DE10248894B4 - Verfahren zur Überwachung physiologischer Körperzustände sowie zur Notfallfeststellung - Google Patents

Verfahren zur Überwachung physiologischer Körperzustände sowie zur Notfallfeststellung Download PDF

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Abstract

Verfahren zur elektrokardiografischen oder elektroenzephalografischen Überwachung physiologischer Körperzustände, bei dem
a) die Ermittlung der Daten wenigstens eines physiologischen Parameters in Abhängigkeit von der Zeit und das Aufzeichnen der Daten in wenigstens einem Speicher, vor oder nach der Analyse der Daten erfolgt,
b) ein Vergleich der aktuell ermittelten Daten mit vorab festgelegten Sollwerten vorgenommen wird, wobei
– das Feststellen eines Notfallzustandes auf der Basis des vorgenommenen Sollwertvergleiches zusammen mit dem Festhalten des ermittelten Notfalles durchgeführt wird, wobei eine der folgenden Maßnahmen realisiert wird, nämlich ein Abbruch der Überwachung und das Festhalten der zuletzt erfassten Daten einschließlich der Notfalldaten in einem Speicher, und/oder ein Überspielen der zuletzt erfassten Daten einschließlich der Notfalldaten in einen zweiten Speicher und
– bei Abgabe eines niedrigen Stromes zwischen den EKG-Hautelektroden eine Impedanzmessung über die EKG-Hautelektroden zur Feststellung der Haftung der EKG-Hautelektroden erfolgt,
c) ein Auslösen eines Signals zur Notfallanzeige und zur...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrokardiografischen oder elektroenzephalografischen Überwachung physiologischer Körperzustände gemäß dem Patentanspruch.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung das Arbeitsgebiet der Überwachung solcher Körperfunktion, bei denen eine Störung sehr schnell zu kritischen bis lebensbedrohlichen Zuständen führen kann, so dass eine zuverlässige Überwachung dieser Zustände mit sofortiger Notfallanzeige erforderlich erscheint.
  • Eine wesentliche Untergruppe derartiger u.U. lebensbedrohlicher Störungen sind plötzlich auftretende Bewusstlosigkeiten (Synkopen). Wegen dieses Problems werden allein in den U.S.A. jährlich ca. 1 Million Menschen im Krankenhaus oder beim Hausarzt vorstellig, in Deutschland sind es ca. 300 000 Patienten pro Jahr. Aufgrund des Verlustes der Schutzreflexe birgt eine Synkope die große Gefahr, dass sieh die Betroffenen in dieser Situation schwer verletzen. Ursächlich für eine Synkope können höchst unterschiedliche Krankheiten sein; am häufigsten finden sich jedoch Herzrhythmusstörungen gefolgt von neurologischen und endokrinologischen Erkrankungen.
  • Die Herzrhythmusstörungen werden eingeteilt in supraventrikuläre und ventrikuläre Herzrhythmusstörungen, wobei letztere in der Regel lebensbedrohlich sind. Die häufigste Todesursache als Folge ventrikulärer Fibrillationen ist der plötzliche Herztod (SCD, Sudden Cardiac Death). Etwa 160 000 Menschen sterben jährlich in Deutschland an plötzlichem Herztod durch ventrikuläre Fibrillation. 90 % dieser Menschen sterben, weil medizinische Hilfe nicht schnell genug zur Stelle war, um eine sofortige Defibrillation durchzuführen.
  • Aufgrund der potentiellen Gefährdung der Patienten durch ein synkopales Ereignis ist nach einer stattgehabten Synkope eine diagnostische Abklärung erforderlich, die in der Regel während des stationären Aufenthaltes wegen des initialen Ereignisses durchgeführt wird. Bei der überwiegenden Anzahl der Patienten lässt sich jedoch trotz zahlreicher Untersuchungsverfahren während eines solchen stationären Aufenthaltes keine Ursache für die Synkope finden. Anschließend werden die Patienten nach Hause geschickt und man wartet auf das nächste Ereignis. Diese Situation ist zum Einen aus Sicht des behandelnden Arztes unglücklich, zum Anderen bleibt eine erhebliche psychische Belastung des Patienten, der ja ständig mit einem weiteren Ereignis rechnen muss. Weiterhin ergeben sich im Laufe weiterer Untersuchungen dieser Patienten weit über 1 Million Behandlungstage jährlich allein in Deutschland. Durch eine verbesserte Synkopenerkennung könnte ein großer Anteil dieser stationären Aufenthalte drastisch verkürzt werden, wodurch sich ein Einsparpotential von über 10 000 000 Euro pro Jahr allein in Deutschland ergäbe. Die bislang verfügbaren Diagnoseverfahren hinsichtlich einer Herzrhythmusstörung als Ursache für die Synkope bestehen in einem Langzeit-EKG und einem Eventrekorder. Das Langzeit-EKG ist aus technischen Gründen nicht über einen Zeitraum von über 24 bis maximal 48 Stunden verfügbar. Da ein Rezidiv einer Synkope jedoch im Mittel erst 72 Tage nach dem Erstereignis auftritt, ist das Langzeit-EKG nur sehr bedingt zur Diagnose von Synkopen geeignet.
