EP2408363A1 - Messsystem zur beurteilung des schluckvorgangs und/oder bestimmung der aspiration - Google Patents
Messsystem zur beurteilung des schluckvorgangs und/oder bestimmung der aspirationInfo
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- EP2408363A1 EP2408363A1 EP10719233A EP10719233A EP2408363A1 EP 2408363 A1 EP2408363 A1 EP 2408363A1 EP 10719233 A EP10719233 A EP 10719233A EP 10719233 A EP10719233 A EP 10719233A EP 2408363 A1 EP2408363 A1 EP 2408363A1
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Classifications
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- A61B5/45—For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
- A61B5/4519—Muscles
Definitions
- the invention relates to the use of a measuring system for the evaluation of a swallowing process, preferably a closure of the respiratory tract during the swallowing process and / or an aspiration.
- the measuring system can be used to support the treatment of dysphagia and / or to diagnose changes in the course of the swallow.
- Swallowing is one of the basic necessities of a person to sustain his life. Disturbances of this function, also called dysphagia, can lead to death after a short time by dehydration or starvation or by secondary diseases such as pneumonia.
- dysphagia The incidence of dysphagia is high and in most cases represents an acute threat to his life for the affected patient.
- the proportion of patients with a dysphagia in acute hospitals is about 14%, in nursing homes up to 50%.
- aspiration pneumonia is the fourth leading cause of death in the US.
- Stroke is the most common cause of all dysphagia, accounting for 25%.
- 30,000 new patients experience a dysphagia following cerebral infarction each year. These may be both brain infarcts and bleeding.
- 41% of patients experience symptoms of dysphagia and 16% in the chronic phase.
- the second leading cause of a dysphagia is cranial trauma.
- In the acute phase a large proportion of patients are unable to take oral food.
- dysphagia is reported in 10-14% of cases (Winstein CJ (1983), Yorkston KM, et al (1989)).
- Pattern generators These are stimulated on the one hand by olfactory, gustatory and visual stimuli and on the other hand by the feeling of hunger and modulated by higher suprabulbar centers.
- one or more pontines, a pontino-medilla and 2 bulbar swallowing centers in the reticular formation are postulated, which are already activated at birth.
- Essential for the swallowing success is the intact interaction of the swallowing centers with motor and sensitive cranial nerve nuclei and cranial nerve fibers. Disruption of the suprabulbar centers with consecutive misinformation to the pattern generator leads to dysphagia.
- Muscular electromyographic measurements of the pharynx and esophagus indicate that a somatotopic representation exists that has a hemispheric difference independent of handedness and is asymmetric.
- the transmission to the musculature takes place through five pairs of nerves (trigeminal nerve V, facial nerve VII, glossopharyngeal nerve IX, vagus nerve X., hypoglossal nerve XII) and 3 cervical nerves that form the cervical plexus. They are necessary to ensure the required afferents and efferences for the swallowing process, which takes place in four or five phases.
- the preparation phase of swallowing is arbitrarily controllable.
- the food is ingested, brought to the anterior / middle third of the tongue and tested for specific receptors for odor, taste, temperature and volume.
- Solid and semi-solid foods are crushed, mixed with saliva and formed into a bolus, which holds the tongue at the end of the Kauphase in the front to middle palate area in the so-called tongue bowl.
- the average bolus volume is 5-20 ml.
- the complex pharyngeal phase begins with the triggering of the swallowing reflex and ends with the opening of the upper esophageal sphincter and lasts for 0.7-1 s. It is not arbitrarily controllable.
- the laryngeal flap is divided into 3 levels: closure of the vocal folds, vertical approach of the adducted artery bumps to the base of the epiglottis and epiglottis dip to cover the laryngeal inlet.
- the epiglottis closure is made possible by the bolus pressure from above, the muscle pull of the aryepiglottic muscles downwards and the combined pressure by the tongue backward movement and larynx elevation.
- the opening of the upper esophageal sphincter is made possible by the anterior-superior movement of the hyoid bone and larynx.
- the pharyngeal phase ends as soon as the bolus reaches the upper esophageal sphincter.
- the oesophageal phase begins at the end of the pharyngo-oesophageal segment and lasts 8-2 o.
- the bolus transport takes place by means of primary peristaltic waves triggered by the swallowing reflex and secondarily by local stretching stimuli.
- various therapeutic approaches are used today.
- surgical intervention such as tracheotomy or the placement of a PEG is required in cases of severe dysphagia to prevent or minimize complications.
- Further measures such as the surgical closure of the larynx or laryngectomy are not standard and are reserved for exceptional cases only.
- the conservative dysphagia therapies can be roughly divided into two approaches. Sensory measures (cold, heat, taste, etc.) should trigger, change the coordination or extent of swallowing. This is done in the outer and / or inner mouth area stimulation with sensory stimuli. Motor measures are intended to alter the passage of the body through a change of body position, posture (head turn), supporting movements (eg shaker maneuvers) or actions (eg Masako maneuver) during the swallowing process
- Videofluoroscopy is an x-ray examination of the swallowing process.
- the patient swallows with contrast-enhanced foods.
- the swallowing process is recorded under fluoroscopy as a video.
- the examination documentation takes place in two levels (frontal and lateral). The slow-motion resolution allows an accurate assessment of the individual swallowing phases and possible disturbances.
- the swallowing examination is carried out by a flexible endoscope inserted transnasally. Observed and evaluated during the recording of saliva and Foods of different consistency (eg colored water, green jello and bread).
- saliva and Foods of different consistency eg colored water, green jello and bread.
- the advantage of the method lies in the lower radiation exposure and thus in the repeatability of the examination, for example as a release documentation of a therapy.
- the disadvantage is that during the oral phase and intradeglutitiv in the pharyngeal phase no
- EMG electromyography
- Ultrasound can be used to assess anatomical structures in real time using ultrasound. Sonography is only conditionally suitable for the evaluation of swallowing disorders. It is possible to observe the tongue function within the oral phase during swallowing as well as to evaluate the movement of
- Hyoid bone and thyroid cartilage are not easy to recognize because of the different types of tissue available there.
