorischen Durchflussmenge (Flowinsp) können dabei typische Muster der inspiratorischen Durchflussmenge (Flowinsp) wie auch eines davon mittels Integration über der Zeit ermittelten inspiratorischen Volumens im Zeitverlauf vor, während und nach Einwirkung der Stimulation auf das Lebewesen umfassen.
  • So können beispielsweise bei druckkontrollierten Beatmungsformen bereitgestellte Informationen zu Veränderungen des inspiratorischen Beatmungsdrucks (Pinsp) zu einer zeitlichen Synchronisierung von Stimulation und Atmung bzw. Beatmung genutzt werden. Die Informationen zu Veränderungen des inspiratorischen Beatmungsdrucks (Pinsp) können dabei typische Muster des Beatmungsdrucks (Pinsp) im Zeitverlauf vor, während und nach Einwirkung der Stimulation auf das Lebewesen umfassen.
  • In Beatmungsformen mit volumenkontrollierter Beatmung werden Informationen hinsichtlich einer inspiratorischen Durchflussmenge (Flow) genutzt, um einen Zeitablauf (Timing) der Stimulation synchron mit Beatmungszyklen zu gestalten. In volumenkontrollierter Beatmung ist das Signal der Durchflussmenge charakteristisch, es ergibt sich beim Start der Inspiration ein steiler Anstieg im Signal der Durchflussmenge und gegen Ende der Inspiration ergibt sich ein steiler Abfall im Signal der inspiratorischen Durchflussmenge (Flow). Da die Beatmungsvorrichtung mit der Kontrolle der Beatmung in einer volumenkontrollierten Beatmung bestrebt ist, die Durchflussmenge (Flow) weitgehend konstant zu halten, kann die Durchflussmenge und damit auch Informationen oder Signale, welche inspiratorische Durchflussmengen indizieren, nicht zu einer Erkennung einer Auswirkung einer Stimulation auf das Zwerchfell (diaphragm) angesehen werden. Im Unterschied dazu kann der Beatmungsdruck und damit auch Informationen oder Signale, welche inspiratorische Beatmungsdrücke indizieren, zu einer Erkennung von Aktivierungen oder Aktivitäten des Zwerchfells verwendet werden. In einer Darstellung an einer Beatmungsvorrichtung kann dies für einen Anwender beispielsweise in einer Darstellung des Beatmungsdrucks sichtbar werden, wie auch in einer Zunahme des ermittelten und angezeigten Tidalvolumens (VT). Das Signal der Durchflussmenge hingegen ist während volumenkontrollierter Beatmung für eine Anzeige auf der Beatmungsvorrichtung von weniger zentralem Interesse, das Signal der Durchflussmenge ist vielmehr für die Synchronisation zwischen Beatmungsvorrichtung und Stimulationsvorrichtung bedeutsam.
  • Gemäß eines ersten Aspektes der Erfindung werden in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Durchführung einer Stimulation des Nervensystem zu einer Beatmung eines Lebewesens bereitgestellte Informationen, Daten und/oder bereitgestellte Messwerte in Bezug auf einen Beatmungszustand eines Lebewesens oder in Bezug auf einen Betriebszustands einer Beatmungsvorrichtung verwendet. Die Informationen werden dabei in Form mindestens einer Information bereitgestellt. Dabei können die Durchführung wie auch eine Anpassung der Durchführung der Stimulation auf Basis der Informationen ausgestaltet werden. Unter Informationen werden im Kontext der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Daten, Messwerte verstanden, welche einen Informationsgehalt hinsichtlich eines Betriebszustandes einer Beatmungsvorrichtung wie auch einen Informationsgehalt hinsichtlich eines Beatmungszustandes eines Lebewesens aufweisen können.
  • Dazu zählen beispielsweise Messwerte von Sensoren wie Drucksensoren, Durchflusssensoren.
  • Die Sensoren können dabei als Elemente der Beatmungsrichtung ausgebildet sein, wie auch als Elemente einer Messvorrichtung oder als Elemente einer Stimulationsvorrichtung ausgebildet sein.
  • Beatmungsvorrichtungen können beispielsweise als ein Intensivbeatmungsgerät, ein Notfallbeatmungsgerät, ein Transportbeatmungsgerät, ein Neonatalbeatmungsgerät oder ein Anästhesiegerät ausgebildet sein.
  • Informationen hinsichtlich eines Beatmungszustandes eines Lebewesens können weiterhin von Vorrichtungen bereitgestellt werden, welche dazu ausgestaltet sind, Messwerte, Parameter oder weitere Daten in Bezug auf einen Gesundheitszustand, insbesondere einen Zustand der Lunge eines Lebewesens wie auch den Beatmungszustand zu erfassen.
  • Dazu zählen beispielsweise Vorrichtungen zu einer bildgebenden Analyse oder Diagnostik, Vorrichtungen zu einer Blutanalyse oder Diagnostik, Vorrichtungen zu einer Blutgasanalyse oder Diagnostik, Vorrichtungen zu einer Bestimmung einer Sauerstoffsättigung oder einer Sauerstoffkonzentration in Blut, Vorrichtungen zu einer Bestimmung einer Sauerstoffkonzentration in Atemgasen, Vorrichtungen zu einer Kohlenstoffdioxidsättigung oder Kohlenstoffdioxidkonzentration im Blut, Vorrichtungen zu einer invasiven oder einer nicht invasiven Blutdruckmessung. Vorrichtungen zu einer bildgebenden Analyse oder Diagnostik sind beispielsweise Vorrichtungen zu einer elektrischen Impedanztomographie oder EIT-Systeme, Vorrichtungen zu einer Magnet Resonanz Tomographie (MRT), Vorrichtungen zu einer Computer Tomographie (CT), Vorrichtungen zu einer Ultraschallbildgebung.
  • Die Bereitstellung der Informationen in Bezug auf einen Beatmungszustand eines Lebewesens oder in Bezug auf einen Betriebszustand einer Beatmungsvorrichtung kann beispielsweise
    • - mittels einer Dateneingabe durch einen Anwender,
    • - mittels einer Datenschnittstelle direkt von der Beatmungsvorrichtung,
    • - mittels einer Datenschnittstelle zu einem Datennetzwerk mit Ankopplung an ein Krankenhaus Management System oder Patientendaten Management System,
    • - mittels einer Auswertung von bereitgestellten Informationen, Daten oder Messwerten
    erfolgen.
  • Dateneingaben durch den Anwender können dazu dienen, Informationen in Bezug auf einen Betriebszustand einer Beatmungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen. Betriebszustände der Beatmungsvorrichtung sind insbesondere durch Einstellungen oder Parametrisierungen der Beatmungsvorrichtungen gekennzeichnet. Dazu zählt insbesondere die vom Anwender ausgewählte Einstellung, ob die Beatmungsvorrichtung in einem Betriebszustand mit einem druckkontrollierten Beatmungsmodus oder in einem Betriebszustand mit einem volumenkontrollierten Beatmungsmodus betrieben wird. Weiterhin kann man auch Typen von Beatmungsformen, wie Beatmungsformen zur Beatmung von Erwachsenen, wie Beatmungsformen zur Beatmung von Kindern, Früh- oder Neugeborenen (Neonatalbeatmungsformen), insbesondere Beatmungsformen mit Anwendung von Hochfrequenzbeatmung (HF-Ventilation) zu solchen Einstellungen oder Parametrisierungen zählen, welche vom Anwender auswählbar sind.
  • Dateneingaben durch den Anwender können weiterhin dazu dienen, personenbezogene Informationen wie allgemeine und physische Konstitution, Alter, Körpergröße, Körpergewicht, Geschlecht, Krankheitsbild, Krankheitsverlauf, Vorerkrankungen, Diagnosen, Befunde eines Patienten oder Lebewesens zur Verfügung zu stellen.
  • Datenschnittstellen zu einer Beatmungsvorrichtung können weiterhin dazu dienen, personenbezogene Informationen wie allgemeine und physische Konstitution, Alter, Körpergröße, Körpergewicht, Geschlecht, Krankheitsbild, Krankheitsverlauf, Vorerkrankungen, Diagnosen, Befunde eines Patienten oder Lebewesens zur Verfügung zu stellen.
  • Datenschnittstellen zu einem Datennetzwerk, etwa zu einem Krankenhaus Management System oder Patientendaten Management System, können weiterhin dazu dienen, personenbezogene Informationen wie allgemeine und physische Konstitution, Alter, Körpergröße, Körpergewicht, Geschlecht, Krankheitsbild, Krankheitsverlauf, Vorerkrankungen, Diagnosen, Befunde eines Patienten oder Lebewesens zur Verfügung zu stellen.
  • Datenschnittstellen zu einer Beatmungsvorrichtung können Informationen und/oder Messwerte zu einem Betriebszustand oder einer Betriebssituation der Beatmungsvorrichtung bereitstellen.
  • Informationen, welche einen Betriebszustand oder eine Betriebssituation einer Beatmungsvorrichtung indizieren, können beispielsweise aus Messwerten wie Druckmesswerten und/oder Druck-/Zeitverläufen des inspiratorischen und/oder exspiratorischen Beatmungsdrucks, Durchflussmengenmesswerte (Flow), Durchflussmengen-/Zeitverläufe, Volumenmesswerte, Volumen-/Zeitverläufen abgeleitet werden. Die Messwerte können dabei einerseits auf Basis von in oder an der Beatmungsvorrichtung an- oder zugeordneter Drucksensorik und/oder Durchflussmengensensorik gewonnen werden.
  • Jedoch kann in alternativen Ausgestaltungen auch eine außerhalb der Beatmungsvorrichtung beispielsweise in einer Messvorrichtung oder als Elemente einer Stimulationsvorrichtung an- oder zugeordnete Drucksensorik und/oder Durchflussmengensensorik zu einer messtechnischen Erfassung des inspiratorischen und/oder exspiratorischen Beatmungsdrucks, von Druck-/Zeitverläufen des inspiratorischen und/oder exspiratorischen Beatmungsdrucks, von Durchflussmengenmesswerten (Flow), von Durchflussmengen-/Zeitverläufen, von Volumenmesswerten und/oder von Volumen-/Zeitverläufen zum Einsatz kommen.
  • Datenschnittstellen zu einer Messvorrichtung, einer Stimulationsvorrichtung oder zu Beatmungsvorrichtung können Informationen und/oder Messwerte zu Situationen der Beatmung des Lebewesens wie Druckmesswerte und/oder Druck-/Zeitverläufe des inspiratorischen und/oder exspiratorischen Beatmungsdrucks, Durchflussmengenmesswerte (Flow), Durchflussmengen-/Zeitverläufe, Volumenmesswerte, Volumen-/Zeitverläufe bereitstellen.
  • Datenschnittstellen zu einem Krankenhaus Management System oder Patientendaten Management System können dazu dienen, personenbezogene Informationen wie allgemeine und physische Konstitution, Alter, Körpergröße, Körpergewicht, Geschlecht, Krankheitsbild, Krankheitsverlauf, Vorerkrankungen, Diagnosen, Befunde eines Patienten oder Lebewesens zur Verfügung zu stellen.
  • Die folgende Auflistung umfasst - ohne einen Anspruch auf Vollständigkeit - eine Gruppe mit Informationen zu Beatmungseinstellungen, Alarmierungen im Zusammenhang mit Betriebszuständen einer Beatmungsvorrichtung, welche jeweils für sich wie auch in Kombination miteinander eine Vielzahl von Ausführungsformen ausbilden können:
    • ◯ Typus einer Beatmungsform wie volumenkontrollierte oder druckkontrollierte Beatmungsformen,
    • ◯ Typen von Beatmungsmodi für Erwachsene, Kinder, Neugeborene, Frühgeborene (Neonatal-Beatmungsmodi, HF-Beatmungsformen),
    • ◯ Art der Zuführung von Atemgasen wie Endotrachealtubus, nicht invasive Atemmaske, Tracheostoma,
    • ◯ Beatmungseinstellungen oder Parameter der Beatmungsvorrichtung wie
      • - Beatmungsfrequenz (RR),
      • - Tidalvolumen (VT),
      • - Minutenvolumen (MV), Inspiration-zu-Exspirationsverhältnis (I:E-Ratio),
      • - Atemzugvolumen,
      • - Atemwegsdruck,
      • - inspiratorischer Beatmungsdruck,
      • - exspiratorischer Beatmungsdruck,
      • - positiver endexspiratorischer Druck (PEEP),
    • ◯ Zeitpunkt eines Beginns bzw. eine Endes der ansteigenden Flanke eines inspiratorischen Beatmungsdrucks,
    • ◯ Zeitpunkt eines Beginns bzw. eine Endes der Plateauphase des inspiratorischen Beatmungsdrucks,
    • ◯ inspiratorische Sauerstoffkonzentration (FiO2),
    • ◯ exspiratorische Kohlenstoffdioxidkonzentration (etCO2),
    • ◯ Einstellgrenzen, Alarmierungen, Alarmeinstellungen für Alarmierungen durch die Beatmungsvorrichtung mit Obergrenzen bzw. Untergrenzen
      • - eines exspiratorischen Minutenvolumens,
      • - eines Atemwegsdrucks,
      • - einer inspiratorischen O2-Konzentration,
      • - einer endexspiratorischen CO2-Konzentration,
      • - einer Volumenüberwachung,
      • - Obergrenze einer Tachypnoe-Überwachung,
      • - Zeitbereichsüberwachung einer Apnoe-Alarmzeit,
    • ◯ Meldungen, Hinweise oder Alarmierungen bei Über-/ Unterschreitung von Ober-/ Untergrenzen und vorgegebenen Zeitbereiche.
  • Zudem kann die mindestens eine Information auch Informationen in Bezug auf Eigenschaften eines Lebewesens oder Patienten wie allgemeine und physische Konstitution, Alter, Körpergröße, Körpergewicht, Geschlecht, Krankheitsbild, Krankheitsverlauf, Vorerkrankungen, Diagnose, Befunden umfassen.
  • Auf Basis mindestens einer Information oder mindestens einer dieser Informationen, welche einen Zustand einer Atmung oder einer Beatmung und/oder einen Betriebszustand einer Beatmungsvorrichtung indizieren, erfolgt erfindungsgemäß eine Erzeugung eines Stimulationssignals zu einer Durchführung der Stimulation zu einer Beeinflussung des Nervensystems eines Lebewesens.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt mit der Durchführung der Stimulation mit Beeinflussung des Nervensystems des Lebewesens mittels des Stimulationssignals eine Stimulation und Beeinflussung des Nervus Phrenicus. Dabei erfolgt eine Kontrolle und Synchronisation der Stimulation und Beeinflussung des Nervus Phrenicus mit einer Atmungsaktivität des Lebewesens oder mit einer Triggerung einer Atmungsaktivität oder Beatmung des Lebewesens auf Basis der mindestens einen Information. Die mindestens eine Information indiziert einen Typus einer Beatmungsform. Die Kontrolle und Synchronisation der Stimulation erfolgt derart, dass, falls die mindestens eine Information indiziert, dass die Beatmung in einer volumenkontrollierten Beatmungsform durchgeführt wird, eine Information mit einbezogen wird, welche eine Durchflussmenge oder ein Volumen indiziert.
  • Bei einer volumenkontrollierten Beatmungsform ist der zeitliche Signalverlauf der Durchflussmenge besonders geeignet, um daran die Durchführung der Stimulation zu orientieren, da dieser Verlauf bei volumenkontrollierter Beatmung im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist und der Verlauf und der Signalverlauf des Beatmungsdrucks sich daraus dann im Wechselspiel mit Strömungswiderständen im Beatmungssystem und der Situation der Lunge des Patienten ergibt.