  • Auch der herkömmliche Eventrekorder ist für die Synkopendiagnostik nur sehr bedingt geeignet, da der Patient diesen eigenständig aktivieren muss, sobald er die ersten Symptome verspürt. Erfahrungsgemäß ist dies aufgrund der kurzen Zeitspanne vom ersten Auftreten von Symptomen bis zur Bewusstlosigkeit in aller Regel nicht möglich. Daher wurde bereits ein Eventrekorder entwickelt, der im Rahmen eines operativen Eingriffs unter die Haut implan tiert werden kann und der selbständig mit der Rhythmusaufzeichnung beginnt, sobald die Herzfrequenz bestimmte Grenzen unter- oder überschreitet. Dieses System (Reveal, Medtronic) ist jedoch sehr teuer, muss im Rahmen eines chirurgischen Eingriffs hin- und wieder explantiert werden und erfordert so zwei stationäre Aufenthalte. Neben den üblichen Risiken einer Operation besteht bei Verwendung dieser Systeme eine vergleichsweise hohe Komplikationsrate durch Infektion der Gerätetasche, die eine erhebliche Gefährdung des Patienten mit sich bringt und einen mehrwöchigen stationären Aufenthalt erfordert. Problematisch ist weiter, dass für den Fall eines Fortbestehens der Arrhythmie keine Folgemaßnahmen für die Rettung des Patienten vorgesehen sind. Vorteilhaft hingegen ist die ständige Überwachung des Patienten, ohne dass dieser aktiv die Aufzeichnung des Herzrhythmus starten muss.
  • Ein weiteres hier zu nennendes wichtiges Anwendungsgebiet ist die Infarkterkennung. Die koronare Herzerkrankung zählt zu den häufigsten Erkrankungen in der westlichen Welt. Sie geht meist mit Angina pectoris Beschwerden (Druckgefühl oder Schmerz hinter dem Brustbein) einher und kann Vorbote eines Herzinfarktes sein. Auch beim Herzinfarkt ist der Erfolg der Behandlung entscheidend davon abhängig, dass erste Maßnahmen möglichst schnell nach Auftreten des Infarktes eingeleitet werden. Eine Überwachung gefährdeter Personen auf Auftreten dieses Notfallzustandes wäre daher angezeigt.
  • Eine weitere Gruppe plötzlich lebensbedrohlicher oder gefährlicher Störungen betrifft epileptische Anfälle, deren Auftreten – insbesondere ohne Überwachung – zeitlich praktisch niemals vorhergesagt werden kann. Epileptische Anfälle können für den Patienten lebensbedrohlich sein, wenn er sich zum Zeitpunkt des Anfalls in einer Situation befindet, die keinen plötzlichen Kontrollverlust erlaubt, z.B. im Verkehr. Darüber hinaus führen schwere epileptische Anfälle zu einer Schädigung des Gehirngewebes, die bei rechtzeitiger Medikamentation zu Beginn des Anfalls vermieden werden könnte.
  • Eine andere Gruppe von Störungen physiologischer Körperzustände mit schweren Auswirkungen auf den Patienten, die überwacht werden sollte, betrifft die plötzliche Entgleisung des (Blut-) Zuckerspiegels, die ins Koma führen kann. Auch hier gibt es zahlreiche Patienten, die eine Überwachung, insbesondere mit einer schnellen Anzeige eines zuvor festgelegten Notfallzustandes, benötigen würden.
  • Für die Überwachung von Herzzuständen sind bereits verschiedene Verfahren und Geräte im Gebrauch – unter anderem der oben genannte Eventrekorder-, von denen die meisten mit einer Überwachung der Pulsfrequenz arbeiten.