- a piezosensor can be used to detect the up and down movement of the laryngeal skeleton during swallowing.
- the sensor is placed between the cricoid cartilage and the thyroid cartilage on the midline of the neck. Firm skin contact must be realized by means of a plaster. Resulting pressure changes when sliding along the cricoid cartilage under the sensor are registered by the same.
- an acceleration sensor can be used to detect the larynx movement. The acceleration sensor is positioned equivalent to the piezo sensor described above.
- Kob et al. have described a multi-channel electro-glottography method that can detect the 2D position of the larynx at a frequency of 5 Hz.
- the described system is based on U.S. Patent No. 4,909,261.
- electroglottography By means of electroglottography, the closure of the glottis is primarily recorded.
- the movement of the larynx can be determined from the measurement.
- the movement of other swallowing structures, e.g. of the base of the tongue can not be determined due to the placement of the electrodes on either side of the larynx.
- the multichannel electroglottography is also very expensive, since a large number of electrodes is used.
- Bl is detected by the voltage drop caused by a sinusoidal current flow through the tissue of constant amplitude.
- the electrodes were placed on the sternocleidomastoid muscle and the larynx on both sides of the neck.
- a frequency of 50 kHz was used.
- the authors described the measurement method as Impedance Pharyngography (IP).
- IP Impedance Pharyngography
- Yamamoto et al. the reproducibility of the trace was determined with small changes in the electrode positions. It could be shown that the curves of the impedance pharyngography took a nearly identical course even after a change of the electrode position. The resulting measurement curve was interpreted as an image of the entire course of swallowing (oral, pharyngeal, oesophageal phase).
- the change in impedance is due to movement of the larynx, pharynx, neck and esophagus.
- the impedance measurement described here uses a grounded power source with only one the two current electrodes of the current flow is regulated and checked. Such a procedure can lead to two main problems:
- the described examinations may only be performed by physicians. In many cases, however, an assessment of whether a patient may be orally nourished in the everyday life of a nursing home, nursing home or rehabilitation facility is necessary in which the technical equipment does not allow this investigation and no trained employees are present.
- Urgent necessary for the safe food intake of a patient is thus a method that is able to perform a simple way without significant technical effort and risk to the patient even in a limited in the perception of patients, an assessment for aspiration.
- Central importance during swallowing is the closure of the
- Swallowing maneuvers can be checked. At the same time, the patient is unable to test the success of his exercise efforts.
- the cartilage which at least partially forms a cavity
- the cavity partially or completely surrounded by cartilage is a larynx.
- Tension electrodes are attached transcutaneously essentially in a line on both sides of the thyroid cartilage above the vocal cord plane.
- the two outer electrodes are current electrodes.
- Two electrodes, each comprising a voltage measuring element and an element for applying a current, are attached transcutaneously on both sides of the thyroid cartilage above the vocal cord plane.
- Two current and two voltage sense electrodes are placed subcutaneously above the vocal cord plane, in or through the thyroid cartilage, with the two outer electrodes preferably
- the swallowing process preferably the approach of the larynx and the hyoid bone, is assessed by one of the following arrangements of the electrodes:
- the electrodes each comprising a voltage measuring element and an element for applying a current, are placed on both sides transcutaneously, laterally on the neck in front of the stemocleidomastoid muscle between the hyoid bone and the thyroid cartilage.
- the swallowing process preferably the approach of the larynx and the hyoid bone, is assessed while at the same time the occurrence of aspiration and / or penetration is determined by one of the following arrangements of the electrodes:
- the invention relates to the use of the measuring system for producing a means for assessing the swallowing process, for supporting the therapy for swallowing disorders and / or for diagnosing changes in the course of swallowing.
- the measurement method is more robust against external disturbances and has a higher temporal resolution than, for example, electro-tomography and multichannel electroglottography.
- At least one differential current source is used, which drives the floating load symmetrically, minimizes, preferably suppresses the common-mode noise, which allows essentially no DC component and is robust to groundings of the load to ground.
- This embodiment is advantageous because it substantially prevents DC currents in the measurement and measurement errors due to patient contact, and is robust to earth groundings of the load.
- a current source according to DE 601 25 601 T2.
- DE 601 25 601 T2 is included in the disclosure of this invention.
- the use of a DC barrier to the patient Preferably, the DC barrier is used at both outputs of the power source. Preferably, the DC barrier is used after the diodes for overvoltage protection.
- capacitors preferably Y1 capacitors, are used as DC barrier, e. Further preferred is a complete galvanic isolation of each individual differential current source.
- the invention relates to the use of the measuring system, wherein the change in the bioimpedance is displayed optically, preferably on a monitor.
- the data obtained from the measured values can thus be used for optical representation in order to support the patient in carrying out exercises in the context of a therapy.
- This embodiment is advantageous in that it allows for control which need not be supervised by a physician or specialist.
- a reference legger (“right leg drive”) may be used, this circuit ensuring that capacitively coupled common-mode noise is prevented or at least reduced.
- the measurement can be carried out without reference electrode, if instead an active circuit for common-mode reduction is activated at the inputs of the voltage measuring circuit.
- the principle of "active shielding" is applied, whereby a shield voltage is actively generated and applied to the cable shield of the voltage measuring elements.
- the invention also relates to a measuring system for use in assessing a swallowing process
- the measurement can be done 24 hours a day, 7 days a week.
- the system can be used for therapy control.
- the amplitude of the sinusoidal current was 0.25 mA, the frequency 50 kHz.
- the 4-electrode measurement method with separate transcutaneous current and voltage electrodes was chosen to avoid a voltage drop of the changing electrode-skin impedance and the associated measurement error. In the case of an implanted measuring system, however, a 2-electrode measuring arrangement could also be used (current and measuring electrodes are identical here).
- the change in the amount of Bl on a bovine head was measured.
- the voltage measuring electrodes were fixed on both sides at the level of the arytenoid cartilages in the musculature.
- the current was injected on both sides via electrodes that were inserted into the thyroid cartilage
- Figure 6 shows an example of the electrode positions and the measuring points.