  • Die Kontrolle und Synchronisation der Stimulation erfolgt derart, dass, falls die mindestens eine Information indiziert, dass die Beatmung in einer druckkontrollierten Beatmungsform durchgeführt wird, eine Information mit einbezogen wird, welche einen Beatmungsdruck indiziert und/oder eine Information mit einbezogen wird, welche eine Durchflussmenge oder ein Volumen indiziert.
  • Bei einer druckkontrollierten Beatmungsform ist sowohl der zeitliche Signalverlauf des Beatmungsdrucks als auch der zeitliche Signalverlauf der Durchflussmenge geeignet, um daran die Durchführung der Stimulation zu orientieren, da beide Verläufe bei druckkontrollierter Beatmung zu Beginn der Inspirationsphase im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet sind.
  • Im Verlauf der Beatmung und im Verlauf der Stimulation kann in einer bevorzugten Ausführungsform eine Anpassung der Art und Weise der Stimulation mit Beeinflussung des Nervensystems auf Basis von Veränderungen der Informationen im Verlauf der Beatmung erfolgen.
  • Ausführungsformen zeigen, auf welche Weisen die Durchführung der Stimulation mit Beeinflussung des Nervensystems eines Lebewesens ausgestaltet werden können. Ausführungsformen zeigen, wie mittels eines Stimulationssignals eine Auswahl, eine Aktivierung oder eine Deaktivierung von Betriebsarten an einer Stimulationsvorrichtung
    • - zu einem Betrieb in einer ersten Betriebsart eines Folgemodus,
    • - zu einem Betrieb in einer zweiten Betriebsart eines Führungsmodus,
    erfolgen kann.
  • Weitere Ausführungsformen zeigen, wie auf Basis der mindestens einen Information die Beatmung des Lebewesens in einem Betriebszustand mit einer druckkontrollierten Beatmungsform durchführt werden kann und dabei durch das Stimulationssignal die erste Betriebsart mit einem Folgemodus an der Stimulationsvorrichtung oder die zweite Betriebsart mit einem Führungsmodus an der Stimulationsvorrichtung aktivierbar ist.
  • Weitere Ausführungsformen zeigen, wie auf Basis der mindestens einen Information die Beatmung des Lebewesens in einem Betriebszustand mit einer volumenkontrollierten Beatmungsform durchführt werden kann und dabei durch das Stimulationssignal die erste Betriebsart mit einem Folgemodus an der Stimulationsvorrichtung oder die zweite Betriebsart mit einem Führungsmodus an der Stimulationsvorrichtung aktivierbar ist.
  • Im Folgenden werden nun die verschiedenen Aspekte, Besonderheiten und Unterschiede zwischen dem „Folgemodus“ (Folge-Modus, Follow-Mode, follow mode) und dem „Führungsmodus“ (Führungs-Modus, Lead-Mode, lead mode) anhand von Ausführungsformen näher erläutert.
  • Im Folgemodus folgt die Stimulation bzw. die Kontrolle der Stimulationsvorrichtung dem Beatmungsmuster, welches von Beatmungsvorrichtung oder Einatemtrigger des Patienten bzw. Lebewesens vorgegeben ist. Zur Durchführung der Stimulation werden Informationen von Sensoren, vorzugsweise Drucksensoren und/oder Durchflussmengensensoren, benötigt, um Aktivitäten der Beatmungsvorrichtung oder auch vom Lebewesen hervorgerufene Spontanatmungsaktivitäten im Verlauf der Beatmung zu bestimmen. In diesem Folgemodus werden Aktivitäten der Beatmungsvorrichtung, Spontanatmungsaktivitäten nur in geringer Weise beeinflusst.
  • Im Führungsmodus folgt die Beatmungsvorrichtung mit der Ausgestaltung des Beatmungsablaufs der Stimulation, welches von der Stimulationsvorrichtung oder dem Einatemtrigger des Lebewesens vorgegeben ist. Dazu können übliche Funktionen einer Triggerung von Beatmungshüben an der Beatmungsrichtung genutzt werden, um auf stimulierte Einatemanstrengungen des Lebewesens seitens der Beatmungsvorrichtung zu reagieren. Dazu zählen beispielsweise Flow Trigger wie auch Druck Trigger.
  • So kann beispielsweise eine Ausführungsform im Folgemodus ausgebildet werden, in welcher eine Aktivierung des Stimulationssignals nach einem Einsetzen einer Einatmung durch das Lebewesen, nach einem Einatemtrigger bzw. nach der Initiierung einer Einatemphase durch die Beatmungsvorrichtung erfolgt. Ein solcher Einatemtrigger ermöglicht eine Erkennung eines Beginns einer Inspirationsphase oder eine Erkennung einer beginnenden, vom Lebewesen hervorgerufenen Einatmungsaktivität. Die Art der Erkennung kann dabei mittels einer Erkennung auf Basis einer Überschreitung eines Schwellenwertes des inspiratorischen Beatmungsdrucks oder der inspiratorischen Durchflussmenge erfolgen.
  • Eine Erkennung eines Endes einer Inspirationsphase kann basierend auf einer Erkennung einer Unterschreitung eines Schwellenwertes des inspiratorischen Beatmungsdrucks oder der inspiratorischen Durchflussmenge erfolgen. Dabei verbleibt die Durchflussmenge im positiven Bereich, d.h. die Richtungsumkehr der Atemgasströmung zwischen Inspiration in die direkt nachfolgende Exspiration ist noch nicht eingetreten. Eine erste Betriebsart gemäß einer solchen Ausführungsform kann als sogenannter Folgemodus (Follow-Mode) bezeichnet werden. Im Folgemodus folgt die Stimulation dem Beatmungsmuster in Echtzeit (realtime), welches von der Beatmungsvorrichtung oder dem Einatemtrigger des Lebewesens vorgegeben ist.
  • Die Stimulation folgt im Folgemodus synchronisiert dem Anstieg der inspiratorischen Flanke des Beatmungsdrucks in Echtzeit und wird sofort beendet, sobald die inspiratorische Pause beginnt bzw. immer dann, wenn die Beatmungsvorrichtung die Zuführung inspiratorischer Mengen an Atemgasen gestoppt hat. Während der inspiratorischen Pause findet sodann keine Anregung zur Aktivierung von Einatemanstrengungen des Lebewesens bzw. des Patienten mittels Stimulation statt. Zur Stimulation im Folgemodus ist erforderlich, dass ein Signal eines Sensors zur Verfügung steht. Dieses Signal ermöglicht eine Erkennung, welche Atemaktivität durch das Lebewesen und welche Beatmungsaktivität durch die Beatmungsvorrichtung hervorgerufen worden ist. Bevorzugt stehen Signale eines Drucksensors sowie zusätzlich auch Signale eines Durchflusssensors zur Verfügung. In vorteilhafter Weise kann eine solche Sensorik als eine Kombination einer sogenannten „Flow/Druck-Sensorik“ ausgestaltet sein. Eine solche Sensorik kann Teil einer Beatmungsvorrichtung sein wie auch Teil einer zusätzlich in die Atemgaszu- und/oder Fortführung zu dem Lebewesen eingebrachten Messvorrichtung. Der Folgemodus kann sowohl in druck- wie auch in volumenkontrollierter Beatmung auf folgende Weise umgesetzt werden:
    • Für die druckkontrollierte Beatmung wird zur Erkennung eines Endes einer Inspirationsphase entweder ein Anstieg im Verlauf im Zeitverlauf der Durchflussmenge durch eine dazu vorgesehene und geeignet dazu ausgebildete DurchflussmengenSensorik ermittelt oder mittels eines Datenaustausches von der Beatmungsvorrichtung an die Stimulationsvorrichtung bereitgestellt.
  • Für die volumenkontrollierte Beatmung wird zur Erkennung eines Endes seiner Inspirationsphase entweder ein Druckanstieg durch eine dazu vorgesehene und geeignet dazu ausgebildete Druck-Sensorik oder mittels eines Datenaustausches von der Beatmungsvorrichtung an die Stimulationsvorrichtung bereitgestellt. Der folgende Ablauf dient der Veranschaulichung des Datenaustausches zu einer Stimulation im Folgemodus bei einer druck- und/oder volumenkontrollierten Beatmung. Im Folgemodus folgt die Stimulationsvorrichtung dem von der Beatmungsvorrichtung vorgegebenen Beatmungsrhythmus.
  • Folgemodus
    • • Vorgaben durch die Beatmungsvorrichtung:
      • ◯ Beatmungsrhythmus mit Beatmungsfrequenz (RR = respiratory rate) und In- zu Exspirationsverhältnis (I:E-Ratio)
        • ▪ bei volumenkontrollierter Beatmung: Volumen und Durchflussmenge,
        • ▪ bei druckkontrollierter Beatmung: Beatmungsdruck,
    • • Beitrag der Stimulationsvorrichtung bei volumenkontrollierter Beatmung
      • ◯ Die Stimulationsvorrichtung nutzt Daten, welche eine inspiratorische Durchflussmenge indizieren, beispielsweise Daten oder Messwerte eines inspiratorischen Durchflussmengensensors, zu einer Erkennung einer Überschreitung eines Durchflussmengenschwellenwertes zum Start eines rechteckförmigen Verlaufs des Beatmungsdrucks der Inspirationsphase und zu einer Erkennung einer Unterschreitung eines weiteren Durchflussmengenschwellenwertes zur Beendigung der Inspirationsphase mit dem rechteckförmigen Verlauf der Durchflussmenge.
    • • Ergebnis der Stimulation in volumenkontrollierter Beatmung:
      • Der Beitrag der Stimulationsvorrichtung führt zu einer Reduzierung des Atemwegsdrucks im Vergleich mit einer Durchführung der Beatmung ohne eine Anwendung einer Stimulation zu Beginn von Inspirationsphasen,
    • • Beitrag der Stimulationsvorrichtung bei druckkontrollierter Beatmung:
      • Die Stimulationsvorrichtung nutzt Daten, welche einen inspiratorischen Beatmungsdruck indizieren, beispielsweise Daten oder Messwerte eines inspiratorischen Drucksensors, zu einer Erkennung einer Überschreitung eines Druckschwellenwertes zum Start eines rechteckförmigen Verlaufs des Beatmungsdrucks der Inspirationsphase und zu einer Erkennung einer Unterschreitung eines weiteren Druckschwellenwertes zur Beendigung der Inspirationsphase mit dem rechteckförmigen Verlauf des Beatmungsdrucks. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Stimulationsvorrichtung Daten nutzen, welche eine inspiratorische Durchflussmenge indizieren, um den Start der Inspirationsphase zu erkennen und das Ende der Inspirationsphase anhand eines Kriteriums bestimmen. Ein solches Kriterium kann beispielsweise als ein sogenanntes „Cycling off-Kriterium“ ausgebildet sein, welches einen Zustand beschreibt, zu dem ein Abfall der aktuell messtechnisch erfassten Durchflussmenge auf beispielsweise ca. 15% - 25% eines Wertes einer maximalen inspiratorischen Durchflussmenge gegeben ist. Dies entspricht einer Situation mit einer während des Fortschritts der Inspirationsphase annähernd mit der gewünschten Menge an Atemgas gefüllten Lunge.
    • • Ergebnis der Stimulation in druckkontrollierter Beatmung:
      • Der Beitrag der Stimulationsvorrichtung führt zu einer Erhöhung der Menge an inspiratorischen Gasmengen im Vergleich zu einer Durchführung der Beatmung ohne eine Anwendung einer Stimulation zu Beginn von Inspirationsphasen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann bei einer Durchführung der Beatmung in einer volumenkontrollierten Beatmungsform in Kombination mit einer Stimulation des Nervensystems zu einer Triggerung einer Atemanstrengung des Lebewesens in einer ersten Betriebsart im Folgemodus als Einatemtrigger ein Signal eines Durchflussmengensensors und/oder ein Signal eines Drucksensors verwendet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann bei einer Durchführung der Beatmung in einer druckkontrollierten Beatmungsform in Kombination mit einer Stimulation des Nervensystems zu einer Triggerung einer Atemanstrengung des Lebewesens in einer ersten Betriebsart im Folgemodus als Einatemtrigger ein Signal eines Durchflussmengensensors und/oder ein Signal eines Drucksensors verwendet werden.
  • Es kann eine weitere Ausführungsform gebildet werden, in welcher eine Aktivierung des Stimulationssignals vor einem Einsetzen einer Einatmung durch das Lebewesen oder Erfassung eines durch das Lebewesen hervorgerufenen Einatemtriggers bzw. nach der Initiierung einer Einatemphase durch die Beatmungsvorrichtung erfolgt. Eine zweite Betriebsart gemäß einer solchen Ausführungsform kann als sogenannter Führungsmodus (Lead-Mode) bezeichnet werden. Im Führungsmodus folgt die Beatmungsvorrichtung mit der Ausgestaltung des Beatmungsablaufs der Stimulation, welches von der Stimulationsvorrichtung oder dem Einatemtrigger des Lebewesens vorgegeben ist. Dazu können übliche Funktionen einer Triggerung von Beatmungshüben an der Beatmungsrichtung genutzt werden, um auf stimulierte Atemanstrengung des Lebewesens seitens der Beatmungsvorrichtung zu reagieren. Dazu zählen beispielsweise Flow Trigger wie auch Druck Trigger.
  • Der folgende Ablauf dient der Veranschaulichung des Datenaustausches zu einer Stimulation im Führungsmodus bei einer druck- und/oder volumenkontrollierten Beatmung. Im Führungsmodus gibt die Stimulationsvorrichtung einen Beatmungsrhythmus vor.
  • Führungsmodus
    • • Vorgaben durch die Stimulationsvorrichtung:
      • ◯ Beatmungsrhythmus mit Beatmungsfrequenz (RR = respiratory rate) und In- zu Exspirationsverhältnis (I:E-Ratio)
        • ▪ Bei volumenkontrollierter Beatmung: Volumen und Durchflussmenge,
        • ▪ Bei druckkontrollierter Beatmung: Beatmungsdruck,
    • • Beitrag der Beatmungsvorrichtung bei volumenkontrollierter Beatmung:
      • ◯ Die Beatmungsvorrichtung erkennt die Aktivierung der Stimulation zum Beginn einer Aktivierung einer Zuführung oder Förderung von inspiratorischen Durchflussmengen an Atemgasen zu dem Patienten oder Lebewesen. Die Erkennung der Aktivierung bzw. Erkennung der Triggerung kann sowohl durch einen Datenaustausch zwischen Beatmungsvorrichtung und Stimulationsvorrichtung oder auf Basis von Signalen oder Daten eines Durchflussmengensensors erfolgen.
      • ◯ Die Beatmungsvorrichtung erkennt die Deaktivierung der Stimulation zur Beendigung der Zuführung oder Förderung von inspiratorischen Durchflussmengen an Atemgasen. Die Erkennung der Deaktivierung bzw. Erkennung des Cycling Off- Zustands kann sowohl durch einen Datenaustausch zwischen Beatmungsvorrichtung und Stimulationsvorrichtung oder auf Basis von Signalen oder Daten eines Drucksensors erfolgen, welche einen Druckanstieg des Beatmungsdrucks am Ende der Aktivierungsphase der Atemmuskulatur indizieren.
    • • Beitrag der Beatmungsvorrichtung bei volumenkontrollierter Beatmung:
      • ◯ Die Beatmungsvorrichtung erkennt die Aktivierung der Stimulation zum Beginn einer Aktivierung einer Bereitstellung eines inspiratorischen Druckniveaus zu dem Patienten oder Lebewesen. Die Erkennung der Aktivierung bzw. Erkennung der Triggerung kann sowohl durch einen Datenaustausch zwischen Beatmungsvorrichtung und Stimulationsvorrichtung oder auf Basis von Signalen oder Daten eines Durchflussmengensensors erfolgen.