  • Aus der US PS 6 385 473 (Haines et al.) ist eine physiologische Sensoreinrichtung bekannt, die an einem Menschen oder Säugetier angebracht werden kann, um Daten über einen oder mehrere physiologische Parameter, vorzugsweise elektrokardiographische Daten (Herzfrequenz) und Daten zur Atmung, zu erhalten. Die Einrichtung besteht aus einer flächigen Sensoranordnung auf einem flexiblen Träger, die auf der Brust des Patienten angeordnet werden kann und die verbunden ist mit einer tragbaren Übertragungseinheit, die der Patient z.B. am Gürtel trägt. Die Übertragungseinheit kommuniziert die Daten zu einem Empfänger und einer ortsfernen Überwachungsstation. Die flächige Sensoreinrichtung besteht speziell aus mehreren flexibel verbundenen Bereichen, d.h. die Anordnung ist darauf ausgerichtet, ein Heben und Senken des Brustkorbs problemlos zu ermöglichen. Ansonsten ist die Einrichtung gemäß US PS 6 385 473 sehr unkomfortabel zu tragen, da zahlreiche lose Kabel vorhanden sind. Eine besondere Notfalldiagnostik ist nicht vorgesehen und nicht ohne weiteres zu verwirklichen.
  • Die US PS 6 339 720 (Anzellini et al.) beschreibt ein tragbares Gerät zur Herzinfarkterkennung. Es ist vorgesehen, dass der Pati ent das Gerät bei auftretenden Herz- bzw. Brustkorbschmerzen selbst anlegt und einschaltet und dann aufgrund einer Zustandsanzeige entscheidet, ob und wann ein "Notfallzustand" nämlich ein Herzinfarkt eingetreten ist. Dieses Prinzip ist für schnell eintretende lebensbedrohliche Zustände nicht anwendbar, da dem Patienten nicht genügend Zeit zur Reaktion bliebe.
  • Schließlich sind implantierbare Recorder bekannt, wie dies beispielsweise in "A.D. Krahn et al., Circulation 1999, 99:406-410, "Use of an Extended Monitoring Strategy in Patients With Problematic Syncope" beschrieben ist. Implantationslösungen kommen, wie oben bereits beschrieben, für viele Fälle nicht in Frage, in denen der körperliche Zustand des Patienten beispielsweise für den Eingriff nicht gut genug ist oder wenn die Diagnose noch nicht so abgesichert ist, dass ein so weitgehender Eingriff gerechtfertigt erschiene. Die Verwendung implantierbarer Rekorder ist außerdem mit hohen Kosten verbunden, die den breiten Einsatz einschränken.
  • In der DE 199 05 458 A1 ist ein EKG-Rekorder und ein Verfahren zur Überwachung der elektrischen Potenzialdifferenzen sowie der Speicherung von EKG-Signalen in wenigstem einem Speicher beschrieben, mit welchem in Gefahrensituationen, beispielsweise einem Herzinfarkt, automatisch Hilfe gerufen werden kann. Nachteilig an dem in der DE-Schrift beschriebenen Verfahren ist, dass bei der Aufnahme der EKG-Signale nicht berücksichtigt wird, ob die Messelektroden ordnungsgemäß am Körper des Patienten haften. Eine negative Folge von mangelhaft sitzenden Messelektroden ist, dass falsche Messergebnisse generiert werden, die zum Auslösen einer Notfallmeldung führen können, obwohl ein Notfall nicht vorliegt.
  • Die Überprüfung des Haftungszustandes von Messelektroden ist in der EP 0800787 A1 offenbart, welches auf Grundlage einer Impedanzmessung erfolgt. Hierzu wird über ein auslösbares Testsignal die Impedanz der Messelektroden bestimmt und im Falle eines schlechten Haftungszustandes ein Warnsignal ausgelöst.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung bestimmter physiologischer Körperzustände sowie zur Notfallfeststellung im Rahmen dieser Überwachung zu entwickeln, das relativ einfach und nichtinvasiv durchzuführen ist und die Notfalldaten festhält. Gleichzeitig soll feststellbar sein, ob die Sensoren der Messanordnung ordnungsgemäß am Körper angebracht sind, so dass eine Notfallfeststellung mit hinreichender Sicherheit erfolgen kann und die auftretenden Sicherheitsrisiken schnell erkannt und beseitigt werden können. Vorzugsweise soll die Mitarbeit des Patienten nicht erforderlich sein.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren für die Notfalldiagnostik, insbesondere die Synkopen-Erkennung, die KHK/lnfarkt-Erkennung und die Epilepsie-Diagnostik vor.