- the amplitude of the sinusoidal current was 0.25 mA, the frequency 50 kHz.
- Figures 7 to 11 show the passage of fluids through the larynx. Shown are the measurement curve (top left), the spiked bovine head (top right), the video image looking into the larynx and the name of the liquids (lower left), and a schematic representation of the height of the measurement points (bottom right).
- Figure 7 Designates the starting point.
- Figure 8 Yogurt enters the larynx.
- the trace reaches its minimum Figure 11: The trace returns to its starting point when the larynx is empty.
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Abstract
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Messsystems für die Beurteilung eines Schluckvorgangs, bevorzugt eines Verschlusses der Atemwege während des Schluckvorgangs und/oder einer Aspiration. Das Messsystem kann zur Unterstützung der Therapie bei Schluckstörungen und/oder zur Diagnose von Veränderungen im Schluckablauf eingesetzt werden.
Description
MESSSYSTEM ZUR BEURTEILUNG DES SCHLUCKVORGANGS UND/ODER
BESTIMMUNG DER ASPIRATION
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Messsystems für die Beurteilung eines Schluckvorgangs, bevorzugt eines Verschlusses der Atemwege während des Schluckvorgangs und/oder einer Aspiration. Das Messsystem kann zur Unterstützung der Therapie bei Schluckstörungen und/oder zur Diagnose von Veränderungen im Schluckablauf eingesetzt werden.
Beschreibung
Schlucken gehört zu den elementaren Notwendigkeiten eines Menschen, um sein Leben aufrecht zu erhalten. Störungen dieser Funktion, auch Dysphagie bezeichnet, können nach kurzer Zeit durch Verdursten oder Verhungern oder durch Folgeerkrankungen wie Lungenentzündungen zum Tode führen.
Die Inzidenz von Schluckstörungen ist hoch und bedeutet für den betroffenen Patienten in den meisten Fällen eine akute Gefährdung seines Lebens. In den USA liegt der Anteil von Patienten mit einer Schluckstörung in Akutkrankenhäusern bei ca. 14%, in Pflegeheimen bis zu 50%. Bei den über 65-jährigen ist die Aspirationspneumonie die vierthäufigste Todesursache in den USA. Der
Schlaganfall stellt mit 25% die häufigste Ursache für alle Dysphagien dar. In England ist jährlich mit 30000 neuen Patienten mit einer Schluckstörung nach einem Hirninfarkt zu rechnen. Dabei kann es sich sowohl um Hirninfarkte als auch um Blutungen handeln. Innerhalb von zwei Wochen nach dem Krankheitsereignis leiden 41% der Patienten an Symptomen einer Schluckstörung, in der chronischen Phase 16%. Die zweithäufigste Ursache für eine Schluckstörung ist das Schädel- Hirntrauma. In der Akutphase ist ein großer Teil der Patienten nicht zur oralen Nahrungsaufnahme fähig. Nach einem Jahr im chronischen Stadium bzw. in der Rehabilitation werden in 10-14% der Fälle Schluckstörungen angegeben (Winstein CJ (1983); Yorkston KM, et al. (1989)).
Trotz intensiver Bemühungen besteht weiterhin eine hohe Gefährdung für Patienten mit einer Schluckstörung; in einer Arbeit von Johnson, McKenzie und Sievers (1993) wird von über 48% Aspirationspneumonien innerhalb eines Jahres nach einer akuten zerebrovaskulären Erkrankung berichtet. Die zentrale Steuerung der Schluckabläufe erfolgt über Schluckzentren im
Hirnstamm ("pattern generators"). Diese werden einerseits durch olfaktorische, gustatorische und optische Reize und andererseits durch das Hungergefühl stimuliert sowie durch höhere suprabulbäre Zentren moduliert. So werden ein oder mehrere pontine, ein pontino-medilläres und 2 bulbäre Schluckzentren in der Formatio reticularis postuliert, die bereits bei der Geburt aktiviert sind. Wesentlich für den Schluckerfolg ist das intakte Zusammenspiel der Schluckzentren mit motorischen und sensiblen Hirnnervenkerngebieten und Hirnnervenfasern. Eine Störung der suprabulbären Zentren mit konsekutiven Fehlinformationen an die "pattern generators" führt zu einer Dysphagie. Elektromyografische Messungen der Muskulatur im Bereich des Pharynx und Ösophagus zeigen, dass eine somatotope Repräsentation existiert, die eine Hemisphärendifferenz unabhängig von der Händigkeit aufweist und asymmetrisch ist. Die Übertragung auf die Muskulatur erfolgt durch fünf Himnervenpaare (N. trigeminus V, N. Facialis VII, N. glossopharyngeus IX, N. vagus X., N. hypoglossus XII) und 3 Zervikalnerven, die den Plexus cervicalis bilden. Sie sind notwendig, um die erforderlichen Afferenzen und Efferenzen für den Schluckvorgang zu gewährleisten, der in vier oder fünf Phasen abläuft.