      • ◯ Die Beatmungsvorrichtung erkennt die Deaktivierung der Stimulation zur Beendigung der Bereitstellung des inspiratorischen Druckniveaus. Die Erkennung der Deaktivierung bzw. Erkennung des Cycling Off- Zustand kann sowohl durch einen Datenaustausch zwischen Beatmungsvorrichtung und Stimulationsvorrichtung oder auf Basis von Signalen oder Daten eines Durchflussmengensensors erfolgen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann bei einer Durchführung der Beatmung in einer volumenkontrollierten Beatmungsform in Kombination mit einer Stimulation des Nervensystems zu einer Triggerung einer Atemanstrengung des Lebewesens in einer ersten Betriebsart im Führungsmodus als Einatemtrigger ein Signal eines Durchflussmengensensors und/oder ein Signal eines Drucksensors verwendet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann bei einer Durchführung der Beatmung in einer druckkontrollierten Beatmungsform in Kombination mit einer Stimulation des Nervensystems zu einer Triggerung einer Atemanstrengung des Lebewesens in einer ersten Betriebsart im Führungsmodus als Einatemtrigger ein Signal eines Durchflussmengensensors und/oder ein Signal eines Drucksensors verwendet werden.
  • Der Einatemtrigger während einer Beatmung durch eine Beatmungsvorrichtung kann dabei durch eine Überschreitung eines Schwellenwertes einer inspiratorischen Durchflussmenge (Flowinsp), durch eine Überschreitung eines Schwellenwertes eines inspiratorischen Beatmungsdrucks (Pinsp) ausgelöst werden. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Einatemtrigger mittels einer Anordnung zu einer Oberflächen-Elektromyographie (sEMG) ausgelöst werden.
  • Es können bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens ausgebildet werden, in denen je nach Betriebszustand oder Betriebssituation der Beatmungsvorrichtung in Kombination mit der jeweilig aktivierten Betriebsart der Stimulationsvorrichtung Informationen, Daten oder Messwerte zur Aktivierung des Stimulationssignals zur Stimulation mit Beeinflussung des Nervensystems des Lebewesens zur Anwendung kommen. Wesentlich für eine Anwendung der Stimulation ist es, dass die Stimulationen mit Bewirkung einer Muskelaktivität zur Initiierung einer Einatmung deutlich und verlässlich vor einem möglichen Einsetzen der Ausatmung oder einer Ausatemanstrengung beendet sein muss, damit in jedem Fall eine Stimulation während einer Ausatmung sicher vermieden ist. Im Führungsmodus kann eine längere Zeitdauer für die Stimulation gewählt werden. Dadurch ergeben sich Möglichkeiten von Variationen hinsichtlich der Form der Stimulationen, beispielweise mit einem rampenförmigen Anstieg.
  • Im Unterschied zum Führungsmodus muss im Folgemodus die Aktivität der Beatmungsvorrichtung zur Einleitung der Inspirationsphase abgewartet werden, sodass für eine Ausgestaltung des rampenförmigen Anstiegs im Folgemodus im Vergleich zum Führungsmodus nur ein kürzeres Zeitintervall zur Verfügung steht. Zudem kann durch die Verfügbarkeit der längeren Zeitdauer zur Erzielung einer Wirkung der Stimulation die Amplitude der Stimulationsimpulse geringer als im Folgemodus gewählt werden. Bei höheren Beatmungsfrequenzen ist das Zeitfenster, in welchem die Stimulation aktiviert sein kann, ohne dass die Stimulation Gefahr läuft, in die nachfolgende Exspirationsphase noch hineinzureichen, kürzer als bei geringeren Beatmungsfrequenzen. Daraus ergibt sich für einen Vergleich von Folgemodus und Führungsmodus, dass der Führungsmodus im Unterschied zum Folgemodus auch insbesondere vorteilhaft bei höheren Beatmungsfrequenzen zum Einsatz kommen kann, also beispielsweise Beatmungsfrequenzen (RR) oberhalb von 15 Atemzyklen je Minute.
  • Idealerweise kann im Führungsmodus der Beginn der Stimulationen zu Zeitpunkten im Verlauf der Beatmung gewählt werden, zu dem die Ausatemphasen beendet sind. Eine solche Beendigung der Ausatemphase kann beispielsweise vom Beatmungsregime mit Beatmungsform, Beatmungsfrequenz (RR = respiratory rate), In- zu Exspirationsverhältnis (I: E-Ratio) oder aus einem Zeitverlauf der Durchflussmengen nach der Amplitude, Richtung und Zeitpunkten der Richtungsumkehr der Strömung, mit inspiratorischer Durchflussmenge (Flowinsp), exspiratorischer Durchflussmenge (Flowexsp), sowie Patientendurchflussmenge (FlowPat), welche beispielsweise mittels eines Durchflussmengensensors oder mehrerer Durchflussmengensensoren messtechnisch erfassbar ist, abgeleitet werden.
  • Auch eine Kombination von Signalen im Zeitverlauf der Durchflussmenge mit Informationen zu Beatmungsregime mit Beatmungsform, Beatmungseinstellungen (RR, I:E-Ratio) können zu einer Synchronisation des Führungsmodus in einer Art und Weise ausgestaltet werden, dass im Führungsmodus die Stimulation wie mit einer Art von „Pre-Triggerung“ erfolgt. Ein solcher „Pre-Trigger“, also die Anwendung des Führungsmodus, kann eine synchrone Aktivierung der Stimulation mit einem gewissen Zeitabstand vor den im Verlauf der Beatmung in Zusammenwirkung von Beatmungsvorrichtung und Patient initiierten Einatemtriggerungen bewirken. Die Einatemtriggerungen und deren zeitlicher Rhythmus können durch regelmäßige Beobachtung des Beatmungsverlaufs aus Zeitpunkten von mandatorisch vorgegebenen Startzeitpunkten von Inspirationsphase, wie auch mittels Flow- Trigger oder Druck- Trigger des Patienten initiierten Einatemtriggerungen unter Berücksichtigung von Informationen zu Beatmungsregime mit Beatmungsform, Beatmungsfrequenz (RR = respiratory rate), In- zu Exspirationsverhältnis (I:E-Ratio) ermittelt werden.
  • Die Anwendung der Stimulation insbesondere im Führungsmodus resultiert in dem Vorteil einer Verminderung oder Vermeidung in der Anzahl von Spitzenwerten des Beatmungsdrucks.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können bei einer Durchführung der Beatmung in einer volumenkontrollierten Beatmungsform in Kombination mit einer Stimulation des Nervensystems zu einer Triggerung einer Atemanstrengung des Lebewesens in einer zweiten Betriebsart im Führungsmodus als Einatemtrigger Signale eines Durchflussmengensensors und/oder ein Signal eines Drucksensors verwendet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können bei einer Durchführung der Beatmung in einer volumenkontrollierten Beatmungsform in Kombination mit einer Stimulation des Nervensystems zu einer Triggerung einer Atemanstrengung des Lebewesens in einer zweiten Betriebsart im Führungsmodus" als Einatemtrigger Signale eines Durchflussmengensensors und/oder ein Signal eines Drucksensors verwendet werden.
  • Es können bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens ausgebildet werden, in denen je nach Betriebszustand oder Betriebssituation der Beatmungsvorrichtung in Kombination mit der jeweilig aktivierten Betriebsart der Stimulationsvorrichtung Informationen, Daten oder Messwerte zur Aktivierung des Stimulationssignals zur Synchronisierung von Stimulation bzw. Stimulationsvorrichtung und Beatmungsvorrichtung zur Anwendung kommen.
  • Für die Synchronisation ist es sowohl in druck- wie auch volumenkontrollierten Beatmungsformen vorteilhaft, wenn ein Durchflussmengensensor bzw. Signale oder Daten, welche Durchflussmengen oder Strömungen zum Patienten indizieren, zur Verfügung stehen. So kann beispielsweise in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ein Start einer Inspirationsphase auf Basis eines Schwellenwertvergleichs des Signals des Durchflussmengensensors erfolgen und eine Beendigung auf Basis des Cycling-off-Kriteriums. Abhängig von der Beatmungsform werden zur Anwendung des Schwellenwertvergleichs dann Durchflussmengensensoren bei volumenkontrollierter Beatmung bzw. Drucksensoren bei druckkontrollierter Beatmung verwendet. Abhängig von der Beatmungsform werden zur Anwendung des Cycling-off-Kriteriums dann Durchflussmengensensoren bei volumenkontrollierter Beatmung bzw. Drucksensoren bei druckkontrollierter Beatmung verwendet.
  • Die mindestens eine Information, welche indiziert, welche Beatmungsform aktuell aktiviert ist, kann beispielsweise als Dateneingabe mittels einer manuellen Eingabe oder im Datenaustausch von der Beatmungsvorrichtung bereitgestellt werden. Die Dateneingabe kann vorzugsweise mittels einer Anwenderschnittstelle (GUI, Tastatur, Touchpad) an der Stimulationsvorrichtung ausgebildet werden. Der Datenaustausch zwischen Stimulationseinrichtung und Beatmungsvorrichtung kann mittels Datenschnittstellen (USB, Ethernet) und Datenleitungen oder auch drahtgebunden oder drahtlos in einem Netzwerkverbund (PAN, LAN, WLAN, Bluetooth) ausgebildet sein.
  • Indiziert in einer bevorzugten Ausführungsform die Information, dass die Beatmung mit einer Beatmungsform einer volumenkontrollierten Beatmung erfolgt, so erfolgt bei der Durchführung der Stimulation eine Einbeziehung von Messwerten einer inspiratorischen Durchflussmessung. Diese Einbeziehung dient einerseits der Erkennung eines Beginns der Einatmung, andererseits auch der Bestimmung des Zeitpunktes während der Einatmung, zu welchem die gewünschten Mengen an Atemgasen in die Lunge des Lebewesens bzw. des Patienten eingeströmt sind. Ab diesem Zeitpunkt soll dann die Stimulation nicht weiter fortgesetzt werden, um eine mögliche Überblähung der Lunge zu vermeiden.
  • Indiziert in einer bevorzugten Ausführungsform die Information, dass die Beatmung mit einer Beatmungsform einer druckkontrollierten Beatmung erfolgt, so erfolgt bei der Durchführung der Stimulation eine Einbeziehung von Messwerten eines inspiratorischen Beatmungsdrucks.
  • Diese Einbeziehung dient einerseits der Erkennung eines Beginns der Einatmung, andererseits auch der Bestimmung des Zeitpunktes während der Einatmung, zu welchem ein gewünschtes Druckniveau in der Lunge des Lebewesens bzw. des Patienten gegeben ist. Ab diesem Zeitpunkt soll dann die Stimulation nicht weiter fortgesetzt werden, um eine mögliche Überblähung der Lunge zu vermeiden.
  • Zu einer Anwendung der Stimulationsvorrichtung im Führungsmodus ist vorzugsweise die Beatmungsvorrichtung mit Durchflussmengensensorik und Druckmesssensorik ausgestaltet, um die Stimulation zu erkennen. Dies ist mittels einer üblichen Triggererkennung an der Beatmungsvorrichtung, wie sie auch zur Erkennung von spontanen Atemaktivitäten zum Einsatz kommt, ermöglicht, da die mittels Muskelstimulation initiierte Atmung mit Spontanatmungsaktivität sehr vergleichbar ist.
  • Es können bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens ausgebildet werden, welche eine Bewertung der Wirkung der Stimulation ermöglichen. Eine quantitative Bewertung der Wirkung der Stimulation kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Volumina, welche durch spontane Atemanstrengungen mittels Stimulation initiiert sind, mit den Volumina verglichen werden, welche mandatorisch von der Beatmungsvorrichtung in dem Atemzug hinzugefügt wurden. Daraus kann ein Quotient gebildet werden, welcher ein Maß für die Quantität der Stimulation repräsentieren kann. Eine quantitative Bewertung der Wirkung der Stimulation, also eines Anteils von durch Muskelaktivität initiierter Anstrengung bzw. Atemaktivität oder Atemarbeit an einer Gesamtwirkung von Atmung und Beatmung eines Lebewesens kann beispielsweise auch bei volumenkontrollierten Beatmungsformen anhand von Abweichungen im Zeitverlauf der Durchflussmenge (Flow) erfolgen. Eine qualitative Bewertung der Wirkung der Stimulation, also eines Anteils von durch Muskelaktivität initiierter Anstrengung bzw. Atemaktivität oder Atemarbeit an einer Gesamtwirkung von Atmung und Beatmung eines Lebewesens kann beispielsweise bei volumenkontrollierten Beatmungsformen anhand von Abweichungen im Zeitverlauf des Beatmungsdrucks erfolgen.
  • Zur Begutachtung der Abweichungen sind vorzugsweise Atemzyklen mit und ohne Stimulationen erforderlich. Im Führungsmodus kann die Druck-/und Durchflussmengensensorik der Beatmungsvorrichtung zur Erkennung der Stimulationen und damit auch der zugehörigen Wirkungen auf die Messwerte und Zeitverläufe der Druck-/ und/oder Durchflussmengen verwendet werden.
  • Für eine Bewertung der Wirkung mittels der Stimulationsvorrichtung ist es notwendig und von Vorteil, wenn die Stimulationsvorrichtung mindestens eine Information über den Betriebszustand der Beatmungsvorrichtung und/ oder den Zustand der Beatmung zur Verfügung hat bzw. zur Verfügung gestellt bekommt, etwa dahingehend, ob die Beatmungsvorrichtung in einer druckkontrollierten oder in einer volumenkontrollierten Beatmungsform in Betrieb befindlich ist. Eine weitere Möglichkeit zur Gestaltung einer Überprüfung der Wirkung der Stimulation kann durch eine im Bereich des Bauches auf der Hautoberfläche eines Patienten angeordnete sensorische Anordnung zu einer Oberflächen-Elektromyographie (sEMG) ausgestaltet sein. Damit ist es möglich, einen Grad an Aktivität der zuvor mittels Stimulation aktivierten Muskulatur, Muskelgruppen oder Muskeln messtechnisch zu erfassen.
  • Es können bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens ausgebildet werden, welche eine Umschaltung von einer Stimulation im Folgemodus zu einer Stimulation im Führungsmodus im Verlauf der Beatmung ermöglichen. Eine solche Umschaltung kann beispielsweise als ein iterativer Übergang ausgestaltet werden, in dem auf Basis von Signalbeobachtungen von Durchflussmengen, Beatmungsdruck und Informationen zu Beatmungsrhythmus mit Beatmungsfrequenz (RR = respiratory rate) und In- zu Exspirationsverhältnis (I:E-Ratio) der zeitliche Abstand des Startzeitpunktes der Stimulation in Relation zu dem aus den Beobachtungen und Informationen ermittelten oder abgeschätzten Startzeitpunkt der Inspirationsphase kontinuierlich inkremental über eine Folge von Beatmungszyklen hinweg erhöht wird. Mittels Signalbeobachtungen von Durchflussmengen, Beatmungsdruck kann dabei verhindert werden, dass eine Stimulation zu Zeitphasen der Ausatmung ausgelöst wird und somit ein sicherer Übergang von einer Stimulation im Folgemodus in einer Stimulation im Führungsmodus ausgestaltet werden kann. Eine andere Möglichkeit eines Wechsels aus dem Folgemodus in den Führungsmodus kann dadurch ausgebildet werden, dass während einer Stimulation im Folgemodus - anstatt einer inkrementellen Annäherung - zu ausgewählten, vorher aus Signalbeobachtungen von Durchflussmengen, Beatmungsdruck und Informationen zu Beatmungsrhythmus mit Beatmungsfrequenz (RR = respiratory rate) und In- zu Exspirationsverhältnis (I:E-Ratio) abgeschätzten oder zufällig ausgewählten Zeitpunkten eine Stimulation im Führungsmodus in einer Art eines „Testmanövers“ initiiert wird. Durch Signalbeobachtungen von Durchflussmengen, Beatmungsdruck in Verbindung mit Informationen zu Beatmungsrhythmus mit Beatmungsfrequenz (RR = respiratory rate) und In- zu Exspirationsverhältnis (I:E-Ratio) kann dann der Erfolg des „Test-Manövers“ überwacht und bewertet werden und die Stimulation beendet, die Stimulation im Folgemodus oder mit Wechsel zum Führungsmodus fortgesetzt werden.
