DE10350764A1

DE10350764A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines nummerischen Werts für die medikamentöse Muskelerschlaffung

Info

Publication number: DE10350764A1
Application number: DE10350764A
Authority: DE
Inventors: Konrad S. Stadler; Peter M. Dr. Schumacher; Daniel Leibundgut
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draeger Medical GmbH
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2005-05-25
Also published as: US20050096716A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Regelung eines nummerischen Werts für die medikamentöse Muskelerschlaffung vorgeschlagen sowie eine zugehörige Vorrichtung mit DOLLAR A a) einer Infusionspumpe (5) zur Verabreichung eines muskelrelaxierenden Medikaments an einen daran angeschlossenen Patienten (1), DOLLAR A b) einem über Elektroden (7) an den Patienten (7) angeschlossenen elektrischen Stimulationsgerät (2) zur Stimulation eines Nervs, DOLLAR A c) einer Sensoreinrichtung (8) zur Messung der Reizantwort des Muskels auf die Stimulation des Nervs, DOLLAR A d) mit einer Auswerte- und Steuereinheit (6) zur Regelung der Reizantwort des Muskels, die mit der Infusionspumpe (5), dem Stimulationsgerät (2) und der Sensoreinrichtung (8) verbunden ist, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (6) besteht aus einem Sollwertgeber (11) zur Abgabe eines ersten Sollwerts für die Reizantwort, einer ersten Vergleichsstelle (3), die aus einem ersten Istwert für die Reizantwort und dem ersten Sollwert eine erste Differenz bildet, und einem ersten Regler (9), der aus der ersten Differenz einen zweiten Sollwert bildet für DOLLAR A e) eine zweite Vergleichsstelle (4), die diesen zweiten Sollwert mit einem zweiten Istwert für die Stimulation vergleicht und einem zweiten Regler (10), der daraus eine Stellgröße bildet für die Infusionspumpe (5), DOLLAR A f) so dass bei einer Überschreitung des zweiten Sollwerts durch den zweiten Istwert die Dosis des muskelrelaxierenden Medikaments durch die Infusionspumpe (5) erhöht wird, DOLLAR A g) und bei einer ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung eines nummerischen Werts für die medikamentöse Muskelerschlaffung eines Patienten.
Für eine ausgewogene Anästhesie werden die Bewusstlosigkeit, die Schmerzunempfindlichkeit und die Muskelerschlaffung in optimaler Weise eingeleitet, interoperativ unterhalten und ausgeleitet. Dazu sind heute entsprechend spezifisch wirksame Medikamente verfügbar, welche dem zu anästhesierenden Patienten in Kombination verabreicht werden. Die Überwachung der Wirkung der Medikamente erfolgt durch den Anästhesisten, der den Patienten beobachtet, sowie mittels eines entsprechenden Monitorings.

Eine Anordnung und ein Verfahren zur Regelung eines nummerischen Werts für die Patientenbeatmung sind aus der DE 100 15 026 A1 bekannt. Dort wird mit einem Regelkreis zur Regelung eines nummerischen Werts auf der Basis einer Auswertung des Elektroenzephalogramms beim Patienten ein Anästhesiegasgemisch unmittelbar nach den Bedürfnissen des Patienten dosiert.

Für eine Narkose, beispielsweise während einer Operation, werden neben Anästhetika Medikamente zur Muskelerschlaffung, auch als Relaxation bezeichnet, eingesetzt. Es werden dabei sogenannte Muskelrelaxantien oder neuromuskuläre Blocker verwendet. Damit wird die Intubation des Patienten erleichtert, und durch die Operation bedingte Reize können keine unvorhergesehenen motorischen Reaktionen beim Patienten verursachen. Im Hinblick auf eine optimale Dosierung der Muskelrelaxantien ist deren Wirkung auf die Muskelerschlaffung zu überprüfen.

In der Regel erfolgt die Überprüfung der Muskelerschlaffung mittels eines impulsartig abgegebenen Reizstromes an einem oberflächlichen Nerv und einer sich anschließenden Messung der entsprechenden Reizantwort des Muskels. Die Stimulation, das heißt die Applikation des Reizstromes, ist schmerzhaft und wird nur beim anästhesierten Patienten durchgeführt. Die Reizantwort des Muskels kann mittels Elektromechanogramm, das heißt Aufzeichnung der Kraft, mittels Elektromyographie, das heißt Messung der elektrischen Aktivität, oder mit Akzelerometrie, das ist die Beschleunigungsmessung, quantitativ erfasst werden. Bei der Messung der Muskelerschlaffung bei nichtdepolarisierenden Muskelrelaxantien wird nicht nur mit einem einzelnen Reiz, das heißt einem einzelnen impulsartig abgegebenen Reizstrom, stimuliert, sondern meistens mit einer Folge von vier Reizen. Die mindestens vier Reize werden üblicherweise innerhalb von zwei Sekunden appliziert und „Train of Four", abgekürzt TOF-Stimulation, genannt. Bei zunehmender Muskelerschlaffung nimmt die Anzahl der Reizantworten des Muskels auf eine TOF-Stimulation, die sogenannten TOF-Counts, ab bis hin zu keiner Reizantwort: Der quantitative Grad der Muskelerschlaffung wird über das Verhältnis der ersten muskulären Reizantwort, des Messwerts, zu einer zur Beginn der Anästhesie ohne Einsatz von Muskelrelaxantien gemessenen Reizantwort, dem Referenzwert, angegeben. Dieses Verhältnis aus Messwert und Referenzwert wird als T1% bezeichnet und in Prozent angegeben.