Die Vorbereitungsphase des Schluckens ist willkürlich steuerbar. Die Nahrung wird aufgenommen, auf das vordere/mittlere Zungendrittel gebracht und über spezifische Rezeptoren hinsichtlich Geruch, Geschmack, Temperatur und Volumen geprüft. Feste und halbfeste Speisen werden zerkleinert, mit Speichel vermischt und zu einem Bolus formiert, den die Zunge am Ende der Kauphase im vorderen bis mittleren Gaumenbereich in der sogenannten Zungenschüssel umschlossen hält. Das durchschnittliche Bolusvolumen beträgt 5-20 ml. Die komplexe pharyngeale Phase beginnt mit der Auslösung des Schluckreflexes und endet mit der Öffnung des oberen Ösophagussphinkters und dauert 0,7-1 s. Sie ist nicht willkürlich steuerbar. In dieser Phase kommt es zu einer Raumerweiterung des Pharynx für die Boluspassage, zum Druckaufbau zur Förderung des
Bolustransportes und zum Verschluss der Atemwege als Schutz vor Aspiration. Durch eine schnelle kolbenartige Bewegung der Zunge gelangt der Bolus in den Hypopharynx. Peristaltische Bewegungen der Pharynxwand begünstigen die Kolbenfunktion der Zunge. In Abhängigkeit vom Bolusvolumen werden durch Kontraktion der suprahyoidalen Muskulatur Zungenbein und Kehlkopf nach oben bewegt. Die Bewegung bewirkt eine Raumerweiterung im Hypopharynx, eine Positionierung des Larynx unter der Zungenwurzel zum Schutz vor Aspiration, eine verbesserte Epiglottiskippung und die Öffnung des pharyngoösophagealen Segments. Zum Schutz vor einer Aspiration erfolgt der Larynxverschluss in 3 Etagen: Schluss der Stimmlippen, vertikale Annäherung der adduzierten Aryhöcker an die Basis der Epiglottis und Epiglottiskippung zum Abdecken des Larynxeingangs. Der Epiglottisschluss wird durch den Bolusdruck von oben, den Muskelzug der aryepiglottischen Muskeln nach unten und den kombinierten Druck durch die Zungenrückwärtsbewegung und Larynxelevation ermöglicht. Die Öffnung des oberen Ösophagussphinkters wird durch die anteriore-superiore Bewegung von Zungenbein und Larynx möglich. Die pharyngeale Phase endet, sobald der Bolus den oberen Ösophagussphinkter erreicht hat. Danach kehren pharyngo- ösophageale Element, Zunge, Hyoid und Larynx in ihre Ausgangsposition zurück. Velopharyngealer Abschluss und Larynxverschluss öffnen sich, das pharyngo- ösophageale Element ist geschlossen.
Die ösophageale Phase beginnt mit Schluss des pharyngoösophagealen Segmentes und dauert 8-2Os. Der Bolustransport erfolgt mittels primärer, vom Schluckreflex ausgelöster peristaltischer Wellen und sekundär durch lokale Dehnungsreize. Für Dysphagien unterschiedlicher Genese kommen heute verschiedene therapeutische Ansätze zum Einsatz. Neben unterstützenden Maßnahmen wie die diätische Anpassung der Nahrungskonsistenzen sind in Fällen mit einer ausgeprägten Schluckstörung zur Verhinderung oder Minimierung von Komplikationen chirurgische Maßnahmen wie eine Tracheotomie oder die Anlage einer PEG notwendig. Weitergehende Maßnahmen wie der operative Verschluss des Kehlkopfes oder die Laryngektomie gehören nicht zum Standard und sind nur Ausnahmefällen vorbehalten.
Die konservativen Dysphagietherapien lassen sich grob in zwei Ansätze unterteilen. Sensorische Maßnahmen (Kälte, Wärme, Geschmack etc.) sollen die Auslösung,
die Koordination oder den Umfang eines Schluckvorgangs verändern. Dazu erfolgt im äußeren und/oder inneren Mundbereich eine Stimulation mit sensorischen Stimuli. Motorische Maßnahmen sollen durch eine Änderung der Körperposition, Haltung (Kopfwendung), unterstützenden Bewegungen (z. B. Shaker-Manöver) oder Handlungen (z. B. Masako-Manöver) beim Schluckvorgang die Passage der
Nahrung durch den Rachen in die Speiseröhre erleichtern oder möglich machen und eine Aspiration vermindern oder verhindern. Vorbereitet und unterstützt werden die motorischen Fähigkeiten und Maßnahmen durch kräftigende Übungen, die sich insbesondere mit der Bewegung der Zunge beschäftigen. Motorische Verfahren kommen insbesondere bei isolierten Störungen z. B. nach Operationen zum
Einsatz, sensorische Maßnahmen werden bei neurologischen Erkrankungen mit Veränderungen der Wahrnehmung eingesetzt. Bei komplexen neurologischen Erkrankungen bei denen sowohl sensorische als auch motorische Anteile im Schluckablauf gestört sind kommen heute zunehmend komplexe Therapieverfahren (F.O.T.T.) zum Einsatz.
Neben verschiedenen klinischen Untersuchungsmethoden, die bei einer standardisierten Nahrungsaufnahme versuchen, das Risiko einer Aspiration abzuschätzen, gelten heute zwei Untersuchungsverfahren für die Beurteilung des Schluckvorgangs als Goldstandard. Bei der Videofluoroskopie (VFS) handelt es sich um eine Röntgenuntersuchung des Schluckvorganges. Der Patient schluckt mit einem Kontrastmittel angereicherte Nahrungsmittel. Der Schluckvorgang wird unter Durchleuchtung als Video aufgezeichnet. Die Untersuchungsdokumentation erfolgt in zwei Ebenen (frontal und seitlich). Die Zeitlupenauflösung ermöglicht eine genaue Beurteilung der einzelnen Schluckphasen und möglicher Störungen.
Mit der Videofluoroskopie kann der gesamte Schluckvorgang, während der pharyngealen Schluckphase, beobachtet werden. Die Nachteile bestehen in dem erheblichen technischen Aufwand und der Strahlenbelastung während der Untersuchung. Eine automatisierte Bewertung der Aufnahmen und Auswertung der Ergebnisse stehen nicht zur Verfügung.
Bei der fiberoptisch endoskopischen Schluckuntersuchung (FEES) erfolgt die Schluckuntersuchung durch ein transnasal eingeführtes flexibles Endoskop. Beobachtet und bewertet wird während der Aufnahme von Speichel und
Nahrungsmittel verschiedener Konsistenz (z.B. angefärbtes Wasser, grüne Götterspeise und Brot). Im Vergleich zur VFS liegt der Vorteil der Methode in der geringeren Strahlenbelastung und damit Wiederholbarkeit der Untersuchung, beispielsweise als Verlaύfsdokumentation einer Therapie. Der Nachteil ist, dass während der oralen Phase und intradeglutitiv in der pharyngealen Phase keine
Beurteilung vorgenommen werden kann, da während des unmittelbaren Schluckens durch die Annäherung von Zunge und Rachenhinterwand das Kamerabild weiß erscheint („white out"). Eine automatisierte Erfassung des Schluckvorgangs in all seinen Phasen ist nicht möglich. Ein weiteres Messverfahren ist die Elektromyographie (EMG). Bei dieser Methode wird die elektrische Aktivität an Muskeln und an Muskelgruppen erfasst. Das Verfahren liefert Aussagen über Beginn und Ende der Muskelaktivität und über die Stärke der Muskelkontraktion. Die EMG eignet sich zur Diagnose neuromuskulärer Erkrankungen. Derzeit wird die EMG bei der Beurteilung von Schluckstörungen nur selten angewandt. In die Diagnostik des dynamischen Schluckvorgangs hat die Methode bisher keinen Eingang gefunden.