  • Es können bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens ausgebildet werden, welche eine automatische Erkennung der von der Beatmungsvorrichtung angewendeten Beatmungsform ermöglichen. Insbesondere ermöglichen solche Ausführungsformen eine Unterscheidung dahingehend, ob die Beatmungsvorrichtung in einer Betriebsart mit einer druckkontrollierten oder einer volumenkontrollierten Beatmungsform eingesetzt ist. Eine automatische Erkennung der von der Beatmungsvorrichtung angewendeten Beatmungsform kann beispielsweise:
    • • mittels einer Analyse von Zeitverläufen von Druck-/ und/oder Durchflussmengen mit Vergleich zu für druckkontrollierte oder volumenkontrollierte Beatmungsformen typischen Zeitverläufen.
    • • mittels einer Durchführung eines Manövers,
    erfolgen,
  • Eine Analyse, welches der Signale oder der Signalverläufe (Druck, Durchflussmenge) über der Zeit weniger Schwankungen unterliegt, kann dann zu verwendet werden, die bei der Durchführung der Beatmung „führende Größe“, d.h. Druck oder Durchflussmenge zu identifizieren.
  • Ein geeignetes Manöver zu einer automatischen oder automatisierten Erkennung der von der Beatmungsvorrichtung angewendeten Beatmungsform kann beispielsweise mittels einer Überlagerung einer Störung auf die Beatmung ausgestaltet werden. So kann eine Beeinflussung der Beatmung mittels einer Erhöhung des Atemwegswiderstandes oder ein zeitweiser Verschluss der Atemwege mittels einer sogenannten Okklusion provoziert werden. So führt eine Erhöhung des Atemwegswiderstandes zu einer Verminderung der Durchflussmenge bei druckkontrollierter Beatmung. So führt eine Erhöhung des Atemwegswiderstandes zu einer Erhöhung des Beatmungsdrucks bei volumenkontrollierter Beatmung. Eine Verminderung des Atemwegswiderstandes bewirkt die genannten Effekte in gegenteiliger Weise. Üblicherweise werden und können solche Manöver mit Hilfe der Beatmungsvorrichtung ausgeführt werden, wobei im vorliegenden Fall anzumerken ist, dass ein Datenaustausch zwischen Stimulationsvorrichtung und Beatmungsvorrichtung mit Austausch der Information, ob die Beatmungsvorrichtung aktuell in einer Betriebsart mit einer druckkontrollierten oder einer volumenkontrollierten Beatmungsform eingesetzt ist, gegenüber einer Provokation eines Manövers an der Beatmungsvorrichtung durch die Stimulationsvorrichtung vorzuziehen wäre. Eine weitere Möglichkeit zu einer Ausgestaltung eines geeigneten Manövers wäre eine Aufbringung eine Signalüberlagerung mit Wirkung einer additiven Erhöhung der muskulären Anstrengung bzw. der Atemarbeit oder Atemaktivität oder einer subtraktiven Verminderung der muskulären Anstrengungen.
  • Eine erhöhte muskuläre Anstrengung führt unterhalb von druckkontrollierter Beatmung zu einer Erhöhung der inspiratorischen Durchflussmenge und zu einer Druckreduzierung des Atemwegsdrucks bei volumenkontrollierter Beatmung. Ein solches Manöver kann während der Inspirationsphase der Beatmungsvorrichtung mit kurzer Zeitdauer, beispielsweise für eine Zeitdauer < 0,5 s ausgeführt werden. Der Beginn der Inspirationsphase kann vorzugsweise mit einem Durchflussmengensensor erfolgen, welcher - wie bereits zuvor beschrieben - dann als Element einer Messvorrichtung, welche in oder an der inspiratorischen Gaszuführung zu dem Lebewesen angeordnet ist, ausgebildet ist. Ein solcher Durchflussmengensensor ist zur Synchronisation zwischen Beatmungsvorrichtung und Stimulation bzw. zwischen Durchführung von mit Stimulationen unterstützter Beatmung sowohl im Folgemodus wie auch im Führungsmodus vorteilhaft und für eine robuste Ausgestaltung der Durchführung hilfreich.
  • Weitere Ausführungsformen können Ausgestaltungen zeigen, wie Einstellungen zu Beatmungseinstellungen oder Beatmungsparametern an der Beatmungsvorrichtung auf die Ausgestaltung der Betriebsart der Stimulationsvorrichtung einwirken können.
  • So kann beispielsweise der Druck-/Zeitverlauf des Beatmungsdrucks mit Kenngrößen wie Beatmungsfrequenz (RR), Tidalvolumen (VT), Minutenvolumen (MV), Inspiration-zu-Exspirationsverhältnis (I:E-Ratio), Atemwegsdruck, Atemzugvolumen, Zeitpunkt eines Beginns der ansteigenden Flanke eines Inspirationsdrucks, Zeitpunkt eines Endes der ansteigenden Flanke eines Inspirationsdrucks, Zeitpunkt eines Beginns des Plateaus des inspiratorischen Beatmungsdrucks, Zeitpunkt eines Endes des Plateaus des inspiratorischen Beatmungsdrucks als Datenbasis dazu verwendet werden, ob die Stimulation des Nervensystems mit Triggerung einer Atemanstrengung des Lebewesens in einer Betriebsart im Führungsmodus oder im Folgemodus erfolgt.
  • Weitere Ausführungsformen zeigen Ausgestaltungen, wie Informationen zum Lebewesen wie allgemeine und physische Konstitution, Alter, Körpergröße, Körpergewicht, Geschlecht, Krankheitsbild, Krankheitsverlauf, Vorerkrankungen, Diagnosen, Befunde zur Verfügung dazu verwendet werden können, ob die Stimulation des Nervensystems mit Triggerung einer Atemanstrengung des Lebewesens in einer Betriebsart im Führungsmodus oder in einer Betriebsart im Folgemodus umgesetzt wird.
  • Weitere Ausführungsformen zeigen Ausgestaltungen, wie Informationen über die Art der Zuführung von Atemgasen, beispielsweise mittels Endotrachealtubus, nicht invasiver Atemmaske, Nasenkanüle oder Tracheostoma dazu verwendet werden können, ob die Stimulation des Nervensystems mit Triggerung einer Atemanstrengung des Lebewesens in einer Betriebsart im Führungsmodus oder im Folgemodus erfolgt.
  • Weitere Ausführungsformen zeigen Ausgestaltungen, wie Alarmierungen, Alarmmeldungen, Hinweismeldungen, Alarmeinstellungen oder Alarmgrenzen eine Aktivierung des Stimulationssignals zur Kontrolle der Stimulation bewirken können. Alarmmeldungen können beispielsweise genutzt werden, um bei einem Vorliegen einer Alarmsituation oder in einer Fehlersituation die Stimulation vom Führungsmodus in den Folgemodus umzuschalten, bis die Alarm- oder Fehlersituation behoben ist. Der Folgemodus kann somit auch eine Art eines sicheren „Backupmode“ für den Führungsmodus darstellen.
  • So kann beispielsweise eine Alarmierung, welche einen Abfall einer Sauerstoffsättigung im Blut unterhalb eines vorgegebenen unteren Schwellenwertes indiziert, eine Aktivierung der Stimulation mittels des Stimulationssignals bewirken.
  • So kann beispielsweise eine Alarmierung, welche einen Anstieg einer Kohlenstoffdioxidkonzentration im Ausatemgas oberhalb eines vorgegebenen oberen Schwellenwertes indiziert, eine Aktivierung der Stimulation mittels des Stimulationssignals bewirken.
  • So kann mittels des Stimulationssignals beispielsweise eine Alarmierung, welche einen Abfall einer Kohlenstoffdioxidkonzentration im Ausatemgas unterhalb eines vorgegebenen unteren Schwellenwertes indiziert, bei einer Durchführung und/oder Ausgestaltung der Stimulation berücksichtigt werden. Ein Abfall der Kohlenstoffdioxidkonzentration im Ausatemgas kann beispielsweise indizieren, dass der Gasaustausch in der Lunge mit Zufuhr von Sauerstoff und Abfuhr von Kohlenstoffdioxid gestört ist. Eine mögliche Ursache kann sein, dass die Durchführung der Beatmung beispielsweise mit Einstellungen von Beatmungsfrequenz (RR) und Inspirations-zu-Exspirationsverhältnis erfolgt, welche zu einer sogenannten Totraumventilation führen kann, d.h. der Gaswechsel erfolgt großteils im Volumen von Beatmungsschlauchsystem und Endotrachealtubus ohne nennenswerte Beteiligung der Lunge. In der Folge ergibt sich ein Abfall der Konzentration an Kohlenstoffdioxid im Ausatemgas.
  • So kann beispielsweise eine Alarmierung, welche einen Abfall eines Minutenvolumens (MV) unterhalb eines vorgegebenen unteren Schwellenwertes oder eine Überschreitung des Minutenvolumens (MV) über einen vorgegebenen oberen Schwellenwertes indiziert, eine Aktivierung der Stimulation mittels des Stimulationssignals bewirken.
  • So kann beispielsweise eine Alarmierung, welche einen Abfall eines Tidalvolumens (VT) unterhalb eines vorgegebenen unteren Schwellenwertes indiziert, eine Aktivierung der Stimulation mittels des Stimulationssignals bewirken.
  • Weitere Ausführungsformen zeigen Ausgestaltungen, wie Alarmmeldungen, Hinweismeldungen, Alarmeinstellungen oder Alarmgrenzen eine Deaktivierung des Stimulationssignals zur Kontrolle der Stimulation bewirken können.
  • So kann beispielsweise eine Alarmierung, welche eine Überschreitung des inspiratorischen Beatmungsdrucks oder des Atemwegsdrucks (PAW) über einen vorgegebenen oberen Schwellenwert indiziert, eine Deaktivierung (Stopp) der Stimulation für diesen Atemzug oder eine Beendigung der Durchführung weiterer Stimulationen mittels des Stimulationssignals bewirken.
  • So kann beispielsweise eine Alarmierung, welche eine Überschreitung eines Tidalvolumens (VT) über einen vorgegebenen oberen Schwellenwert indiziert, eine Deaktivierung (Stopp) der Stimulation für diesen Atemzug oder eine Beendigung der Durchführung weiterer Stimulationen mittels des Stimulationssignals bewirken.
  • So kann beispielsweise eine Alarmierung, welche eine Überschreitung eines Minutenvolumens (MV) über einen vorgegebenen oberen Schwellenwert indiziert, eine Deaktivierung (Stopp) der Stimulation für diesen Atemzug oder eine Beendigung der Durchführung weiterer Stimulationen mittels des Stimulationssignals bewirken.
  • Anbei eine Auflistung einiger typischen Alarmgrenzen in der nachfolgenden Tabelle 5. Tabelle 5
    Parameter Beschreibung
    Minutenvolumen MVHigh Überwachung eines oberen Grenzwertes
    Minutenvolumen MVLow Überwachung eines unteren Grenzwertes
    Tidalvolumen VTHigh Einstellung/ Überwachung eines oberen Grenzwertes
    Tidalvolumen VTLow Einstellung/ Überwachung eines unteren Grenzwertes
    Atemwegsdruck PAW Überwachung eines oberen Grenzwertes
    Beatmungsfrequenz f, RR Einstellung/ Überwachung eines oberen Grenzwertes
    Apnoezeitfenster Tapn Überwachung eines Zeitbereiches
    Endtidale Kohlenstoffdioxidkonzentration etCO2_High Überwachung eines oberen Grenzwertes
    Endtidale Kohlenstoffdioxidkonzentration etCO2_Low Überwachung eines unteren Grenzwertes
  • Die Tabelle 1, Tabelle 2, Tabelle 3, Tabelle 4, Tabelle 5 sind in an die Beschreibung in einer Patentanmeldung angepasster Form aus einer Gebrauchsanweisung (instruction for use) der Anmelderin entnommen und stellen einen beispielhaften Stand der Technik im Zusammenhang mit Beatmungsformen, Beatmungseinstellungen, Beatmungsparametern, und Alarmierungen dar. Das Gerät trägt die Bezeichnung „Infinity Acute Care System - Evita Infinity V500“ Die Benennungen und Bezeichnungen der Beatmungsformen können in Gebrauchsanweisungen verschiedener Beatmungsvorrichtungen voneinander abweichen, die Unterscheidung in mandatorische Beatmungsformen und Beatmungsformen mit Spontanatmungsunterstützung, wie auch die Unterscheidung in Beatmungsformen mit Druckkontrolle bzw. Druckregulierung und Beatmungsformen mit Volumenkontrolle bzw. Volumenregulierung ergibt sich aus deren Üblichkeit der Begriffe bei der Anwendung von Beatmungsgeräten, beispielsweise in der Intensivmedizin.
  • Ausführungsformen schaffen Möglichkeiten zu einer Art der Bereitstellung von Informationen wie auch zur Ableitung und/oder Herleitung von Informationen aus Daten und/oder Messdaten von Sensoren. Die mindestens eine Information, welche Beatmungsparameter, Beatmungseinstellungen, Einstellgrenzen, Alarmierungen, Alarmeinstellungen für Alarmierungen durch die Beatmungsvorrichtung mit Obergrenzen bzw. Untergrenzen, Typen von Beatmungsmodi oder Beatmungsformen, Art der Zuführung von Atemgasen, Informationen zu Eigenschaften des Lebewesens indizieren kann, kann beispielsweise mittels einer manuellen Eingabe oder beispielsweise auch mittels einer Datenschnittstelle bereitgestellt werden.
  • Die mindestens eine Information, welcher Typus von Beatmungsmodi oder welche Beatmungsform aktiviert ist oder welche Art der Zuführung von Atemgasen gegeben ist, kann beispielsweise aus Messdaten eines Drucksensors, welcher zu einer Erfassung eines Atemwegsdrucks ausgebildet ist, abgeleitet werden.
  • Die mindestens eine Information, welcher Typus von Beatmungsmodi oder Beatmungsformen aktiviert oder welche Art der Zuführung von Atemgasen gegeben ist, kann beispielsweise aus Messdaten eines Durchflussmengensensors, welcher zu einer Erfassung von, dem Lebewesen zu- und/oder fortgeführtem Mengen an Atemgasen ausgebildet ist, abgeleitet werden.
  • Die mindestens eine Information, welcher Typus von Beatmungsmodi oder Beatmungsformen aktiviert ist oder welche Art der Zuführung von Atemgasen gegeben ist, kann beispielsweise aus Messdaten eines Durchflussmengensensors, welcher zu einer Erfassung von, dem Lebewesen zu- und/oder fortgeführtem Mengen an Atemgasen ausgebildet ist in Kombination mit Messdaten eines Drucksensors, welcher zu einer Erfassung eines Atemwegsdrucks ausgebildet ist, abgeleitet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch als ein Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt bereitgestellt werden, so dass sich der Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung ebenfalls auf das Computerprogrammprodukt und das Computerprogramm erstreckt. Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode können eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglichen, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
  • Vorstehend wurde die Lösung der Aufgabe in Bezug auf das als ersten Aspekt der Erfindung beanspruchte Verfahren beschrieben. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenfalls auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile lassen sich in gleicher oder in ähnlicher Weise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie den beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung erzielen. Weiterhin sind die beschriebenen Ausführungsformen und deren Merkmale und Vorteile des Verfahrens auf die Vorrichtung übertragbar, wie auch die beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung auf das Verfahren übertragbar sind. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module, insbesondere durch Hardware-Bausteine (µC, DSP, MP, FPGA, ASIC, GAL), ausgebildet, die beispielsweise in Form eines Computers, eines Prozessors, mehrerer Prozessoren (µC, µP, DSP) oder in Form von Instruktionen in einem Speicherbereich implementiert sein können, die durch den Prozessor verarbeitet werden.