  • Das Verfahren zur elektrokardiographischen und elektroenzephalographischen Überwachung physiologischer Körperzustände sowie zur Notfallfeststellung im Rahmen dieser Überwachung ist durch den folgenden prinzipiellen Ablauf gekennzeichnet:
    • a) Ermittlung der Daten wenigstens eines physiologischen Parameters in Abhängigkeit von der Zeit und das Aufzeichnen der Daten in wenigstens einem Speicher, vor oder nach der Analyse der Daten,
    • b) ein Vergleich der aktuell ermittelten Daten mit vorab festgelegten Sollwerten, wobei – das Feststellen eines Notfallzustandes auf der Basis des vorgenommenen Sollwertvergleiches zusammen mit dem Festhalten des ermittelten Notfalles durchgeführt wird, wobei ein der folgenden Maßnahmen realisiert wird, nämlich ein Abbruch der Überwachung und das Festhalten der zuletzt erfassten Daten einschließlich der Notfalldaten in einem Speicher, und/oder ein Überspielen der zuletzt erfassten Daten einschließlich der Notfalldaten in einen zweiten Speicher und – bei Abgabe eines niedrigen Stromes zwischen den EKG-Hautelektroden eine Impedanzmessung über die EKG-Hautelektroden zur Feststellung der Haftung der EKG-Hautelektrode erfolgt,
    • c) Auslösen eines Signals zur Notfallanzeige und zur Fehleranzeige bei fehlender oder nicht ausreichender Haftung der EKG-Hautelektroden unter Verwendung von mindestens einem Sensor und weiteren geeigneten Bauteilen, die auf einem flexiblen Träger planar angeordnet sind, und
    • d) Auslösen eines Signals zur Notfallanzeige über Fernübertragung.
  • Diese Körperzustandsdaten werden zunächst mit Hilfe geeigneter Sensoren ermittelt (a) und falls erforderlich verstärkt.
  • Im nächsten Schritt (a) werden die ermittelten Daten in wenigstens einem Speicher aufgezeichnet. Zu diesem Zweck werden die zunächst physikalisch, beispielsweise als Spannungswerte, anfallenden Daten vorzugsweise mit einem A/D-Wandler digitalisiert und in einem digitalen Speicher abgelegt. Vor oder nach diesem Schritt werden die Daten mit einem geeigneten Programm zur Gewinnung von aus dem oder den Parametern abgeleiteten Informationen analysiert. Im Falle eines EKGs wird in erster Linie eine Frequenzanalyse durchgeführt, die u.a. zur Unterscheidung und Zuordnung der unterschiedlich frequenten Bereiche (p-Welle, T-Welle, QRS-Komplex, R-R-Intervall) dient. Ferner werden Amplitudenmaxima und Signalintensitätsverhältnisse an bestimmten Kurvenpunkten festgestellt. Die durch die Analyse gewonnenen Daten werden zusätzlich oder anstelle der Ur sprungsdaten abgespeichert.
  • Im nächsten Schritt (b) werden die aktuell ermittelten Daten und abgeleiteten Daten jeweils in einem dafür vorgesehenen Prozessor (z.B. EPROM) mit vorab festgelegten Sollwerten verglichen und ggf. weiter prozessiert.
  • Auf Basis des vorgenommenen Sollwertvergleichs wird ein möglicher Notfallzustand festgestellt, indem eine Abweichung von dem oder den Sollwerten um mindestens einen festgelegten Betrag festgestellt wird. Eine solche über ein bestimmtes vorher festgelegtes Maß hinausgehende Abweichung in mindestens einer Meßgröße oder mindestens einem Parameter wird als Notfallzustand definiert und dem Patienten gegebenenfalls selbst angezeigt.
  • Die Tatsache eines Notfallzustands und die zugehörigen Daten werden festgehalten, und zwar gemäß Schritt (b) des Verfahrens: entweder durch Abbruch der Überwachung und Festhalten der zuletzt erfassten Daten einschließlich der Notfalldaten in dem Speicher oder durch Überspielen der zuletzt erfassten Daten einschließlich der Notfalldaten in einen zweiten (weiteren) Speicher.
  • Die letztere Möglichkeit ist derzeit bevorzugt. Zur Begrenzung des erforderlichen Speicherbedarfs auf ein vernünftiges Maß kann die Aufzeichnung der Daten gemäß Schritt (b) beispielsweise über einen zuvor festgelegten Zeitraum erfolgen und die Daten können danach durch neue Daten überspielt werden. Vorzugsweise jedoch wird das Verfahren so durchgeführt, dass die Aufzeichnung kontinuierlich erfolgt, wobei die jeweils ältesten Daten bei Einspeicherung neuer Daten gelöscht werden. Dies kann in einem sogenannten FIFO-Speicher (First-in-first-out-Speicher) geschehen.