Für eine optimale Dosierung von Muskelrelaxantien, insbesondere von kurzwirksamen Muskelrelaxantien, erweisen sich eine permanente Überwachung der Muskelerschlaffung und eine automatisch geregelte Abgabe der Muskelrelaxantien als sehr sinnvoll. Grund dafür sind starke Unterschiede in der benötigten Menge der Muskelrelaxantien in Abhängigkeit vom einzelnen Patienten und in Abhängigkeit vom Zeitpunkt während einer Operation. Mit der automatischen Regelung der Abgabe kann die Dosis bei Erzielung des gewünschten Effekts minimiert werden. Damit sind auch Nach- und Nebenwirkungen einer medikamentösen Muskelerschlaffung und die Dauer der spontanen Reversion der muskulären Blockade minimiert, so dass nicht zusätzlich eine medikamentöse Reversion vorgenommen werden muss. In der klinischen Praxis kann die Ermittlung von T1% nicht routinemässig durchgeführt werden. Zum einen auf Grund einer unerwünschten Verlängerung der Einleitung um eine Stabilisierungszeit von 10 bis 20 Minuten, zum anderen wegen einer häufig notwendigen, manuellen Beatmung des Patienten während dieser Zeit. Eine Verlängerung der Einleitung verteuert eine Anästhesie unnötigerweise, und die manuelle Beatmung stellt ein zusätzliches Risiko für den Patienten dar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung eines nummerischen Werts für die medikamentöse Muskelerschlaffung vorzustellen, mit denen die Muskelerschlaffung während einer Anästhesie sicher und einfach geregelt wird.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein entsprechendes Verfahren.