  • Damit ergibt sich ein weiterer Aspekt der Erfindung, der die gestellten Aufgaben erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Durchführung einer Stimulation des Nervensystems zu einer Beatmung eines Lebewesens löst.
  • Diese zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist derart ausgestaltet, das Verfahren durchzuführen, sowie auch die in den Ausführungsformen beschriebenen weiteren Schritte jeweils für sich oder in Kombination auszuführen.
  • Dazu kann die Vorrichtung eine Kontrolleinheit, eine Dateneingangseinheit, eine Datenausgabeeinheit aufweisen.
    So können beispielsweise die Bereitstellung der Informationen, Daten, Messwerte oder Eingaben eines Anwenders mittels der Dateneingangseinheit und die Erzeugung und Bereitstellung des Stimulationssignals durch die Datenausgabeeinheit erfolgen.
  • Die Koordination und Verarbeitung der Informationen der Daten kann beispielsweise durch eine Kontrolleinheit erfolgen.
    Die Kontrolleinheit weist dazu Elemente zur Datenverarbeitung, Berechnung und Ablaufsteuerung, wie Mikrocontroller (µC), Mikroprozessoren (µP), Signalprozessoren (DSP), Logikbausteine (FPGA, PLD), Speicherbausteine (ROM, RAM, SD-RAM) und Kombinationsvarianten davon, beispielsweise in Form eines „Embedded System“, auf, welche gemeinsam miteinander ausgestaltet und aneinander angepasst und durch Programmierung ausgestaltet sind, die Datenverarbeitung auszuführen.
  • Die Dateneingangseinheit ist zur Bereitstellung der Informationen, Messwerten, Daten, Datenmengen oder zu einer Einlesung von Informationen, Messwerten, Daten oder Datenmengen mittels einer Schnittstelle ausgebildet.
    Die Dateneingangseinheit weist vorzugsweise Schnittstellenelemente, wie beispielsweise Verstärker, A/D-Wandler, Bauteile zum Überspannungsschutz (ESD-Protection), Logikelemente und weitere Elektronik-Komponenten zum drahtgebundenen oder drahtlosen Empfang der Daten und Signale, sowie Anpassungselemente wie Code- oder Protokoll-Konvertierungselemente zur Anpassung der Signale und Daten für die weitere Verarbeitung in der Kontrolleinheit auf.
  • Die Datenausgabeeinheit ist zur Erzeugung und Bereitstellung des Stimulationssignals oder eines Ausgabesignals ausgebildet.
  • Das Stimulationssignal ist vorzugsweise als ein Signal ausgestaltet, welches direkt mittels einer Datenleitung oder über Schnittstellen, Bussysteme (RS232, CAN-Bus, I2C-Bus, SPI, USB, SCSI, IEEE488), Netzwerksysteme (Ethernet, LAN, WLAN) zu einer Kontrolle der Stimulationsvorrichtung ausgebildet ist. Das Ausgabesignal ist vorzugsweise als ein Videosignal (z.B. Video Out, Component Video, S-Video, HDMI, VGA, DVI, RGB) dazu ausgestaltet, auf einer mit der Ausgabeeinheit drahtlos oder drahtgebunden (WLAN, Bluetooth, WiFi) verbundenen Anzeigeeinheit oder auf der Ausgabeeinheit selbst, grafische, numerische oder bildliche Darstellungen zu ermöglichen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die gestellten Aufgaben durch ein System mit einer Dateneingangseinheit, mit einer Kontrolleinheit, mit einer Datenausgabeeinheit, mit einer Stimulationsvorrichtung und mit einer Messvorrichtung gelöst. Die Messvorrichtung umfasst mindestens einen Drucksensor und mindestens einen Durchflussmengensensor. Die Messvorrichtung ist zu einer Erfassung von Messwerten des Durchflussmengensensors und zu einer Erfassung von Messwerten des Drucksensors ausgebildet. Die Messvorrichtung ist zu einer Bereitstellung von Informationen, welche einen Beatmungsdruck und/oder eine Durchflussmenge indizieren, an die Kontrolleinheit ausgebildet.
  • Die Dateneingangseinheit ist zu einer Bereitstellung mindestens einer Information an die Kontrolleinheit ausgebildet.
  • Die Kontrolleinheit ist zu einer Erzeugung eines Stimulationssignals auf Basis der mindestens einen Information ausgebildet.
  • Die Datenausgabeeinheit ist zu einer Bereitstellung des Stimulationssignals an die Stimulationsvorrichtung ausgebildet.
  • Die Stimulationsvorrichtung ist auf Basis und unter Berücksichtigung der mindestens einen Information zu einer Durchführung der Stimulation mittels des Stimulationssignals ausgebildet.
  • In Ausführungsformen kann die mindestens eine Information Messwerte oder Daten von weiteren Vorrichtungen umfassen, wie sie zuvor im Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung zu Aspekten des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben sind. An dieser Stelle werden die mit diesen weiteren Vorrichtungen in Beziehung stehenden Ausführungsformen daher nur kurz erläutert. Entsprechende Aspekte, welche zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, sollen gleichwohl auch für das erfindungsgemäße System gelten.
  • Dazu zählen beispielsweise Vorrichtungen zu einer bildgebenden Analyse oder Diagnostik, Vorrichtungen zu einer Blutanalyse oder Diagnostik, Vorrichtungen zu einer Blutgasanalyse oder Diagnostik, Vorrichtungen zu einer Bestimmung einer Sauerstoffsättigung oder einer Sauerstoffkonzentration in Blut, Vorrichtungen zu einer Bestimmung einer Sauerstoffkonzentration in Atemgasen, Vorrichtungen zu einer Kohlenstoffdioxidsättigung oder Kohlenstoffdioxidkonzentration im Blut, Vorrichtungen zu einer invasiven oder einer nicht invasiven Blutdruckmessung. Vorrichtungen zu einer bildgebenden Analyse oder Diagnostik sind beispielsweise Vorrichtungen zu einer Elektrischen Impedanztomographie (EIT) Vorrichtungen zu einer Magnet Resonanz- Tomographie (MRT), Vorrichtungen zu einer Computer Tomographie (CT), Vorrichtungen zu einer Ultraschallbildgebung. Diese weiteren Vorrichtungen können die mindestens eine Information beispielsweise in einem Netzwerkverbund (PAN, Ethernet, LAN, WLAN, Bluetooth) oder als Dateneingabe über die Dateneingangseinheit bereitstellen. In Ausführungsformen kann die mindestens eine Information Angaben zu Typen von Beatmungsformen, Typen von Beatmungsmodi, eine Art der Zuführung von Atemgasen zum Lebewesen bzw. Patienten, Beatmungsparameter, Beatmungseinstellungen, Einstellungen an der Beatmungsvorrichtung, Alarmeinstellungen, Alarmgrenzeneinstellungen an der Beatmungsvorrichtung mit Alarmschwellenwerten umfassen, welche beispielsweise in einem Netzwerkverbund (PAN, Ethernet, LAN, WLAN, Bluetooth) über die Dateneingangseinheit bereitgestellt werden können. In Ausführungsformen kann die mindestens eine Information auch Meldungen, Hinweise, Alarmierungen von der Beatmungsvorrichtung umfassen, welche beispielsweise in einem Netzwerkverbund (PAN, Ethernet, LAN, WLAN, Bluetooth) über die Dateneingangseinheit bereitgestellt werden können.
  • In Ausführungsformen kann die mindestens eine Information Angaben zu individuellen Informationen in Bezug auf Eigenschaften des Lebewesens wie allgemeine und physische Konstitution, Alter, Körpergröße, Körpergewicht, Geschlecht, Krankheitsbild, Krankheitsverlauf, Vorerkrankungen, Diagnosen, Befunde umfassen, welche beispielsweise in einem Netzwerkverbund (PAN, Ethernet, LAN, WLAN, Bluetooth) über die Dateneingangseinheit bereitgestellt werden.
  • In Ausführungsformen kann die mindestens eine Information einen Typus einer aktuell bei einer Beatmung des Lebewesens angewendeten Beatmungsform umfassen, welche beispielsweise in einem Netzwerkverbund (PAN, Ethernet, LAN, WLAN, Bluetooth) oder mittels einer manuellen Dateneingabe über die Dateneingangseinheit bereitgestellt werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kontrolleinheit ausgebildet, mittels des Stimulationssignals eine Kontrolle, Auswahl, Aktivierung oder Deaktivierung einer ersten Betriebsart eines Folgemodus (Follow-Mode) sowie einer zweiten Betriebsart eines Führungsmodus (Lead-Mode) an der Stimulationsvorrichtung zu bewirken. Auf diese Weise kann die Kontrolleinheit, je nach Gegebenheiten und auf Basis der mindestens einen Information, insbesondere Information hinsichtlich der angewendeten Beatmungsformen (volumenkontrollierte / druckkontrollierte Beatmungsformen), die Stimulationsvorrichtung in den Folgemodus bzw. Führungsmodus versetzen. Hinsichtlich der Unterschiede und Aspekte zu Folgemodus und Führungsmodus sei auf die Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren im Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwiesen. Entsprechende Aspekte von Folgemodus und Führungsmodus, welche zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, sollen gleichwohl auch für das erfindungsgemäße System gelten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kontrolleinheit ausgebildet, falls die mindestens eine Information indiziert, dass die Beatmungsvorrichtung in einem Betriebszustand einer volumenkontrollierten Beatmung im Betrieb ist, Messwerte einer Durchflussmenge oder einen Durchflussmengensensor zur Kontrolle der Durchführung der Stimulation einzubeziehen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kontrolleinheit ausgebildet, falls die mindestens eine Information indiziert, dass die Beatmungsvorrichtung in einem Betriebszustand einer druckkontrollierten Beatmung im Betrieb ist, Messwerte eines Beatmungsdrucks oder einen Drucksensor zur Kontrolle der Durchführung der Stimulation einzubeziehen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kontrolleinheit ausgebildet, falls die mindestens eine Information indiziert, dass die Beatmungsvorrichtungen in einem Betriebszustand einer druckkontrollierten Beatmung im Betrieb ist, Messwerte eines Beatmungsdrucks oder einen Durchflussmengensensor zur Kontrolle der Durchführung der Stimulation einzubeziehen.
  • Ein Durchflussmengensensor kann zu einer Bestimmung einer Situation mit einer während des Fortschritts der Inspirationsphase annähernd mit frischen Atemgasen gefüllten Lunge verwendet werden. Eine solche Situation kann mittels des Cycling off-Kriteriums detektiert werden. Dabei wird eine Situation, zu dem ein Abfall der aktuell mittels des Durchflussmengensensors erfassten Durchflussmenge auf einen Wert von beispielsweise ca. 15% - 25% eines Wertes einer maximalen inspiratorischen Durchflussmenge vorliegt, erkannt und die Zuführung von weiteren Mengen an Atemgasen beendet. In einer solchen Situation ist die Lunge nahezu vollständig mit dem gewünschten Volumen an Atemgasen gefüllt.
  • Weitere Ausführungsform zeigen, wie eine Umschaltung zwischen Betriebsarten der Stimulationsvorrichtung bzw. eine Anpassung bei der Durchführung der Stimulation, ein Übergang von einer Stimulation in Folgemodus zu einer Stimulation im Führungsmodus von der Kontrolleinheit ausgestaltet werden kann. So kann die Kontrolleinheit beispielsweise eine Umschaltung zwischen der ersten Betriebsart des Folgemonats und der zweiten Betriebsart des Führungsmodus an der Stimulationsrichtung auf Basis der mindestens einen Information initiieren.
  • So kann die Kontrolleinheit eine Anpassung der Durchführung der Stimulation auf Basis von Veränderung der mindestens einen Information initiieren. So kann die Kontrolleinheit einen iterativen Übergang mit einer Stimulation aus dem Folgemodus zu einer Stimulation im Führungsmodus initiieren. So kann die Kontrolleinheit an der Beatmungsvorrichtung ein Manöver zu einem Übergang von einer Stimulation zu einer Stimulation in den Führungsmodus initiieren.
  • Nachfolgend werden Möglichkeiten von Kombinationen des Folgemodus wie auch von Kombinationen des Führungsmodus mit verschiedenen Beatmungsformen vorgestellt und erläutert. Der Folgemodus ist in vorteilhafter Weise mit mandatorischer Beatmung kombinierbar. Mandatorische Beatmungsformen mit vorgegebenen, eindeutigen und strukturierten Beatmungsmustern sind gut mit dem Folgemodus zu kombinieren, da die Stimulation Beatmung dem Beatmungsmuster direkt und reproduzierbar folgen kann. Beatmungsformen mit Unterstützung von Spontanatmung des Patienten können in Verbindung mit dem Folgemodus die Vorzüge der Spontanatmungsunterstützung nicht voll entfalten, wohingegen der Führungsmodus in vorteilhafter Weise mit vielen Beatmungsformen gut kombinierbar ist, welche eine Spontanatemunterstützung bieten.
  • Hierbei sind insbesondere druckkontrollierte oder druckregulierte Beatmungsformen mit Spontanatmungsunterstützung in der Anwendung von Vorteil. Im Beatmungsverlauf kann immer dann, wenn durch druckunterstützte Stimulation kein hinreichendes Volumen in die Lunge appliziert werden kann, mit einem mandatorisch Beatmungshub das fehlende Volumen ergänzt werden. Hier können beispielsweise Beatmungsmodi wie PC-PSV (Pressure Control-Pressure Support Ventilation) oder SIMV (Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation) genannt werden. Im Führungsmodus folgt die Beatmungsvorrichtung der stimulierten Zwerchfell-Kontraktion, die wie eine Spontanatmung wirkt.
  • Über geeignete Konfigurationen an der Beatmungsvorrichtung kann die Wirkung der Stimulation so eingestellt werden, dass die Beatmungsvorrichtung nur in möglichst geringem Maß - beispielsweise mit mandatorischen Hüben auf Basis der Einstellung der Backupfrequenz - die Beatmung bestimmt und die durch Stimulation bewirkte Spontanatmung eine hinreichende Versorgung mit Atemgasen bereitstellt. Der Führungsmodus bietet dabei zudem den Vorteil, dass durch eine Einleitung der Einatmung am Patienten vor Beginn der von der Beatmungsvorrichtung initiierten Inspirationsphase eine sogenannte „natürliche Negativdruck-Atmung“ erfolgt, womit die Beatmungsvorrichtung zur Öffnung der Lunge und zur Erzielung des gewünschten Tidalvolumens eine geringere zusätzliche Druckdifferenz aufbauen muss und sich somit durch die Stimulation prinzipiell eine Vermeidung von hohen Werten des Beatmungsdrucks in vorteilhafter Weise ergibt.
  • Bei Anwendung der Stimulation im Folgemodus mit druckkontrollierten wie auch volumenkontrollierten Beatmungsformen übernimmt der Patient durch die mittels Stimulation aktivierte Spontanatmung einen Teil der Atemarbeit. In volumenkontrollierten Beatmungsformen bleibt die Durchflussmenge und das gesamte dem Patienten zugeführte Volumen im Vergleich zu einer Anwendung ohne Stimulationen gleich, mittels der Stimulationen ergibt sich eine Reduzierung des Atemwegsdrucks (airway pressure, PAW), es ergeben sich in volumenkontrollierten Beatmungsformen keine Druckerhöhungen oder Drucküberhöhungen in der Lunge bedingt durch die Stimulation. Das stellt einen Vorteil einer Kombination von volumenkontrollierter Beatmung und Durchführung einer Stimulation des Nervensystems, insbesondere des Nervus phrenicus mit Aktivierung der Atemmuskulatur bzw. Atemhilfsmuskulatur dar.