  • Gleichzeitig wird in Schritt (b) durch Messung der Impedanz bei Abgabe eines niedrigen Stromes zwischen den EKG-Hautelektroden eine Aussage über die Haftung der Hautelektroden gemacht.
  • In Schritt (c) wird ein Signal zur Notfallanzeige und, bei Messung einer hohen Impedanz, wenn eine oder beide Elektroden keinen Kontakt zur Haut haben, ein Signal zur Fehlermeldung ausgelöst.
  • Bei anfallartigen Störungen – z.B. Synkope, ventrikuläre Fibrillation, epileptischer Anfall, Zuckerkoma – ist eine Reaktion des Patienten selbst nicht mehr möglich. Es ist daher vorgesehen, dass das Signal zur Notfallanzeige in solchen Fällen zusätzlich oder anstelle der (optischen oder akustischen) Anzeige an einen externen Empfänger übermittelt wird, mit dessen Hilfe eine Überwachung des Patienten und eine Reaktion von dritter Seite gesteuert wird.
  • Die Weiterleitung des Notfallsignals gemäß Schritt (d) nach außen, insbesondere an eine Überwachungsstation kann auf verschiedene Weise erfolgen. Möglichkeiten hierfür sind dem Fachmann bekannt und können adaptiert werden. Die Übermittlung kann beispielsweise im Rahmen eines Blue tooth Systems erfolgen, was im Rahmen dieser Erfindung bevorzugt ist. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der externe Empfänger ein Mobiltelefon, an dem ein Ruf an einen bestimmten Teilnehmer ausgelöst wird. Der Teilnehmer könnte beispielsweise ein medizinischer Dienst sein, der durch den Notruf informiert wird, dass bei Patient X ein Notfallzustand eingetreten ist. In einem sehr bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Notarzt alarmiert.
  • In alternativer Ausführungsform kann der externe Empfänger ein externer stationärer Computer sein, der beispielsweise bei einem medizinischen Dienst, einem speziellen Überwachungsdienst oder einem Krankenhaus gelegen sein kann.
  • In einer sehr bevorzugten Ausführungsform werden neben dem Notfallsignal, das das Vorliegen eines Notfallzustands signalisiert, auch die Notfalldaten, die in dem ersten oder dem gesonderten zweiten Speicher aufgezeichnet wurden, übermittelt. Diese Daten können auf diese Weise bereits unmittelbar nachdem der Notfallzu stand gemeldet wurde von medizinisch fachkundigem Personal beurteilt werden, so dass der Patient schneller einer gezielten Behandlung zugeführt werden kann.
  • Die erfindungsgemäß für die Überwachung zu ermittelnden physiologischen Parameter können in erster Linie von der Hautoberfläche abgeleitete elektrische Signale sein, die je nach Ableitungsort eine elektrokardiographische Aufzeichnung oder eine elektroenzephalographische Aufzeichnung ermöglichen. Vorzugsweise ist die Parameter-Aufzeichnung eine EKG-Aufzeichnung. Nachfolgend werden Beispiele für eine Einkanalaufzeichnung und eine 12-Kanal-Aufzeichnung gegeben.
  • Die Erfindung wird weiterhin verwirklicht durch eine Sensoranordnung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Die Sensoranordnung ist durch wenigstens die folgenden Komponenten gekennzeichnet:
    • – wenigstens einen Sensor für die Ermittlung wenigstens eines physiologischen Körperzustands;
    • – wenigstens eine Verarbeitungseinheit zur Verarbeitung der von dem Sensor für den Körperzustand gelieferten Signale;
    • – wenigstens einen Speicher für die Aufzeichnung der von dem Sensor gelieferten Signale;
    • – wenigstens eine Anzeigevorrichtung für die Anzeige eines festgestellten Notfallzustands und/oder einen Sender für die Übertragung des Notfallsignals an einen externen Empfänger, wobei die genannten Komponenten in einer im wesentlichen planaren Anordnung auf einem flexiblen Träger verbunden sind.
  • Die für die Sensoreinrichtung erforderlichen Sensoren sind dem Fachmann bekannt und brauchen hier nicht besonders erläutert zu werden. Zur Erfassung elektrischer Potentiale der Haut (EKG-Messung, EEG-Messung) werden i.a. Metallplättchen, alternativ andere elektrisch leitende Materialien, verwendet.