Bei der Sonographie können mittels Ultraschall anatomische Strukturen in Echtzeit beurteilt werden. Die Sonografie eignet sich nur bedingt zur Beurteilung von Schluckstörungen. Möglich sind ein Beobachten der Zungenfunktion innerhalb der oralen Phase beim Schlucken sowie eine Bewertung der Bewegung von
Zungenbein und Schildknorpel. Vorgänge im Rachenraum sind jedoch nicht einfach zu erkennen aufgrund der dort vorhandenen verschiedenen Gewebetypen.
Ein Piezosensor kann zur Erfassung der Auf- und Abwärtsbewegung des Kehlkopfskeletts beim Schlucken verwendet werden. Der Sensor wird hierfür zwischen dem Ringknorpel und dem Schildknorpel auf der Mittellinie des Halses platziert. Fester Hautkontakt muss mittels eines Pflasters realisiert werden. Entstehende Druckänderungen beim Entlanggleiten des Ringknorpels unter dem Sensor werden von denselbigen registriert. Alternativ zu einem Piezosensor kann ein Beschleunigungssensor zur Detektion der Kehlkopfbewegung eingesetzt werden. Positioniert wird der Beschleunigungssensor äquivalent zu dem oben beschriebenen Piezosensor.
Bei dem Verfahren der Halsauskultation werden mittels eines Mikrofons oder Stethoskops durch das Schlucken verursachte Geräusche am Hals abgehört. In der
Forschung ist man derzeit bestrebt, anhand der akustischen Analyse der Geräusche Schluckstörungen (z.B. Aspiration) zu diagnostizieren. Unter Verwendung der Auskultationsmethode fanden ferner Untersuchungen statt zur Koordination von Atmung und Schlucken, zur Häufigkeit des Schluckens und zur Detektion von Ereignissen im Schluckvorgang. Aufgrund der unsicheren Ergebnisse wird diese
Methode trotz intensiver Forschungen bisher nur von wenigen Forschern eingesetzt.
Kob et al. haben ein mehrkanaliges Elektroglottographieverfahren beschrieben, mit dem die 2D-Position des Kehlkopfes mit einer Frequenz von 5 Hz erfasst werden kann. Das beschriebene System baut auf dem US-Patent Nr. 4.909.261 auf. Mittels der Elektroglottographie wird primär der Verschluss der Glottis erfasst.
Sekundär kann die Bewegung des Larynx aus der Messung bestimmt werden. Die Bewegung anderer am Schlucken beteiligter Strukturen wie z.B. des Zungengrunds kann aufgrund der Platzierung der Elektroden beidseits des Larynx nicht bestimmt werden. Die mehrkanalige Elektroglottographie ist ferner sehr aufwendig, da eine hohe Zahl von Elektroden zum Einsatz kommt.
Die Arbeitsgruppe Kusuhara, Yamamoto, Nakamura et al. untersuchte die Möglichkeiten einer 4-Elektroden Bioimpedanzmessung beim Schlucken. Die passiven elektrischen Eigenschaften von Körpergewebe lassen sich als Bioimpedanz (=BI) zusammenfassen. Die Bl wird über den Spannungsabfall erfasst, der durch einen sinusförmigen Stromfluss konstanter Amplitude durch das Gewebe verursacht wird.
Die Elektroden wurden auf dem Musculus sternocleidomastoideus und dem Kehlkopf beidseitig des Halses platziert. Für die Bl-Messung wurde eine Frequenz von 50 kHz benutzt. Die Autoren bezeichneten das Messverfahren als Impedance Pharyngography (IP). In einer Untersuchung von Yamamoto et al. wurde die Reproduzierbarkeit der Messkurve bei geringen Änderungen der Elektrodenpositionen bestimmt. Es zeigte sich, dass die Kurvenverläufe der Impedanz-Pharyngographie auch nach einer Änderung der Elektrodenposition einen annähernd identischen Verlauf nahmen. Die erhaltene Messkurve wurde als Abbild des gesamten Schluckablaufs (orale, pharyngeale, ösophageale Phase) interpretiert. Ursächlich für die Impedanzänderung werden die Bewegung von Larynx, Pharynx, Hals und Ösophagus angesehen. Die hier beschriebene Impedanzmessung verwendet eine geerdete Stromquelle, bei welcher nur an einer
der beiden Stromelektroden der Stromfluss geregelt und überprüft wird. Ein solches Verfahren kann zu zwei wesentlichen Problemen führen:
(1 ) Durch Berühren des Patienten, z. B. durch einen Therapeuten, während der Messung kann es zu einem Stromfluss über den Therapeuten kommen. Ein Teil des Stromes von der geregelten Elektrode fließt somit nicht durch den Patienten. Dadurch fällt die Stromamplitude an der nicht geregelten Stromelektrode ab. Folglich kommt es zu einer starken Veränderung im elektrischen Feld im Messvolumen, was zu dramatischen Fehlern in der Bioimpedanzmessung führen kann. (2) Ein weiteres Problem dieser Methode liegt darin, dass durch verschiedene Elektroden-Haut-Übergangswiderstände an beiden Stromelektroden Gleichtaktstörungen (z.B. 50 Hz-Netzbrummen) nicht vollständig unterdrückt werden können. Dies kann zu einem Gleichstrom bei der Bioimpedanzmessung führen. Dadurch können unerwünschte Gewebeirritationen infolge einer elektrolytischen Reaktion an den Elektroden auftreten.