  • Bei einer Verwendung einer Kombination von druckkontrollierter Beatmung und Durchführung einer Stimulation des Nervensystems, insbesondere des Nervus phrenicus, kann mittels einer geeigneten Einstellung einer Volumenobergrenze eine Begrenzung des dem Patienten in der Inspirationsphase zugeführten Volumens bewirkt werden, um eine durch die Stimulation hervorgerufene Erhöhung des treibenden Drucks (driving pressure) mögliche Volumenerhöhung oder Volumenüberhöhung zu vermeiden.
  • Zum Ende der Beschreibung der Ausführungsformen und den Ausführungen zu Folgemodus und Führungsmodus soll exemplarisch in einer Kurzübersicht zu einigen in den Tabellen 1 bis 5 aufgelisteten Beatmungsformen angegeben werden, zu welchen dieser Beatmungsformen insbesondere praktikable und gut anwendbare Kombinationen mit einer Durchführung einer Stimulation des Nervensystems, insbesondere des Nervus phrenicus, zu erwarten sind. Für den Folgemodus lassen sich in Kombination mit folgenden Beatmungsformen: VC-SIMV, VC-CMV, PC-CMV, PC-BiPAP, PC-SIMV, PC-APRV vorteilhafte Aspekte in der Anwendung erwarten. Für den Führungsmodus lassen sich in Kombination mit folgenden Beatmungsformen: VC-SIMV, VC-AC, VC-MMV, PC-CMV, PC-SIMV, PC-BIPAP, PC-AC, PC-PSV, SPN-CPAP, SPN-PPS vorteilhafte Aspekte in der Anwendung erwarten.
  • Weitere Ausführungsform können zeigen, wie die Kontrolleinheit im System auch auf die Beatmungsformen Einfluss nehmen kann. So kann die Kontrolleinheit ausgebildet sein, ein Kontrollsignal zu einer Kontrolle eines Manövers an der Beatmungsvorrichtung zu erzeugen. Weiterhin kann die Kontrolleinheit derart ausgebildet sein, an der Beatmungsvorrichtung ein Kontrollsignal zu einer Aktivierung oder Deaktivierung einer Beatmungsformen zu erzeugen und mittels der Datenausgabeeinheit der Beatmungsvorrichtung bereitzustellen. Weiterhin kann die Kontrolleinheit ausgebildet sein, an der Beatmungsvorrichtung ein Kontrollsignal zu einer Aktivierung einer Auslösung eines Automobils oder einer Triggerung zu einer Bereitstellung von Atemgasen in Lebewesen zu erzeugen und mittels der Datenausgabeeinheit bereitzustellen. Auf diese Weise kann die Kombination aus Beatmungsvorrichtung und Stimulationsvorrichtung in dem System sowohl die Stimulation beeinflussen, wie auch die Art der Beatmung und der Bereitstellung von einem Gas, etwa die Auswahl von oder die Umschaltung zwischen unterschiedlichen Beatmungsformen. Damit ist im Betrieb des Systems sowohl eine Umschaltung zwischen Folgemodus und Führungsmodus der Stimulationsvorrichtung wie auch eine Anwahl einer druckkontrollierten oder einer volumenkontrollierten Beatmungsform für den Betrieb der Beatmungsvorrichtung ermöglicht.
  • Weitere Ausführungsformen können zeigen, wie die Kontrolleinheit in System oder Vorrichtung ausgestaltet werden kann.
  • Weitere Ausführungsformen können zeigen, wie die Messvorrichtung in System oder Vorrichtung ausgestaltet werden kann.
  • Weitere Ausführungsformen können zeigen, wie die Stimulationsvorrichtung zu Anordnung am Körper des Lebewesens mit Einkopplung der Stimulation in oder an das Nervensystem des Lebewesens ausgestaltet sein kann. Die Kontrolleinheit kann als ein Element der Beatmungsvorrichtung, als ein Element der Stimulationsvorrichtung wie auch als eine zentrale Kontrolleinheit ausgestaltet sein. Die Messvorrichtung kann als ein Element der Beatmungsvorrichtung, als ein Element der Stimulationsvorrichtung, als eine zentrale Messvorrichtung, als eine Kombination des mindestens einen Drucksensors mit der mindestens einen Durchflussmenge ausgestaltet sein. Zudem kann die Messvorrichtung als Kombination der Kontrolleinheit mit dem mindestens einen Drucksensor und der mindestens einen Durchflussmenge ausgestaltet sein. Die Stimulationsvorrichtung kann als eine Elektrodenanordnung oder als eine Spulenanordnung ausgestaltet sein. Eine Elektrodenanordnung ist dabei derart ausgestaltet, Stimulationssignale über Elektroden, elektrische Signale oder ein elektrisches Feld in den Körper des Lebewesens einkoppeln zu können. Eine Spulenanordnung ist dabei derart ausgestaltet, Stimulationssignale über ein magnetisches Feld in die Stimulation einkoppeln zu können.
  • Die beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Vorrichtung wie auch des erfindungsgemäßen Systems stellen jeweils für sich als auch in Kombination miteinander besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar. Dabei sind sich durch Kombination oder Kombinationen mehrerer Ausführungsformen ergebende Vorteile und weitere Ausführungsformen gleichwohl vom Erfindungsgedanken mit umfasst, wenn auch nicht sämtliche Kombinationsmöglichkeiten von Ausführungsformen dazu im Detail jeweils ausgeführt sind.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun mit Hilfe der folgenden Figuren und den zugehörigen Figurenbeschreibungen ohne Beschränkungen des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert.
  • Es zeigen in schematischer Darstellung:
    • die 1und 2 Systeme mit Stimulationsvorrichtung und Beatmungsvorrichtung,
    • die 3 bis 6 Signal-/Zeitverläufe im Verlauf der Beatmung.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 1000 mit einer Beatmungsvorrichtung 20 und einer Stimulationsvorrichtung 80. Es ist ein Gasführungssystem mit einem Beatmungsantrieb 37 mit gasführenden Elementen 39 und einem patientenseitigen Verbindungselement 38 zu einer Zuführung von Atemgasen zu einem Patienten 33 oder Lebewesen gezeigt. Strömungspfeile zeigen an, wie Gasmengen in dem Gasführungssystem strömen. Die gasführenden Elemente 39 weisen einen inspiratorischen Pfad mit einem inspiratorischen Beatmungsschlauch und einen exspiratorischen Pfad mit einem exspiratorischen Beatmungsschlauch auf. Der inspiratorische Pfad und der exspiratorische Pfad sind an dem patientenseitigen Verbindungselement 38 zur Verbindung mit Bronchialtrakt des Patienten 33 bzw. des Lebewesens miteinander verbunden. Vom patientenseitigen Verbindungselement (Y-Stück) 38 erfolgt die Zu- und Fortführung von Atemgasen zum Patienten 33 bzw. zum Lebewesen über ein patientenseitiges Gaszuführungselement 35, welches als Endotrachealtubus, Nasenkanüle, Gesichtsmaske, Tracheostoma ausgestaltet sein kann.
  • Es ist eine der Beatmungsvorrichtung 20 und/oder der Stimulationsvorrichtung 80 in-, an- oder zugeordnete Anordnung 40 einer Sensorik zur Druck- und Durchflussmessung in Ausgestaltung eines inspiratorischen Drucksensors 411, eines exspiratorischen Drucksensors 412, eines inspiratorischen Durchflusssensors 421 exspiratorischen Durchflusssensors 422 zur Erfassung von Messwerten 44, 41, 42 dargestellt. Die in der Beatmungsvorrichtung 20 angeordnete Sensorik zur Druck- und Durchflussmessung dient der Kontrolle der Beatmung mit der Zuführung von Atemgasen zu einem Patienten oder Lebewesen 33. Die in oder an bzw. die der Stimulationsvorrichtung 80 zugeordnete Druck- und Durchflussmessung dient der Kontrolle der Stimulation des Lebewesens mittels der patientenseitigen Stimulationsanordnung 81. Alternativ zu der der Beatmungsvorrichtung 20 in-, an- oder zugeordneten Anordnung der Sensorik kann in dem System 1000 auch eine Messvorrichtung 40 mit in-, an- oder zugeordneter Anordnung von Sensorik in Ausgestaltung mit einem inspiratorischen Drucksensor 413 und eines inspiratorischen Durchflusssensors 423 angeordnet sein.
  • Alternativ oder zusätzlich zu der der Beatmungsvorrichtung 20 in-, an- oder zugeordneten Anordnung der Sensorik kann in dem System 1000 am patientenseitigen Verbindungselement (Y- Stück) 38 auch ein patientenseitiger Durchflussmengensensor 423 nah am Patienten bzw. am Lebewesen 33 angeordnet sein.
  • Alternativ oder zusätzlich zu der der Beatmungsvorrichtung 20 in-, an- oder zugeordneten Anordnung der Sensorik kann in dem System 1000 am patientenseitigen Verbindungselement (Y- Stück) 38 auch ein patientenseitiger Drucksensor 410 nah am Patienten bzw. am Lebewesen 33 angeordnet sein.
  • Weiterhin kann ein Sensor zu einer Erfassung einer Sauerstoffsättigung (SpO2) 48 im Blut, ein Sensor zu einer Erfassung einer Sauerstoffkonzentration (FiO2) 47 im Ausatemgas oder ein Sensor zu einer Erfassung einer Kohlenstoffdioxidkonzentration (etCO2) 49 im Ausatemgas angeordnet sein.
  • Die 2 zeigt ein System 2000 mit Stimulationsvorrichtung 30, Messvorrichtung 40, Kontrolleinheit 70, Datenausgabeeinheit 90, Dateneingabeeinheit 50, Stimulationsvorrichtung 80 und Beatmungsvorrichtung 20. Gleiche Elemente in den 1 und 2 werden in den 1 und 2 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Beatmungsvorrichtung 20 weist Elemente zur Gasdosierung (Ventile, Atemgasantrieb) 21, Elemente zur Durchführung von Einstellungen 22 zum Betrieb der Beatmungsvorrichtung 20, wie eine Anwenderschnittstelle (User Interface, Tastatur, Schalter, Taster, Touchscreen) zur Eingabe von Informationen 45 auf. Die Beatmungsvorrichtung 20 weist weiterhin Elemente zur Ausgabe 23 von Alarm-, Hinweismeldungen (User Interface, Tongabeelemente, Bildschirm) auf. Alarm- oder Hinweismeldungen 23 können mittels Datenverbindung und Eingabeeinheit 50 auch der Kontrolleinheit 70 bereitgestellt werden. Die Kontrolleinheit 70 kann über eine Datenleitung 78 mit der Stimulationsvorrichtung 80 verbunden sein. Die Kontrolleinheit 70 kann über eine Datenleitung 77 optional mit der Beatmungsvorrichtung 20 verbunden sein. Die Kontrolleinheit 70 kann mittels einer weiteren Datenleitung 79 zu einer Erfassung von mittels manuellen Eingaben 71 eines Anwenders bereitgestellten Informationen ausgestaltet sein. Somit können der Stimulationsvorrichtung 80 verschiedenste Informationen bereitgestellt werden. Diese Informationen können von der Kontrolleinheit 70 dazu verwendet werden, die Kontrolle der Stimulationsvorrichtung 80 fallweise auf Basis der Druckmessung 413 oder auf Basis der Durchflussmessung 423 mit Auswahl der entsprechend dazu geeigneten Sensorik 40, 44 durchzuführen.
  • Wird beispielsweise eine Information mittels manueller Eingabe 71 oder von der Beatmungsvorrichtung 20 bereitgestellt, dass die Beatmungsvorrichtung 20 in einem Betriebszustand einer volumenkontrollierten Beatmung des Patienten 33 in Betrieb ist bzw. einer volumenkontrollierten Beatmung durchgeführt wird, so erfolgt bei der Durchführung der Stimulation durch die Stimulationsvorrichtung 80 eine Einbeziehung von Messwerten der Durchflussmessung 423. Wird beispielsweise eine Information mittels manueller Eingabe 71 oder von der Beatmungsvorrichtung 20 bereitgestellt, dass die Beatmungsvorrichtung 20 in einem Betriebszustand einer druckkontrollierten Beatmung des Patienten 33 in Betrieb ist bzw. einer druckkontrollierten Beatmung durchgeführt wird, so erfolgt bei der Durchführung der Stimulation durch die Stimulationsvorrichtung 80 eine Einbeziehung von Messwerten der Druckmessung 413. So kann die Kontrolle der Stimulation unter Einbeziehung von Messwerten 44 erfolgen. Bei einer Kontrolle der Stimulation im Folgemodus wird bei einer druckkontrollierten Beatmung - wie in der 5 gezeigt - im zeitlichen Verlauf der Beatmung eine charakteristische Änderung im Verlauf des Druckmesswertes 413 gegen Ende der Inspirationsphase vor Beginn der Exspiration genutzt, um die Stimulation zu deaktivieren. Bei einer Kontrolle der Stimulation im Folgemodus wird bei einer volumenkontrollierten Beatmung - wie in der 3 gezeigt - im zeitlichen Verlauf der Beatmung eine charakteristische Änderung in der Volumenzunahme bzw. ein Abfall im Messwert der inspiratorischen Durchflussmenge 423 gegen Ende der Inspirationsphase vor Beginn der Exspiration genutzt, um die Stimulation zu deaktivieren. Damit erfolgt die Deaktivierung bzw. ein Stopp der Stimulation im Folgemodus verlässlich und sicher, sobald das eingestellte und gewünschte Volumen an Atemgasen dem Patienten 33 zugeführt ist. Eine solche Deaktivierung kann auf Basis der durch die Sensorik 413, 423 der der Stimulationsvorrichtung 80 zugeordneten Messvorrichtung 40, 44 einerseits erfolgen, andererseits können auch bereitgestellte Informationen 411, 421, welche Druck- und/oder Durchflussmengen indizieren und von der Beatmungsvorrichtung 20 bereitgestellt werden, die Deaktivierung bzw. den Stopp der Stimulation im Folgemodus verlässlich und sicher bewirken, um sicherzustellen, dass Stimulationen nach Erreichung von eingestellten Mengen an Atemgasen weder erfolgen noch fortgesetzt werden. Risiken durch Stimulationen zu ungeeigneten Zeitpunkten können im Folgemodus somit sicher umgangen oder vermindert werden.
  • Eine Sensorik 423, 413, welche der Stimulationsvorrichtung 80 direkt zugeordnet ist oder als Teil der Stimulationsvorrichtung 80 ausgebildet ist, bietet den Vorteil, dass keine Datenverbindung mit der Beatmungsvorrichtung 20 notwendig ist. Eine solche Ausgestaltung der Stimulationsvorrichtung 80 kann auch in Kombination mit Beatmungsvorrichtungen betrieben werden, welche keine Datenschnittstelle für Informationen wie Druckmesswerte oder Durchflussmengenmesswerte bereitstellen und - da zumeist bereits im Einsatz beim Anwender - nicht ohne Weiteres hinsichtlich der Datenbereitstellung aufrüstbar sind. Die Sensorik 423, 413 in der Messvorrichtung 40 mit der Messvorrichtung als Modul der Stimulationsvorrichtung ermöglicht, dass die Stimulation mit dem Zeitfenster der Inspirationsphase unabhängig von einer Datenbereitstellung durch ein Beatmungsgerät synchronisiert werden kann.