  • Als Sensoren können die folgenden Sensoren in die Anordnung eingefügt und für die Ermittlung solcher Daten verwendet werden, die zur Feststellung eines Notfallzustands geeignet sind oder mit herangezogen werden können:
    • – Optische Sensoren zur Bestimmung von Absorptionsspektren, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes und des Feuchtigkeitsgehaltes der Hautoberfläche;
    • – Wärmesensoren zur Bestimmung der Körpertemperatur, beispielsweise in Form von Thermoelementen oder Thermistoren;
    • – Dehnungsmesstreifen, die ihren Widerstand bei Dehnung ändern, zur Bestimmung der Atemfrequenz.
  • Weiterhin kann eine zusätzliche Schmerzerkennung über die Sensoren vorgesehen sein. So wird ein Schmerzzustand mit einer Erhöhung de Herzfrequenz, Atemfrequenz und Feuchtigkeitserhöhung und -zusammensetzung einhergehen. Beispielsweise kann über charakteristische Impedanzänderungen die Atemfrequenz des Patienten bestimmt werden.
  • Als Verarbeitungseinheit kann ein geeigneter, mit Verarbeitungssoftware programmierter Prozessor vorgesehen werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein dafür programmiertes EPROM verwendet. Die Auswertung von EKG- und EEG-Signalen wird mittels Verfahren der Frequenzanalyse durchgeführt. Das Frequenzspektrum erlaubt die Diskriminierung der verschiedenen Frequenzan- teile, die Vorhofaktivität, Kammeraktivität und T-Welle zugeordnet werden.
  • Der Speicher für die Aufzeichnung der vom Sensor gelieferten und von der Verarbeitungseinheit weitergeleiteten Signale kann ein beliebiger geeigneter Speicher sein. Bevorzugt sind zwei Speicher vorhanden, wobei der zweite Speicher für die gesonderte Feststellung eines Notfallzustands vorgesehen ist. In bevorzugter Ausführungsform ist wenigstens einer der Speicher ein FIFO-(First-in-first-out-) Speicher.
  • Zur Anzeige eines festgestellten Notfallzustands ist eine optische und/oder eine akustische Anzeige vorgesehen. Die optische Anzeige erfolgt bevorzugt mit LEDs.
  • Die im wesentlichen planare Sensoranordnung und Auswertelektronik ist auf einem flexiblen Träger angeordnet, der am Körper eines Patienten an geeigneter Stelle befestigt werden kann. Hierzu ist der flexible Träger vorzugsweise mit einer selbstklebenden Schicht versehen.
  • Zusätzlich kann innerhalb der Anordnung ein Verstärker für die Verstärkung der von dem oder den Sensoren erhaltenen Signale und/oder ein A/D-Wandler für die Weiterverarbeitung der vom Sensor kommenden Signale in digitalisierter Form vorhanden sein.
  • Die Erfindung wird im weiteren anhand von Beispielen und Abbildungen näher erläutert. Die Beispiele und Abbildungen sind rein illustrativ und sollten nicht als beschränkend verstanden werden. Es zeigen:
  • 1: Aufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel des EKG-Pflasters mit RF-Transmitter von hinten (hautseitig);
  • 2: Schaltbild für einen Herzrhythmusmonitor;
  • 3: Schaltbild für einen Event-Recorder mit 12-Kanal-EKG-Schaltung;
  • In 1 ist ein entsprechendes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem jedoch per Sender (RF Transmitter) zusätzlich ausgewählte Not falldaten durch Blue Tooth-(BT-) Technologie an ein GSM-Telefon oder eine andere BT-Einrichtung übertragen werden. Für einen Daten-Weitertransport wird ebenfalls Blue Tooth-Technologie verwendet. Bei einer lebensbedrohlichen Arrhythmie sendet der RF Transmitter ein Notfallsignal und die EKG-Daten an eine externe Einrichtung wie z.B. ein Mobiltelephon oder einen Computer. Die externe Einrichtung kann mit einer Telekommunikationseinrichtung verbunden sein, und es können automatisch Daten an ein Krankenhaus oder einen Krankenwagen für sofortige Hilfe übermittelt werden. Der Patient kann zusätzlich mit einem GPS-Empfänger ausgerüstet sein, damit mit den übrigen Daten die Information über den Aufenthaltsort des Patienten weitergeleitet werden kann.