Das von den japanischen Arbeitsgruppen beschriebene Messverfahren ist ferner nicht robust gegenüber niederfrequenten Störungen, die nicht durch den verwendeten Tiefpass von 25 Hz herausgefiltert werden. Hierzu gehören beispielsweise durch Kabelbewegungen erzeugte Störungen. Bei der collaren Impedanztomographie werden 16 Elektroden in einer transversalen Ebene am Hals auf der Höhe des Schildknorpels und des 3. Halswirbels angebracht. Die räumliche Auflösung der Messung liegt im Zentimeterbereich. Es zeigte sich, dass eine exakte Bestimmung der Bolustransitzeiten mittels Impedanztomografie möglich ist, wobei die Variabilität der Messungen für größere Bolusvolumina (20 ml) wesentlich geringer ist.
In dieser Untersuchung wurde die Hypothese aufgestellt, dass die Änderung des Messsignals, also die Abnahme des elektrischen Widerstands mit der Abnahme der Luftmenge (Kurvenvolumen) über dem Kehlkopfeingang korrelierte. Das Kurvenvolumen wurde nach 20% der Amplitude (FW20) und 50% der Amplitude berechnet (FW50). Es fand sich eine positive Korrelation zwischen den berechneten Parametern und der in der Videofluoroskopie ermittelten Transitzeit. Die Ergebnisse ließen zusätzlich einen Zusammenhang mit dem Maximum der Amplitude und der Leitfähigkeit der untersuchten Lösung vermuten. Dabei zeigte sich, dass die
berechneten Messergebnisse (FW20, FW50) vom Bolusvolumen abhängig waren. Dies galt auch für die Reproduzierbarkeit des Messsignals, das mit dem Bolusvolumen zunahm. Alter und Geschlecht hatten ebenfalls Einfluss auf das Messergebnis. Bei der Impedanztomographie werden sehr viele Elektroden an den Patientenhals geklebt, um den Schluckvorgang zu beobachten. Durch das verwendete Multiplexverfahren ergibt sich eine schlechte zeitliche Auflösung (maximale Frequenz von 10 Hz) bei diesem Messverfahren.
Zentrale Bedeutung für die Entscheidung, ob ein Patient Nahrung aufnehmen darf oder über eine Sonde ernährt werden muss oder sogar eine Tracheotomie benötigt, ist die Frage nach einer Aspiration. Als Goldstandard für die Überprüfung auf eine Aspiration gilt heute die VFS. Im klinischen Alltag wird in vielen Fällen die FEES eingesetzt. Hier kann allerdings nur sekundär auf eine Aspiration geschlossen werden, da ohne eine vorhandene Tracheotomie der Raum unterhalb der Stimmbänder nicht beurteilt werden kann.
Die beschriebenen Untersuchungen dürfen nur durch Ärzte durchgeführt werden. In vielen Fällen ist aber eine Beurteilung, ob ein Patient oral ernährt werden darf, im Alltag von Altersheim, Pflegeheim oder Rehabilitationseinrichtung notwendig, in der die technische Ausrüstung diese Untersuchung nicht zulässt und auch keine entsprechend geschulten Mitarbeiten vorhanden sind.
Dringend notwendig für die sichere Nahrungsaufnahme eines Patienten ist somit ein Verfahren, das in der Lage ist, auf einfache Weise ohne erheblichen technischen Aufwand und Gefährdung für den Patienten auch bei einem in der Wahrnehmung eingeschränkten Patienten eine Beurteilung auf eine Aspiration durchzuführen. Zentrale Bedeutung während des Schluckvorgangs hat der Verschluss des
Kehlkopfes zum Schutz der Lunge vor einer Aspiration und Lungenentzündung. Für die vollständige Erfassung dieses Vorgangs steht heute nur die VFS zur Verfügung, Neben dem erheblichen technischen Aufwand ist die Strahlenbelastung bei der VFS ein wesentlicher Nachteil dieser Methode. In der FEES kann nur sekundär auf das Ergebnis des Schluckvorgangs geschlossen werden. Da beide
Untersuchungsverfahren (VFS und FEES) nur durch einen Arzt durchgeführt und ausgewertet werden können, sind die Kosten und der Aufwand für diese Untersuchungen hoch. Eine automatisierte Untersuchung, die auch durch
medizinisches Hilfspersonal möglich ist, steht zurzeit nicht zur Verfügung. Dabei liegt die Diagnostik von Schluckstörungen und die Trainingsübungen für verbesserte Schluckabläufe vor allem in den Händen von Logopäden und Physio- oder Ergotherapeuten. Bis heute steht kein einfach zu bedienendes Instrument zur Verfügung, mit dem der Erfolg einer Schlucktherapie, z. B. im Rahmen von
Schluckmanövern, geprüft werden kann. Gleichzeitig ist der Patient nicht in der Lage, den Erfolg seiner Übungsbemühungen zu prüfen.
Für die Entwicklung weitergehender Diagnostikverfahren und verbesserter Trainingsmöglichkeiten ist eine automatisierte Erfassung der Schluckvorgänge erforderlich.
Die technische Aufgabe die der Erfindung zugrunde lag, war daher ein Messsystem zu entwickeln, dass zur Beurteilung des Schluckvorgangs und von Schluckstörungen z. B. Aspiration, Penetration oder Dysphagie eingesetzt werden kann und die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist. Das Messsystem soll vor allem für eine häufige bis dauerhafte Anwendung geeignet sein.
Die Lösung der Aufgabe konnte durch die unabhängigen Ansprüche realisiert werden, wobei sich vorteilhafte Ausführungsformen aus den Unteransprüchen ergeben. In einer ersten Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Messsystems, umfassend
• 2 Elemente zum Applizieren eines Stroms, wobei der Strom in die Halsregion appliziert wird und eine Änderung der Bioimpedanz • durch 2 Spannungsmesselemente für
(i) die Bestimmung eines Verschlusses der Atemwege während des Schluckvorgangs und/oder
• durch 2 Spannungsmesselemente für
(ii) die Bestimmung des Durchtritts von nicht gasförmigen Stoffen durch einen teilweise oder vollständig von
Knorpel umgebenen Hohlraum
detektiert wird.