  • Eine Sensorik 421, 411, 41, 42, welche als Teil der Beatmungsvorrichtung 20 ausgebildet ist und deren Informationen mittels Datenschnittstellen der Stimulationsvorrichtung 80 bereitgestellt werden, bietet den Vorteil, ein System 2000 als integrative oder modulare Lösung aus Beatmungsvorrichtung 20 und Stimulationsvorrichtung 80 zu gestalten und dabei redundante Elemente von Sensorik, Messwert- und Signalverarbeitung einsparen zu können. Ein weiterer Vorteil aus einer solchen Systemausgestaltung 2000 ergibt sich dadurch, dass die Datenkommunikation intern organisiert werden kann und auf diese Weise die Sensorsignale - ohne Aufbereitung oder Wandlung zu einer Bereitstellung in eine Datennetzwerk - in Echtzeit, ohne wesentliche Verzögerungen und zeitsynchron zugleich für die Kontrolle zur Durchführung der Beatmung und die Kontrolle der Stimulation zur Verfügung stehen.
  • Die Kontrolleinheit 70 kann zentral im System 2000 angeordnet oder modular verteilt im System 2000 ausgebildet und angeordnet sein, sowohl als Modul oder Teilmodul von Stimulationsvorrichtung 80, Messvorrichtung 40, Kontrolleinheit 70, Datenausgabeeinheit 90, Dateneingabeeinheit 50, Beatmungsvorrichtung 2 wie auch als zentrale Kontrolleinheit. Aufteilungen in Master-/ Slave-Konfigurationen sind im System 2000 möglich. Das System 2000 kann als Schnittstellen 60 ein Netzwerk (LAN, WLAN, Ethernet) oder ein Bussystem (RS232, CAN-Bus, I2C-Bus, SPI, USB, SCSI, IEEE488) aufweisen, über welches die Komponenten 20, 40, 50, 60, 70, 80, 90 zu einem uni- oder bidirektionalem Datenaustausch im System 2000 verbunden sein können. Die Kontrolleinheit 70 kann dabei die Durchführung und eine Anpassung der Durchführung der Stimulation mittels des Stimulationssignals 72 an der Stimulationsvorrichtung 80 initiieren, koordinieren oder kontrollieren.
  • Die Kontrolleinheit 70 kann dabei die Durchführung einer Beatmung mittels des Stimulationssignals 73 an der Beatmungsvorrichtung 20 initiieren, koordinieren oder kontrollieren. Dazu weist die Kontrolleinheit geeignete Elemente wie einen Prozessor (P) 77 oder Mikroprozessor (µP) 77 oder auch Mikrocontroller (µC) 77, einen Arbeitsspeicher (RAM), Programmspeicher mit Programmcode 75 auf. Ein Initiieren ermöglicht der Kontrolleinheit 70 eine Triggerung oder Aktivierung von Elementen in oder an der Stimulationsvorrichtung 80 bzw. an der Beatmungsvorrichtung 20. Ein Koordinieren ermöglicht der Kontrolleinheit 70 im System 2000 eine Koordination von Messwerterfassung, Einbeziehung von Sensoren oder Aktuatoren, Datenverarbeitung und Aktivierung der Stell- oder Schaltelemente in die Durchführung der Stimulation wie auch die Anpassung der Durchführung der Stimulation. Ein Kontrollieren ermöglicht der Kontrolleinheit 70 eine Steuerung (Open Loop Control), beispielsweise eine Verstellung oder Einstellung von Stell- oder Schaltelementen des Systems 2000, der Stimulationsvorrichtung 80 oder von Elementen zur Gasdosierung 21 der Beatmungsvorrichtung 20. Ein Kontrollieren ermöglicht der Kontrolleinheit 70 eine Regelung bzw. ein Regeln (Closed Loop Control) mittels Verstellung oder Einstellung von Stell- oder Schaltelementen im System 2000, der Stimulationsvorrichtung 80 oder von Elementen zur Gasdosierung 21 der Beatmungsvorrichtung 20 in einem geschlossenen Regelkreis und eine Ausgestaltung einer Regelung oder eines Reglers eine bestimmten Typs (z.B. als PID-Regler mit Verstärkung KP, Nachstellzeit TN, Vorhaltezeit TV).
  • Über Schnittstellen 60 und/ oder Netzwerke (LAN 66), (WLAN) 67 können weitere Informationen, beispielsweise Informationen oder Daten zu Gaskonzentrationen in Einatemgasen, Ausatemgasen oder Blut, Informationen oder Daten zu Gaskonzentrationen im Blut, an die Kontrolleinheit 70 bereitgestellt werden. Dazu zählen beispielsweise u.a. Kohlenstoffdioxidkonzentration (etCO2) 49 (1) im Ausatemgas, Sauerstoffsättigung (SpO2) im Blut 48 (1) oder Sauerstoffkonzentration (FiO2) 47 (1) im Einatemgas.
  • Als weitere Informationen können auch Informationen im Hinblick auf eine Situation der aktuell durchgeführten Beatmung bereitgestellt werden. Solche weitere Informationen können im System 2000 über Schnittstellen 60 beispielsweise auch von Vorrichtungen zu einer bildgebenden Analyse oder Diagnostik wie Vorrichtungen zu einer elektrischen Impedanztomographie oder EIT- Systeme, Vorrichtungen zu einer Magnet Resonanz Tomographie (MRT), Vorrichtungen zu einer Computer Tomographie (CT), Vorrichtungen zu einer Ultraschallbildgebung bereitgestellt werden.
  • Als weitere Informationen 45 können auch Informationen im Hinblick auf eine individuelle Situation eines Patienten 33 (1) über das Netzwerk 60, 66, 67 von einem Krankenhaus Management System oder Patientendaten Management System (Database) 69 an die Kontrolleinheit 70 bereitgestellt werden.
  • Manuelle Eingaben 46 können Informationen 45 zur individuellen Situation eines Patienten 33 (1) und zu Betriebszustand, Beatmungsform, Beatmungsmodus der Beatmungsvorrichtung 20 umfassen. Das Netzwerk 66 kann zudem weitere Komponenten wie Speichermedien (Festplatten) 61, Recheneinheiten (Server) 62 mit umfassen.
  • Für eine Umsetzung einer Anpassung einer Durchführung einer Stimulation bei der Beatmung eines Lebewesens 33 (2) kann es vorteilhaft sein, wenn die Beatmungsvorrichtung 20, die Stimulationsvorrichtung 80, die Messvorrichtung 40, die Kontrolleinheit 70, die Datenausgabeeinheit 90, die Dateneingabeeinheit 50 und ggf. auch noch optionale weitere Komponenten, wie einen - in dieser Figur nicht mit dargestellten - Sensor zu einer Erfassung einer Sauerstoffsättigung (SpO2) im Blut oder Kohlenstoffdioxidkonzentration (etCO2) im Ausatemgas mit umfasst und damit das System 2000 in funktionaler Weise ein gemeinsames System ausbildet.
  • Die Datenausgabeeinheit 90 und Dateneingabeeinheit 50 können auch gemeinsam als eine Datenein- und Ausgabeeinheit 95 ausgebildet sein.
  • Die 3 bis 6 zeigen schematische Signal-/Zeitverläufe 99 mit zueinander zu einem Zeitpunkt t0 96 synchronisierten Zeitachsen 99 (x-Achsen, Abszissen) im Verlauf der Beatmung, mit Zeitverläufen von Beatmungsdruck 41 (Pinsp, Pexp, PAW, PEEP), Durchflussmengen 42 (Flowinsp, Flowexp) und von Aktivierungssignalen S 82 zu einer muskulären Stimulation von Atemanstrengungen an einem Lebewesen oder Patienten 33 (1). Gleiche Elemente in den 1, 2, 3, 4, 5 und 6 werden in den 1, 2, 3, 4, 5, 6 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die 3 bis 6 werden in einer gemeinsamen Figurenbeschreibung - unter Hervorhebung der Unterschiede - näher erläutert. Die Aktivierungssignale S 82 zur Stimulation sind hier in den 3 - 6 schematisch als Folge von Impulsen dargestellt. Die Impulse zur Einkopplung an das Lebewesen 33 (1) sind in typischen Ausgestaltungen als sinusförmige Impulse, insbesondere als Magnetfeldimpulse mit einer Impulsdauer im Bereich von 150 µs bis 300 µs ausgestaltet.
  • Die 3 und die 4 zeigen typische und beispielhafte Zeitverläufe 99 einer Durchführung einer volumenkontrollierten Beatmung.
  • Die 5 und die 6 zeigen typische und beispielhafte Zeitverläufe 99 einer Durchführung einer druckkontrollierten Beatmung.
  • Die 3 und die 5 zeigen typische und beispielhafte Zeitverläufe 99 einer Durchführung einer Stimulation in einem Folgemodus (Follow-Mode).
  • Bei Durchführung der Stimulation im Folgemodus erfolgt die Aktivierung des Stimulationssignals S nach einem Einsetzen einer Einatmung durch das Lebewesen 33 (1), nach einem Einatemtrigger bzw. nach der Initiierung einer Einatemphase. Die Initiierung der Einatemphase (Inspirationsphase) kann durch die Beatmungsvorrichtung 20 (1) oder durch eine Einatemanstrengung eines Patienten 33 (1) erfolgen. Die 3 zeigt die Stimulation S 82 bei einer Durchführung einer volumenkontrollierten Beatmung. Die 5 zeigt die Stimulation S 82 bei einer Durchführung einer druckkontrollierten Beatmung.
  • Die 4 und die 6 zeigen typische und beispielhafte Zeitverläufe 99 einer Durchführung einer Stimulation in einem Führungsmodus (Lead-Mode).
  • Bei Durchführung der Stimulation im Führungsmodus erfolgt durch die Aktivierung des Stimulationssignals S eine unmittelbare Aktivierung einer muskulären Atemanstrengung eines Patienten 33 (1) und damit mittelbar auch eine Aktivierung der Beatmungsvorrichtung 20 (1) zu einer Bereitstellung von Atemgasen gemäß der von der Beatmungsvorrichtung jeweils durchgeführten Beatmungsform auf Basis der durch die Atemanstrengung an der Beatmungsvorrichtung hervorgerufenen Triggerungen. Als Möglichkeiten zu Triggerungen können dabei sowohl Drucktriggerungen, d.h. auf Änderungen im inspiratorischen Beatmungsdruck basierte Triggerungen, wie auch Flowtriggerungen, d.h. auf Änderungen der inspiratorischen Durchflussmengen basierte Triggerungen, am Beatmungsgerät 20 (1) zur Anwendung kommen.
  • Die 4 zeigt die Stimulation S 82 bei einer Durchführung einer volumenkontrollierten Beatmung.
  • Die 6 zeigt die Stimulation S 82 bei einer Durchführung einer druckkontrollierten Beatmung.
  • Die Stimulationen S 82 mit einer Anwendung im Folgemodus (follow mode, 3, 5) unterscheiden sich von Stimulationen mit einer Anwendung im Führungsmodus (lead mode, 4, 6) dadurch, dass im Führungsmodus für die Stimulation eine längere Zeitdauer zur Verfügung steht, in der eine Anzahl von Anregungsimpulsen an die Stimulationsvorrichtung an den Körper des Patienten 33 (1) aufgebracht wird, als im Folgemodus (3, 5). Es steht als verfügbare Zeitdauer für die Stimulation ein Zeitintervall zur Verfügung, welches deutlich und verlässlich vor einem möglichen Einsetzen der Ausatmung oder einer Ausatemanstrengung beendet sein muss, damit in jedem Fall eine Stimulation während einer Ausatmung des Patienten 33 (1) vermieden ist. Dadurch kann im Führungsmodus (4, 6) eine längere Zeitdauer der Stimulation gewählt werden, beispielweise auch in Kombination mit einem rampenförmigen Anstieg des Aktivierungssignal S 82. Zudem kann durch die Verfügbarkeit der längeren Zeitdauer zur Erzielung einer Wirkung der Stimulation die Amplitude des Aktivierungssignals S 82 im Führungsmodus(4, 6) geringer als im Folgemodus (3, 5) gewählt werden. Idealerweise kann im Führungsmodus (4, 6) der Beginn des Aktivierungssignals S 82 zu einem Zeitpunkt im Verlauf der Beatmung gewählt werden, zu dem die Ausatmung des vorherigen Beatmungszyklus weitgehend abgeschlossen ist. Dieser Zeitpunkt einer Beendigung der Ausatmung durch den Patienten 33 kann beispielsweise mittels eines Durchflussmengensensors messtechnisch erfasst werden, welcher zu einer Erfassung von Richtung und Menge von Ausatemgasen ausgebildet ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 20
    Beatmungsvorrichtung
    21
    Elemente zur Gasdosierung (Ventile, Atemgasantrieb)
    22
    Elemente zu Einstellungen zum Betrieb
    23
    Elemente für Alarmmeldungen, Hinweismeldungen
    33
    Lebewesen, Patient
    34
    Strömungspfeile
    35
    Patientenseitiges Gaszuführungselement (Endotrachealtubus, Nasenkanüle, Gesichtsmaske, Tracheostoma)
    37
    Beatmungsantrieb, Radialverdichter (Blower)
    38
    Patientenseitiges Verbindungselement (Y- Stück)
    39
    Gasführende Elemente, Beatmungsschläuche
    40
    Messvorrichtung
    41
    Druckmesswerte (Atemwegsdruck, Beatmungsdruck)
    411
    inspiratorischer Drucksensor in Beatmungsvorrichtung
    412
    exspiratorischer Drucksensor in Beatmungsvorrichtung
    413
    inspiratorischer Drucksensor in Messvorrichtung
    410
    Patientenseitiger Drucksensor
    42
    Durchflussmesswerte (Atemgase)
    421
    inspiratorischer Durchflussmengensensor in Beatmungsvorrichtung
    422
    exspiratorischer Durchflussmengensensor in Beatmungsvorrichtung
    423
    inspiratorischer Durchflussmengensensor in Messvorrichtung
    420
    Patientenseitiger Durchflussmengensensor
    43
    Volumenmesswerte (Atemgas)
    44
    Messwerte, Messdaten
    45
    mindestens eine Information, Informationen
    46
    Eingabe (Input), manuelle Dateneingabe
    47
    Sauerstoffmesswerte (Einatemgas)
    48
    Sauerstoffsättigungsmesswerte (Blut)
    49
    Kohlenstoffdioxidmesswerte (Ausatemgas)
    50
    Dateneingangseinheit
    60
    Schnittstellen, Bussystem, Datenbus,
    61
    Speichermedien (Festplatten)
    62
    Recheneinheiten (Server)
    66
    LAN, Netzwerk, Ethernet
    67
    WLAN, drahtloses Netzwerk
    69
    Krankenhaus Management System, Patientendaten Management System, (Database)
    70
    Kontrolleinheit
    71
    Dateneingabe
    72
    Stimulationssignal
    73
    Kontrollsignal
    74
    Speicher RAM
    75
    Programmcode, Ablauf
    77, 78, 79
    Datenleitungen
    80
    Stimulationsvorrichtung
    81
    Patientenseitige Stimulationsanordnung (Spulenanordnung, Elektrodenanordnung)
    82
    Aktivierungssignale S zur Stimulation
    90
    Datenausgabeeinheit
    95
    Datenein-/ Ausgabeeinheit
    96
    Zeitpunkt to
    99
    Signalverläufe
    1000
    Vorrichtung
    2000
    System
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 11052250 [0002]
    • US 5061234 [0003]
    • WO 19154839 A1 [0004]
    • US 2019175908 A1 [0005]

Claims (25)