Die vorliegende Erfindung stellt eine praxistaugliche klinische Lösung dar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt die Struktur eines kaskadierten Regelkreises. In der inneren Kaskade des Regelkreises wird beispielsweise ein Wert für T1% geregelt, und in der äußeren Kaskade des Regelkreises wird die Anzahl der Reizantworten des Muskels auf eine TOF-Stimulation, die sogenannten TOF-Counts, geregelt. Als Sollwert für den gesamten Regelkreis wird eine Anzahl Reizantworten vorgegeben. Diese stellt wie oben erwähnt ein Mass für die Muskelerschlaffung dar. Der innere Regelkreis erhält einen Sollwert für T1%. Als Einstellung zu Beginn werden bekannte Populationsmittelwerte gewählt. Das erfindungsgemäße Verfahren beschreibt die entsprechende kaskadierte Regelung der Reizantworten des Muskels auf eine medikamentöse Muskelerschlaffung.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen
1 eine Vorrichtung zur Regelung eines nummerischen Werts für die Muskelerschlaffung in einer schematischen Darstellung,
2 einen zeitlichen Verlauf des Werts für den TOF-Count, die Reizantwort des Muskels und die zugehörige Infusionsrate eines muskelrelaxierenden Medikamentes.
Die in 1 schematisch dargestellte Vorrichtung zur Regelung eines nummerischen Werts für die Muskelerschlaffung besteht aus einem elektrischen Stimulationsgerät 2, einer Sensoreinrichtung 8 zur Messung der Reizantwort des Muskels, einer Infusionspumpe 5 für das muskelrelaxierende Medikament und einer Auswerte- und Steuereinheit 6, die die Signale der Sensoreinrichung 8 empfängt und auswertet und das Stimulationsgerät 2 und die Infusionspumpe 5 ansteuert. Die Ansteuerungen des Stimulationsgeräts 2 und der Infusionspumpe 5 durch die Auswere- und Steuereinheit 6 sind jeweils durch gestrichelte Verbindungslinien dargestellt.
Das muskelrelaxierende Medikament wird mittels der Infusionspumpe 5 über einen venösen Zugang bei einem Patienten 1 infundiert.
Über Elektroden 7 wird zum Evozieren einer Reizantwort des Muskels durch das Stimulationsgerät 2 eine TOF-Stimulation auf einen entsprechenden Nerv appliziert. Die Reizantworten des Muskels werden über die Sensoreinrichung 8 gemessen. Die Auswerte- und Steuereinheit 6 umfasst eine Einheit zur Regelung des nummerischen Werts, bestehend aus einem Sollwertgeber 11, einer ersten Vergleichsstelle 3 und einem ersten Regler 9.
Die Auswerte- und Steuereinheit 6 umfasst ferner einen dem Regelkreis zur Regelung des nummerischen Werts unterlagerten Regelkreis zur Regelung der Reizantwort des Muskels in Prozent im Vergleich zur Reizantwort des Muskels im nicht-relaxierten Zustand, das heißt der Regelung des Wertes T1%, in Art einer Kaskadenschaltung. Der unterlagerte Regelkreis besteht aus einer zweiten Vergleichsstelle 4 und einem zweiten Regler 10.
Zur Messung der Reizantwort des Muskels durch die Sensoreinrichtung 8 werden vorzugsweise Sensoren zur Aufnahme eines Mechanogramms oder eines Elektromyogramms verwendet, die Verwendung einer akzelerometrischen Messung der Reizantwort des Muskels ist jedoch auch möglich.
Die TOF-Stimulation, welche durch das Stimulationsgerät 2 appliziert wird, besteht aus vier einzelnen Strompulsen mit einer maximalen Stromstärke von 70 Milliampère. Die Sensoreinrichtung 8 misst die Anzahl und Stärke der Reizantworten des Muskels und vergleicht die Stärke der ersten Reizantwort des Muskels mit einer zu Beginn durchgeführten Referenzmessung, so dass sich eine prozentuale Reizantwort T1% des Muskels ergibt. Im nicht relaxierten Zustand des Patienten 1 werden vier Reizantworten des Muskels, also vier TOF-Counts, gemessen, und es werden 100 Prozent für die prozentuale Reizantwort des Muskels festgelegt. Bei vollständiger Muskelerschlaffung werden keine Reizantworten des Muskels mehr erfasst, und die prozentuale Reizantwort ist Null.
Beim Betrieb der Vorrichtung wird vom Stimulationsgerät 2, beispielsweise am Nervus Ulnaris, eine TOF-Stimulation, appliziert. Die damit evozierten Reizantworten des Muskels Adductor Pollicis werden über die Sensoreinrichtung 8 aufgenommen und durch die Auswerte- und Steuereinheit 6 ausgewertet. Der nummerische Wert, bestehend aus der Anzahl der Reizantworten des Muskels, den TOF-Counts, wird der ersten Vergleichsstelle 3 als Istwert zugeführt. Der Benutzer gibt über den Sollwertgeber 11 eine Anzahl Reizantworten des Muskels als nummerischen Wert vor, welcher der ersten Vergleichsstelle 3 als Sollwert zugeführt wird. An der ersten Vergleichsstelle 3 wird die Differenz aus Istwert und Sollwert gebildet, aus welcher der erste Regler 9 einen Sollwert für die zweite Vergleichsstelle 4 für die prozentuale Reizantwort des Muskels bildet. Als Istwert wird der zweiten Vergleichsstelle 4 die gemessene prozentuale Reizantwort des Muskels zugeführt. Aus der an der zweiten Vergleichsstelle 4 gebildeten Differenz bestimmt der zweite Regler 10 eine Infusionsrate, welche als Stellgrösse der Infusionspumpe 5 für das muskelrelaxierende Medikament zugeführt wird. Bei einer Überschreitung des Sollwerts für den nummerischen Wert durch den gemessenen Wert erhöht sich in Folge die Dosierung des Medikaments über die Infusionspumpe 5, bei einer Unterschreitung des Sollwerts wird die Dosierung vermindert.
Die durch die Infusionspumpe 5 dosierte Menge wird solange durch die beiden Regler 9, 10 variiert, bis der nummerische Wert dem vom Benutzer gewünschten Wert entspricht. Auf diese Weise ist ein geschlossener Regelkreis für den nummerischen Wert mittels Variation einer Infusionsmenge und Auswertung der Reizantwort des Muskels beim Patienten 1 gegeben.
Wie oben beschrieben, ist dem Regelkreis zur Regelung des nummerischen Werts ein Regelkreis zur Regelung der prozentualen Reizantwort des Muskels unterlagert. Dadurch wird sichergestellt, dass trotz der groben Auflösung des nummerischen Wertes eine stabile und präzise Regelung möglich wird.
Die 2 stellt die auf der horizontalen Achse aufgetragenen zeitlichen Verläufe des ganzzahligen Werts für den TOF-Count, der Reizantwort des Muskels in Prozent, abgekürzt %, und der zugehörigen Infusionsrate eines muskelrelaxierenden Medikamentes in Milliliter pro Stunde, abgekürzt ml/h, dar.
Der Wert für den TOF-Count wird durch die gepunktete Linie A dargestellt, der Wert T1% wird durch die durchgezogene schwarze Linie B dargestellt und die zugehörige Infusionsrate wird durch die gestrichelte Linie C veranschaulicht.
Zum Zeitpunkt t₀ ist der Muskel noch nicht relaxiert, die Werte für den TOF-Count und T1% sind maximal. Zum Zeitpunkt t₁ wird eine Bolus-Dosis des muskelrelaxierenden Medikamentes abgegeben. Dies führt im Zeitraum [t₂, t₃] zum Absinken der Werte für den TOF-Count und T1% bis auf Null. Anschließend im Zeitraum [t₄, t₅] werden die Werte für T1% durch eine möglichst geringe Dosierung des muskelrelaxierenden Medikamentes auf optimal niedrigem Niveau gehalten, das heißt die Werte für den TOF-Count werden konstant gehalten. Zum Zeitpunkt t₅ am Ende einer Narkose wird kein muskelrelaxierendes Medikament mehr verabreicht, und die Werte für den TOF-Count und T1% streben wieder auf ihre auf die ursprüngliche Größe zu.