Es war dabei völlig überraschend, dass der Verschluss der Atemwege und auch der Durchtritt von nicht gasförmigen Stoffen durch einen teilweise oder vollständig von Knorpel umgebenen Hohlraum mit einer messbaren Bioimpedanzänderung korrelieren.
Das Messsystem kann sowohl transkutan, subkutan, intratracheal als auch intraluminal eingesetzt werden. Es kann zur Diagnostik, Therapie und Prävention von Schluckstörungen und Veränderungen von Schluckabläufen genutzt werden, unabhängig von den zugrunde liegenden Erkrankungen. Mit dem Messsystem kann außerdem das Training von Menschen mit verändertem Schluckablauf unterstützt werden.
Es war völlig überraschend, dass die erfindungsgemäße Verwendung des Messsystems dabei die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Vorteilhafterweise kann mit dieser Verwendung des Messsystems eine schnelle und unkomplizierte Beurteilung von Teilen oder des gesamten Schluckablaufs ermöglicht werden. Besonders vorteilhaft ist, dass die Beurteilung des Schluckvorgangs bereits während des Schluckablaufs verfügbar ist. Die Messung läuft besonders schnell ab, wodurch sich die Anwendung um ein Vielfaches erleichtert, da beispielsweise kein Fachpersonal erforderlich ist, um Röntgenbilder auszuwerten.
Mit dem neuen Messsystem ist es möglich, die entscheidende Phase beim Schluckvorgang, den Verschluss des Kehlkopfes, und damit den Schutz der unteren Atemwege zu beurteilen. Vorteilhaft ist, dass mit der erfindungsgemäßen Verwendung die Beurteilung des Atemwegsverschlusses auf einfache Art möglich ist, ohne dass der Patient einem Sicherheitsrisiko beispielsweise Röntgenstrahlen ausgesetzt wird. Eine Gefährdung des Patienten ist durch das neue Messsystem ausgeschlossen.
Die einfache Handhabung ermöglicht einen Einsatz des Messsystems, der nicht von Fachpersonal vorgenommen oder betreut werden muss. Dadurch verringern sich die Kosten für die Anwendungen erheblich.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Messungen immer und sofort erfolgen können. Eine Vorbereitung, wie z. B. das Schlucken von Kontrastmittel, ist nicht
erforderlich. Die detektierte Bioimpedanzänderung kann mit Kontrollwerten verglichen werden. So können beispielsweise auch eigene Fortschritte beurteilt werden.
Bevorzugt ist die Verwendung des Messsystems, wenn der Knorpel, der zumindest teilweise einen Hohlraum bildet, mit einer Schleimhaut beschichtet ist. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem teilweise oder vollständig von Knorpel umgebenen Hohlraum um einen Kehlkopf. Durch diese Ausführungsform kann das Eindringen von nicht gasförmigen Stoffen in den Kehlkopf bis zu den Stimmlippen (Penetration) und/oder der Durchtritt von nicht gasförmigen Stoffen durch den Kehlkopf (Aspiration) bestimmt werden.
Nicht gasförmige Stoffe, deren Durchtritt mit dem Messsystem bestimmt werden kann, können sowohl körpereigene Sekrete z. B. Speichel, als auch Fremdkörper sein. Es kann sich dabei um Flüssigkeiten handeln, sodass mit der Verwendung des Messsystems beispielsweise das Trinken kontrolliert werden kann. Es kann auch der Durchtritt von Feststoffen, beispielsweise Nahrung bestimmt werden. Schon kleine Krümel, die in die Luftröhre gelangen, können schwerwiegende Folgen haben, wenn der Patient nicht in der Lage ist, diese sofort, beispielsweise durch Husten, zu entfernen.
Da der Kehlkopf den Übergang vom Rachen zur Luftröhre bildet, stellte er die früheste Stelle dar, um das Entstehen einer Aspiration und/oder Penetration festzustellen. Eine Aspiration und/oder Penetration kann entstehen, wenn der Kehlkopf während des Schluckvorgangs den Kehlkopfeingang nicht vollständig verschließt. Durch die Verwendung des Messsystems im Sinne der Erfindung kann demnach nicht nur die Aspiration bzw. Penetration selbst bestimmt werden, sondern schon am Schluckverhalten von Patienten beurteilt werden, ob die Gefahr einer Aspiration und/oder Penetration besteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Messsystems zur Bestimmung bzw. Diagnose von Aspiration verwendet. Eine Aspiration kann lebensbedrohliche Folgen haben, weshalb es besonders wichtig ist, diese schnell zu erkennen. So kann beurteilt werden, ob ein Patient in der Lage ist Nahrung aufzunehmen oder ob eine künstliche Ernährung notwendig ist. Bisher musste diese Einschätzung oft nach Gefühl vorgenommen werden, da die nötigen Messmethoden nur durch einen Arzt durchgeführt werden konnten und daher in zahlreichen Einrichtungen (z. B.
Pflegeheimen) nicht ausreichend zur Verfügung standen. Das Messsystem gemäß der Erfindung muss bei seiner transkutanen Verwendung nicht von einem Arzt eingesetzt werden, da es nicht invasiv und besonders einfach anwendbar ist. Durch die neue Methode wird es möglich, ohne erheblichen technischen Aufwand oder gesundheitsgefährdende Untersuchungen wie z. B. Röntgen den lebensgefährlichen Übertritt von Flüssigkeiten, Speichel oder Nahrung in die Luftröhre zu erfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Messsystems zur Bestimmung von Penetration verwendet. Bei einer Penetration dringen nicht gasförmige Stoffe in die oberen Atemwege ein. Die Bestimmung einer Penetration kann daher dazu verwendet werden, um den Schluckablauf zu kontrollieren und die Gefahr einer möglichen Aspiration frühzeitig zu erkennen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung des Messsystems, wobei die Änderung der Bioimpedanz während der Annäherung von Kehlkopfs und Zungenbein bestimmt wird. Es war völlig überraschend, dass die Annäherung von Kehlkopf und Zungenbein zu einer mit der erfindungsgemäßen Verwendung des Messsystems messbaren Änderung der Bioimpedanz im Hals führt. Dies unterscheidet die Erfindung von bisher bekannten Bl-Messverfahren. Somit kann die entscheidende Phase des Schluckvorgangs - nämlich der Verschluss der Atemwege durch die Annäherung von Kehlkopf und Zungenbein - mit dem erfindungsgemäßen Messsystem beurteilt werden.