  1. Verfahren mit Erzeugung und Bereitstellung eines Stimulationssignals (72) zu einer Durchführung einer Stimulation mit einer Beeinflussung des Nervensystems eines Lebewesens (33), basierend auf mindestens einer Information (45), welche einen Zustand einer Atmungsaktivität oder einen Zustand einer Beatmung indiziert und/oder einen Betriebszustand einer Beatmungsvorrichtung indiziert, wobei mittels des Stimulationssignals (72) auf Basis und unter Berücksichtigung der mindestens einen Information (45) die Durchführung der Stimulation erfolgt, wobei mittels des Stimulationssignals (72) eine Kontrolle der Durchführung der Stimulation, eine Auswahl, Aktivierung oder Deaktivierung von Betriebsarten an einer Stimulationsvorrichtung (80) ermöglicht ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mit der Durchführung der Stimulation mit Beeinflussung des Nervensystems des Lebewesens (33) mittels des Stimulationssignals (72) eine Stimulation und Beeinflussung des Nervus Phrenicus erfolgt, wobei eine Kontrolle und Synchronisation der Stimulation und Beeinflussung des Nervus Phrenicus mit einer Atmungsaktivität des Lebewesens (33) oder mit einer Triggerung einer Atmungsaktivität oder Beatmung des Lebewesens (33) auf Basis der mindestens einen Information (45) erfolgt, wobei die mindestens eine Information (45) einen Typus einer Beatmungsform indiziert, wobei zur Kontrolle und Synchronisation der Stimulation, - falls die mindestens eine Information (45) indiziert, dass die Beatmung in einer volumenkontrollierten Beatmungsform durchgeführt wird, eine Information (45) mit einbezogen wird, welche eine Durchflussmenge (42, 423) oder ein Volumen (43) indiziert, - falls die mindestens eine Information (45) indiziert, dass die Beatmung in einer druckkontrollierten Beatmungsform durchgeführt wird, eine Information (45) mit einbezogen wird, welche einen Beatmungsdruck (41, 413) indiziert, und/oder eine Information (45) mit einbezogen wird, welche eine Durchflussmenge (42, 423) oder ein Volumen (43) indiziert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die mindestens eine Information (45) Messwerte oder Daten umfasst, welche von: - einer zu einer bildgebenden Analyse oder Diagnostik geeigneten Vorrichtung, - einer zu einer Blutanalyse, Blutgasanalyse oder -Diagnostik geeigneten Vorrichtung, - einer zu einer Bestimmung einer Sauerstoffsättigung oder einer Sauerstoffkonzentration im Blut geeigneten Vorrichtung, - einer zu einer Bestimmung einer Sauerstoffkonzentration in Atemgasen geeigneten Vorrichtung, - einer zu einer Bestimmung einer Kohlenstoffdioxidkonzentration in Atemgasen geeigneten Vorrichtung, - einer zu einer Bestimmung einer Kohlenstoffdioxidsättigung oder einer Kohlenstoffdioxidkonzentration im Blut geeigneten Vorrichtung, - einer zu einer invasiven oder zu einer nichtinvasiven Blutdruckmessung geeigneten Vorrichtung bereitgestellt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Information (45) individuelle Informationen in Bezug auf Eigenschaften eines Lebewesens oder Patienten (33) wie Alter, Körpergewicht, Körpergröße, Geschlecht, Krankheitsbild umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Gruppe von Informationen (45) zu Einstellungen, Messwerten oder Daten zu: - Typus einer Beatmungsform wie volumenkontrollierte oder druckkontrollierte Beatmungsformen, - Typen von Beatmungsmodi, - Art der Zuführung von Atemgasen, - Beatmungseinstellungen oder Parameter der Beatmungsvorrichtung wie - Beatmungsfrequenz (RR), - Tidalvolumen (VT), - Minutenvolumen (MV), Inspiration-zu-Exspirationsverhältnis (I:E-Ratio), - Atemzugvolumen, - Atemwegsdruck, - inspiratorischer Beatmungsdruck, - exspiratorischer Beatmungsdruck, - positiver endexspiratorischer Druck (PEEP), - Zeitpunkt eines Beginns bzw. eines Endes der ansteigenden Flanke eines inspiratorischen Beatmungsdrucks, - Zeitpunkt eines Beginns bzw. eines Endes der Plateauphase des inspiratorischen Beatmungsdrucks, - inspiratorischer Sauerstoffkonzentration (FiO2), - exspiratorischer Kohlendioxidkonzentration (etCO2), - Einstellgrenzen, Alarmeinstellungen für Alarmierungen durch die Beatmungsvorrichtung mit Obergrenzen bzw. Untergrenzen - eines exspiratorischen Minutenvolumens, - eines Atemwegsdrucks, - einer inspiratorischen O2-Konzentration, - einer endexspiratorischen CO2-Konzentration, - einer Volumenüberwachung, - Obergrenze einer Tachypnoe-Überwachung, Zeitbereichsüberwachung einer Apnoe-Alarmzeit, - Meldungen, Hinweise oder Alarmierungen bei Über-/ Unterschreitung von Ober-/ Untergrenzen und vorgegebenen Zeitbereichen umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels des Stimulationssignals (72) die Kontrolle der Stimulation oder eine Auswahl, Aktivierung oder Deaktivierung - einer ersten Betriebsart eines Folgemodus, - einer zweiten Betriebsart eines Führungsmodus, an einer Stimulationsvorrichtung (80) erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei, falls die mindestens eine Information (45) indiziert, dass die Beatmung des Lebewesens (33) in einem Betriebszustand mit einer druckkontrollierten Beatmungsform durchführt wird, durch das Stimulationssignal die erste Betriebsart mit einem Folgemodus an der Stimulationsvorrichtung (80) aktivierbar ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei, falls die mindestens eine Information (45) indiziert, dass die Beatmung des Lebewesens (33) in einem Betriebszustand mit einer druckkontrollierten Beatmungsform durchführt wird, durch das Stimulationssignal die zweite Betriebsart mit einem Führungsmodus an der Stimulationsvorrichtung (80) aktivierbar ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei bei einer Durchführung der Beatmung in einer druckkontrollierten Beatmungsform in Kombination mit einer Stimulation des Nervensystems zu einer Triggerung einer Atemanstrengung des Lebewesens in der ersten Betriebsart im Folgemodus oder - in der zweiten Betriebsart im Führungsmodus Signale eines Durchflussmengensensors und/oder Signale eines Drucksensors als Einatemtrigger verwendet werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 6, wobei, falls die mindestens eine Information (45) indiziert, dass die Beatmung des Lebewesens (33) in einem Betriebszustand mit einer volumenkontrollierten Beatmungsform durchführt wird, durch das Stimulationssignal die erste Betriebsart mit einem Folgemodus an der Stimulationsvorrichtung (80) aktivierbar ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 6, wobei, falls die mindestens eine Information (45) indiziert, dass die Beatmung des Lebewesens (33) in einem Betriebszustand mit einer volumenkontrollierten Beatmungsform durchführt wird, durch das Stimulationssignal die zweite Betriebsart mit einem Führungsmodus an der Stimulationsvorrichtung (80) aktivierbar ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei bei einer Durchführung der Beatmung in einer volumenkontrollierten Beatmungsform in Kombination mit einer Stimulation des Nervensystems zu einer Triggerung einer Atemanstrengung des Lebewesens - in der ersten Betriebsart im Folgemodus oder - in der zweiten Betriebsart im Führungsmodus Signale eines Durchflussmengensensors und/oder Signale eines Drucksensors als Einatemtrigger verwendet werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei im Verlauf der Beatmung eine Anpassung der Durchführung der Stimulation auf Basis von Veränderungen der mindestens einen Information (45) erfolgt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei auf Basis der mindestens einen Information (45): - eine Umschaltung von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart, - ein iterativer Übergang mit einer Stimulation aus dem Folgemodus zu einer Stimulation im Führungsmodus, - ein Übergang aus einer Stimulation aus dem Folgemodus zu einer Stimulation im Führungsmodus mittels eines Manövers erfolgt.
  15. Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode zur Durchführung eines der Verfahren (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
  16. Vorrichtung (2000) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Bereitstellung der mindestens einen Information (45) an eine Kontrolleinheit (70) durch eine Dateneingangseinheit (50, 95) erfolgt, wobei die Erzeugung des Stimulationssignals (72) durch eine Kontrolleinheit (70) auf Basis der mindestens einen Information (45) erfolgt, wobei die Bereitstellung des Stimulationssignals (72) an eine Stimulationsvorrichtung (80) durch eine Datenausgabeeinheit (90, 95) erfolgt.
  17. System (2000) mit einer Dateneingangseinheit (50, 95), mit einer Kontrolleinheit (70), mit einer Dateneingangseinheit (50, 95), mit einer Datenausgabeeinheit (90, 95), mit einer Stimulationsvorrichtung (80) und mit einer Messvorrichtung (40), die Messvorrichtung (40) umfassend mindestens einen Drucksensor (410, 411, 413) und mindestens einen Durchflussmengensensor (420, 421, 423), - wobei die Messvorrichtung (40) zu einer Erfassung von Messwerten des Durchflussmengensensors (420, 421, 423) ausgebildet ist, - wobei die Messvorrichtung (40) zu einer Erfassung von Messwerten des Drucksensors (410, 411, 413) ausgebildet ist, - wobei die Messvorrichtung (40) zu einer Bereitstellung von Informationen, welche einen Beatmungsdruck und/oder eine Durchflussmenge indizieren, ausgebildet ist, - wobei die Dateneingangseinheit (50, 95) zu einer Bereitstellung mindestens einer Information (45) an die Kontrolleinheit (70) ausgebildet ist, - wobei die Kontrolleinheit zu einer Erzeugung eines Stimulationssignals (72) auf Basis der mindestens einen Information (45) ausgebildet ist, - wobei die Datenausgabeeinheit (90, 95) zu einer Bereitstellung des Stimulationssignals (72) an die Stimulationsvorrichtung (80) ausgebildet ist, - wobei die Stimulationsvorrichtung (80) auf Basis und unter Berücksichtigung der mindestens einer Information (45) zu einer Durchführung der Stimulation mittels des Stimulationssignals (72) ausgebildet ist.
  18. Vorrichtung (1000) oder System (2000) nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei die mindestens eine Information (45) Messwerte oder Daten: - einer zu einer bildgebenden Analyse oder Diagnostik geeigneten Vorrichtung, - einer zu einer Blutanalyse, Blutgasanalyse oder -Diagnostik geeigneten Vorrichtung, - einer zu einer Bestimmung einer Sauerstoffsättigung oder einer Sauerstoffkonzentration im Blut geeigneten Vorrichtung, - einer zu einer Bestimmung einer Sauerstoffkonzentration in Atemgasen geeigneten Vorrichtung, - einer zu einer Bestimmung einer Kohlenstoffdioxidkonzentration in Atemgasen geeigneten Vorrichtung, - einer zu einer Bestimmung einer Kohlenstoffdioxidsättigung oder einer Kohlenstoffdioxidkonzentration im Blut geeigneten Vorrichtung, - einer zu einer invasiven oder zu einer nichtinvasiven Blutdruckmessung geeigneten Vorrichtung umfasst oder Messwerte oder Daten einer Beatmungsvorrichtung (20) zu: - einem aktuell bei einer Beatmung des Lebewesens (33) ausgeführten Typus einer Beatmungsform, Typen von Beatmungsmodi, eine Art der Zuführung von Atemgasen zum Patienten (33) - Beatmungseinstellungen oder Parameter der Beatmungsvorrichtung (20) - Einstellgrenzen, Alarmeinstellungen für Alarmierungen durch die Beatmungsvorrichtung mit Obergrenzen bzw. Untergrenzen - Meldungen, Hinweise, Alarmierungen von der Beatmungsvorrichtung (20) umfasst oder - individuelle Informationen in Bezug auf Eigenschaften des Lebewesens (33) wie Alter, Körpergewicht, Körpergröße, Geschlecht, Krankheitsbild umfasst.
  19. Vorrichtung (1000) oder System (2000) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Kontrolleinheit (70) ausgebildet ist, mittels des Stimulationssignals (72) eine Kontrolle, Auswahl, Aktivierung oder Deaktivierung - einer ersten Betriebsart eines Folgemodus, - einer zweiten Betriebsart eines Führungsmodus, an der Stimulationsvorrichtung (80) zu bewirken.
  20. Vorrichtung (1000) oder System (2000) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die Kontrolleinheit (70) ausgebildet ist, falls die mindestens eine Information (45) indiziert, dass die Beatmungsvorrichtung (20) in einem Betriebszustand einer volumenkontrollierten Beatmung in Betrieb ist, Messwerte eine Durchflussmenge oder einen Durchflussmengensensor (420, 421, 423) zur Kontrolle der Durchführung der Stimulation einzubeziehen.
  21. Vorrichtung (1000) oder System (2000) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die Kontrolleinheit (70) ausgebildet ist, falls die mindestens eine Information (45) indiziert, dass die Beatmungsvorrichtung (20) in einem Betriebszustand einer druckkontrollierten Beatmung in Betrieb ist, Messwerte eines Beatmungsdrucks oder einen Drucksensor (410, 411, 413) zur Kontrolle der Durchführung der Stimulation einzubeziehen und/oder Messwerte einer Durchflussmenge oder eines Durchflussmengensensors (420, 421, 423) zur Kontrolle der Durchführung der Stimulation einzubeziehen.
  22. Vorrichtung (1000) oder System (2000) nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei die Kontrolleinheit (70) ausgebildet ist, - eine Umschaltung an der Stimulationsvorrichtung (80) zwischen der ersten Betriebsart des Folgemodus und der zweiten Betriebsart des Führungsmodus an der Stimulationsvorrichtung (80) auf Basis der mindestens einen Information (45) zu initiieren, - eine Anpassung der Durchführung der Stimulation auf Basis von Veränderungen der mindestens einen Information (45) zu initiieren, - einen iterativen Übergang mit einer Stimulation aus dem Folgemodus zu einer Stimulation im Führungsmodus zu initiieren, - ein Manöver an der Beatmungsvorrichtung (20) zu einem Übergang von einer Stimulation aus dem Folgemodus zu einer Stimulation in den Führungsmodus zu initiieren.
  23. Vorrichtung (1000) oder System (2000) nach Anspruch 22, wobei die Kontrolleinheit (70) ausgebildet ist, auf Basis der mindestens einen Information (45) ein Kontrollsignal (73) - zu einer Kontrolle des Manövers an der Beatmungsvorrichtung (20) zu erzeugen, - zu einer Aktivierung oder Deaktivierung einer Beatmungsform zu erzeugen und mittels der Datenausgabeeinheit (90, 95) an eine Beatmungsvorrichtung (20) bereitzustellen.
  24. Vorrichtung (1000) oder System (2000) nach einem der Ansprüche 18 bis 23, wobei die Kontrolleinheit (70) ausgebildet ist, ein Kontrollsignal (73) zu einer Aktivierung einer Auslösung eines Atemhubes oder einer Triggerung zu einer Bereitstellung von Atemgasen an ein Lebewesen (33) zu erzeugen und mittels der Datenausgabeeinheit (90, 95) für eine Beatmungsvorrichtung (20) bereitzustellen.
  25. Vorrichtung (1000) oder System (2000) nach einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei die Kontrolleinheit (70) - als ein Element der Beatmungsvorrichtung (20), - als ein Element der Stimulationsvorrichtung (80), - als eine zentrale Kontrolleinheit in dem System (2000), ausgestaltet sein kann, wobei die Messvorrichtung (40) - als ein Element der Beatmungsvorrichtung (20), - als ein Element der Stimulationsvorrichtung (80), - als eine Kombination des mindesten einem Drucksensors (423) mit dem mindestens einen Durchflussmengensensor (413), - als eine Kombination der Kontrolleinheit (70) mit dem mindesten einem Drucksensor (423) und dem mindestens einen Durchflussmengensensor (413), - als eine zentrale Messvorrichtung (40) in dem System (2000) ausgestaltet sein kann, wobei die Stimulationsvorrichtung (80) zur Anordnung am Körper des Lebewesens (33) mit Einkopplung der Stimulation in oder an das Nervensystem des Lebewesens (33) mit - einer Elektrodenanordnung und/ oder - einer Spulenanordnung ausgestaltet sein kann.
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