Claims

Vorrichtung mit einem Regelkreis zur Regelung eines nummerischen Werts für die medikamentöse Muskelerschlaffung mit a) einer Infusionspumpe (5) zur Verabreichung eines muskelrelaxierenden Medikaments an einen daran angeschlossenen Patienten (1 ), b) einem über Elektroden (7) an den Patienten (1) angeschlossenen elektrischen Stimulationsgerät (2) zur Stimulation eines Nervs, c) einer Sensoreinrichtung (8) zur Messung der Reizantwort des Muskels auf die Stimulation des Nervs, d) mit einer Auswerte- und Steuereinheit (6) zur Regelung der Reizantwort des Muskels, die mit der Infusionspumpe (5), dem Stimulationsgerät (2) und der Sensoreinrichtung (8) verbunden ist, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (6) besteht aus einem Sollwertgeber (11) zur Abgabe eines ersten Sollwertes für die Reizantwort, einer ersten Vergleichsstelle (3), die aus einem ersten Istwert für die Reizantwort und dem ersten Sollwert eine erste Differenz bildet, und einem ersten Regler (9), der aus der ersten Differenz einen zweiten Sollwert bildet für e) eine zweite Vergleichsstelle (4), die diesen zweiten Sollwert mit einem zweiten Istwert für die Stimulation vergleicht und einem zweiten Regler (10), der daraus eine Stellgröße bildet für die Infusionspumpe (5), f) so dass bei einer Überschreitung des zweiten Sollwertes durch den zweiten Istwert die Dosis des muskelrelaxierenden Medikaments durch die Infusionspumpe (5) erhöht wird, g) und bei einer Unterschreitung des zweiten Sollwerts durch den zweiten Istwert die Dosis des muskelrelaxierenden Medikaments durch die Infusionspumpe (5) vermindert wird, solange bis der zweite Istwert und der zweite Sollwert übereinstimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulation eine sogenannte „Train of Four"-Stimulation ist.
Verfahren zur Regelung eines nummerischen Werts für die medikamentöse Muskelerschlaffung mit folgenden Schritten: a) durch eine Infusionspumpe (5) wird ein muskelrelaxierendes Medikament an einen daran angeschlossenen Patienten (1) verabreicht, b) durch ein über Elektroden (7) an den Patienten (1) angeschlossenes elektrischen Stimulationsgerät (2) wird ein Nerv stimuliert, c) eine Sensoreinrichtung (8) misst die Reizantwort des Muskels auf die Stimulation des Nervs, d) eine Auswerte- und Steuereinheit (6) regelt die Reizantwort des Muskels, wobei ein Sollwertgeber (11) einen ersten Sollwert für die Reizantwort abgibt, eine erste Vergleichsstelle (3) aus einem ersten Istwert für die Reizantwort und dem ersten Sollwert eine erste Differenz bildet, und ein erster Regler (9) aus der ersten Differenz einen zweiten Sollwert bildet für e) eine zweite Vergleichsstelle (4), die diesen zweiten Sollwert mit einem zweiten Istwert für die Stimulation vergleicht, und ein zweiter Regler (10) daraus eine Stellgröße bildet für die Infusionspumpe (5), f) so dass bei einer Überschreitung des zweiten Sollwertes durch den zweiten Istwert die Dosis des muskelrelaxierenden Medikaments durch die Infusionspumpe (5) erhöht wird, g) und bei einer Unterschreitung des zweiten Sollwerts durch den zweiten Istwert die Dosis des muskelrelaxierenden Medikaments durch die Infusionspumpe (5) vermindert wird, solange bis der zweite Istwert und der zweite Sollwert übereinstimmen.