  • 2 zeigt ein detaillierteres Schema für die Schaltung und Verbindung der Komponenten in einem ersten Ausführungsbeispiel, einem EKG-Pflaster, hier speziell einem Herzrhythmus-Monitor. Wie auch in der nachfolgenden 3 stellen fei ausgezogene Linien bzw. Pfeile Signalwege dar, während dünn ausgezogene Linien logische Steuerungen oder Rückkopplungen verdeutlichen. Bei der hier gezeigten Herzrhythmusmonitor gelangt ein über kutane Klebeelektroden gewonnenes Spannungssignal (siehe 1) zunächst in einen regelbare Messverstärker, der dieses Signal bei Bedarf verstärkt. Das verstärkte Signal wird einem A/D-Wandler zugeführt und dort digitalisiert Die digitalisierten Daten werden wie bereits beschrieben und in den Beispielen nochmals erläutert ausgewertet, dabei werden aus den Spannungswerten zusätzliche für die Bewertung des EKGs notwendige Informationen gewonnen. Sowohl die digitalisierten Original-Spannungsdaten als auch die ausgewerteten Daten werden in einem Speicher (SRAM) abgelegt. Dabei werden die jeweils ältesten Daten durch die jeweils jüngsten überschrieben. Eine Steuerung ermöglicht sowohl die Regelung der Signalverstärkung als auch die Übertragung zum Bluetooth-Modul. Auf Basis der ausgewerteten Daten wird direkt eine Alarmierung ausgelöst, wenn bestimmte vorgegebene Werte erreicht oder überschritten werden.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung für eine entsprechende Schaltung mit 12-Kanal-EKG-Aufzeichnung. In diesem Falle werden die von 12 Klebeelektroden abgenommenen Signale zunächst einem Multiplexer zugeführt und gelangen von dort in den regelbaren Messverstärker. Ansonsten entspricht die Schaltung und die Signal-Weiterverarbeitung 2.
  • Anwendungsmöglichkeiten
  • Das EKG-Pflaster kann nach Eingriffen am Herzen wie z.B. nach Operationen am offenen Herzen, PTCA oder Katheter-Ablationen verwendet werden, um das Auftreten von Herzrhythmusstörungen feststellen zu können. Ein weiteres Anwendungsgebiet liegt bei der Beobachtung von Patienten mit Synkopen unbekannter Genese. Der Patient kann das Pflaster tragen bis eine Synkope auftritt. Der Arzt kann dann das EKG auslösen, um den Ursprung der Synkope zu bestimmen.
  • Besonders angezeigt ist die Verwendung des Pflasters bei Patienten mit hohem Risiko für plötzlichen Herztod (SCD). Wenige Sekunden nach Einsetzen der Arhythmie verliert der Patient das Bewusstsein, so dass er selbst nicht mehr in der Lage ist einen Krankenwagen zu rufen. Derzeit wird Patienten, die einen SCD-Anfall überleben, ein implantierbarer Kardioverter Defibrillator (ICD) eingepflanzt, um ventrikuläre Fibrillationen bei Auftreten zu defibrillieren. Hochrisikopatienten sind Patienten nach einem Myokard-lnfarkt, einer Ejektionsfraktion von weniger als 40 % und solche mit Kardiomyopathie. Es ist jedoch unmöglich, alle Hochrisikopatienten mit einem ICD auszurüsten. Mit der vorliegenden Erfindung kann man diese Hochrisikopatienten auf einfache und sichere Weise beobachten und automatisch einen Krankenwagen herbeirufen, wenn eine lebensbedrohliche Arrhythmie auftritt.
  • Beispiele für einige Anwendungsfälle
  • Die elektrische Erregungsausbreitung im Herzen bewirkt die Herzmuskelkontraktion und kann durch hautoberflächlich angebrachte Elektroden abgeleitet werden. Diese abgeleitete Spannungsdifferenz ist das Elektrokardiogramm (EKG). Bei der vorliegenden Erfindung wird das EKG über 2 Elektroden abgeleitet, die über ein Pflaster am Oberkörper des Patienten angebracht werden. Das so abgeleitete EKG wird nun digital ausgewertet, um die verschiedenen Anteile des EKGs zu untersuchen (Frequenzanalyse).
  • Beispiel 1 – Synkopendetektion
  • Bei der Synkopendetektion wird im einfachsten Fall kontinuierlich das R-R-Intervall (Abstand zwischen 2 Herzschlägen) überwacht. Bei einem normalen Herzrhythmus liegt das R-R-Intervall zwischen 1000 ms (60 Schläge pro Minute) und 400 ms (150 Schläge pro Minute) bei körperlicher Belastung. Bei der Überwachung der R-R-Intervale wird kontinuierlich der Mittelwert über eine bestimmte Anzahl von Herzschlägen (z.B. 5) gebildet und mit den Normalwerten verglichen. Liegt der ermittelte Wert außerhalb des Normbereiches, wird der Warnmechanismus ausgelöst und das EKG gespeichert.
  • Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Patient nach erlebter Synkope manuell die Speicherung des EKG auslösen kann, so dass eine anschließende Auswertung durch den Arzt vorgenommen werden kann.
  • Beispiel 2 – Bedrohliche Herzrhythmusstörungen
  • Im Allgemeinen sind Herzrhythmusstörungen, die im Bereich der Herzvorkammern entstehen, weniger bedrohlich als solche, die in den Herzkammern entstehen, sogenannte ventrikuläre Tachykardien, die im schlimmsten Fall in Herzkammerflimmern degenerieren können (plötzlicher Herztod). Eine Tachykardie (abnorm schneller Herzschlag) kann über das R-R-Intervall erkannt werden. Zusätzlich kann über die Bestimmung der QRS-Breite erkannt werden, ob die Rhythmusstörung in den Herzkammern entsteht (bedrohliche Form). Entsteht die Herzrhythmusstörung in den Herzkammern, so zeigt sich ein breiter QRS-Komplex im EKG, da nicht die physiologischen, schnellen Erregungsbahnen im Herzen benutzt werden.
  • In bevorzugter Ausführung ist daher vorgesehen, dass die Elektronik im EKG-Pflaster nicht allein das R-R-Intervall auswertet, sondern zusätzlich, ggf. ausgelöst durch die Detektion eines zu schnellen Herzschlages (Tachykardie, kurzes R-R-Intervall), die Breite des QRS-Komplexes vermisst. Das Notfallsignal für bedrohliche Herzrhythmusstörungen, einschließlich aller daraufhin eingeleiteten Maßnahmen, wird bei breitem QRS-Komplex, z.B. länger als 100 ms, ausgelöst.
  • Beispiel 3 – Infarkterkennung
  • Ein Herzinfarkt entsteht durch Verschluss einer oder mehrerer Koronargefäße, die den Herzmuskel versorgen. Ein drohender Herzinfarkt kündigt sich im allgemeinen durch eine Veränderung der ST-Linie bzw. durch eine veränderte T-Welle im EKG an.
  • Die Elektronik des Ausführungsbeispiels für die Infarkterkennung (Infarkt-Pflaster) wertet daher kontinuierlich die ST-Linie und die T-Welle im EKG aus. Ein Warnmechanismus bzw. Notfallsignal wird dann bei einer Polaritätsänderung der T-Welle ausgelöst und/oder bei einer Hebung oder Senkung der Linie zwischen S- und T-Welle. Zur effektiven Auswertung dieser Parameter geht eine digitale Frequenzanalyse voraus, die die Diskriminierung der verschiedenen Anteile (p-Welle, QRS-Komplex und T-Welle) im EKG erlaubt.

Claims (1)

  1. Verfahren zur elektrokardiografischen oder elektroenzephalografischen Überwachung physiologischer Körperzustände, bei dem a) die Ermittlung der Daten wenigstens eines physiologischen Parameters in Abhängigkeit von der Zeit und das Aufzeichnen der Daten in wenigstens einem Speicher, vor oder nach der Analyse der Daten erfolgt, b) ein Vergleich der aktuell ermittelten Daten mit vorab festgelegten Sollwerten vorgenommen wird, wobei – das Feststellen eines Notfallzustandes auf der Basis des vorgenommenen Sollwertvergleiches zusammen mit dem Festhalten des ermittelten Notfalles durchgeführt wird, wobei eine der folgenden Maßnahmen realisiert wird, nämlich ein Abbruch der Überwachung und das Festhalten der zuletzt erfassten Daten einschließlich der Notfalldaten in einem Speicher, und/oder ein Überspielen der zuletzt erfassten Daten einschließlich der Notfalldaten in einen zweiten Speicher und – bei Abgabe eines niedrigen Stromes zwischen den EKG-Hautelektroden eine Impedanzmessung über die EKG-Hautelektroden zur Feststellung der Haftung der EKG-Hautelektroden erfolgt, c) ein Auslösen eines Signals zur Notfallanzeige und zur Fehleranzeige bei fehlender oder nicht ausreichender Haftung der EKG-Hautelektroden unter Verwendung von mindestens einem Sensor und weiteren geeigneten Bauteilen, die auf einem flexiblen Träger planar angeordnet sind, erfolgt und d) ein Auslösen eines Signals zur Notfallanzeige über Fernübertragung vorgesehen ist.
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