Weiterhin bevorzugt ist die Verwendung des Messsystems, wobei
• die Spannungsmesselemente jeweils in einer Spannungsmesselektrode angeordnet sind und • die Elemente zum Applizieren eines Stroms jeweils in einer
Stromelektrode angeordnet sind.
Diese Ausführungsform kann sowohl transkutan, subkutan, intratracheal als auch intraluminal eingesetzt werden. Der Vorteil dieser Verwendung liegt darin, dass das System besonders genaue Werte liefert und ohne großen Aufwand an die Anatomie jedes Patienten angepasst werden kann.
Es gibt insbesondere zwei mögliche Verfahren um Bl zu messen. Bei der 2- Elektroden-Methode wird die Spannung direkt über die Stromelektroden gemessen. Dabei wird der Spannungsabfall über dem Elektroden-Haut-Kontakt mit gemessen. Der Spannungsabfall entsteht durch den Stromfluss, der über die Stromelektroden in den Patienten eingeprägt wird. Dieser Widerstand ist zeitvariant und führt damit zu einem Messfehler. Ein solch unerwünschter Effekt kann durch die 4-Elektroden- Methode vermieden werden. Hierbei wird die Spannung über zusätzliche Elektroden gemessen. Da ein vernachlässigender Strom durch die Spannungselektroden fließt, kommt es auch zu keinem störenden zeitvarianten Spannungsabfall aufgrund des Elektroden-Haut-Kontakts. Die bevorzugte Ausführungsform des Messsystems unterstützt beide Methoden.
Überraschenderweise kann das Messsystems auch dafür verwendet werden, die Annäherung von Kehlkopf und Zungenbein und eine Aspiration und/oder Penetration gleichzeitig zu bestimmen. Schließt der Kehlkopf während des Schluckvorgangs nicht korrekt, so kann es zu einer Aspiration kommen. Aus diesem Grund können sich Schluckstörungen wie die Dysphagie und Aspiration bzw. Penetration gegenseitig bedingen. Eine gleichzeitige Beurteilung kann daher vorteilhaft sein. Diese Verwendung ist besonders für die Beurteilung des Schluckverhaltens und/oder die Diagnose, Therapie oder Prävention einer Aspiration, Penetration oder und/oder Dysphagie geeignet, da sowohl der suffiziente Verschluss des Kehlkopfes beim Schluckvorgang, als auch der Durchtritt von nicht gasförmigen Stoffen durch den Kehlkopf erfasst werden können. Das Messsystem ist den bekannten Systemen überlegen, da auf besonders unkomplizierte Weise, sowohl die Schluckstörungen als auch Aspirationen oder Penetrationen erkannt werden können. Mit dem Messsystem der Erfindung kann also sowohl eine Prädestination für Aspiration wie auch die Aspiration selbst erkannt werden.
Es kann vorteilhaft sein, für diese Verwendung des Messsystems zwei Stromquellen einzusetzen. Dabei müssen sich diese im Frequenzbereich unterscheiden, damit die beiden Bl-Messverfahren sich nicht gegenseitig beeinflussen. Vorzugsweise wird eine Bioimpedanzmessung bei 50 kHz und die andere Bioimpedanzmessung vorzugsweise bei 100 kHz durchgeführt.
Durch die gesicherte Korrelation zwischen Bl-Änderung und Larynx-Hyoid-Abstand ist eine automatisierte Bewertung des Schluckvorgang möglich, die zur optischen Darstellung oder Steuerung weiterer Geräte (Bildschirmdarstellung, Stimulatoren)
herangezogen werden kann. Hierdurch ergeben sich völlig neue Möglichkeiten in der Diagnose, Therapie und Prävention von Schluckstörungen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind für die Verwendung des Messsystems die Stromelektroden beidseitig auf dem Musculus stemocleidomastoideus in Höhe des Unterkiefers und/oder auf dem Schildknorpel in Höhe oder unterhalb oder oberhalb der Stimmbandebene angeordnet.
Diese Positionen haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da besonders genaue Messwerte erzielt werden konnten.
Die Anordnung der Stromelektroden beidseitig auf dem Musculus stemocleidomastoideus in Höhe des Unterkiefers ist besonders geeignet für die Verwendung des Messsystems zur Bestimmung des Verschlusses der Atemwege während des Schluckvorgangs. Überraschenderweise sind diese Positionen ebenfalls besonders vorteilhaft für die Verwendung des Messsystems zur gleichzeitigen Beurteilung des Verschlusses der Atemwege während des Schluckvorgangs und der Bestimmung einer Aspiration und/oder Penetration.
Die Anordnung der Stromelektroden auf dem Schildknorpel in Höhe oder unterhalb der Stimmbandebene zeigte sich vorteilhaft für die Verwendung des Messsystems zur Bestimmung einer Aspiration. Eine Penetration konnte besonders gut detektiert werden, wenn die Stromelektroden auf dem Schildknorpel oberhalb der Stimmbandebene angeordnet wurden.
Besonders bevorzugt ist außerdem die Verwendung des Messsystems, wobei die Spannungsmesselektroden beidseitig zwischen Zungenbein und Schildknorpel vor dem Musculus stemocleidomastoideus und/oder auf dem Schildknorpel in Höhe oder unterhalb oder oberhalb der Stimmbandebene angeordnet sind. Es hat sich gezeigt, dass die Änderung der Bioimpedanz während der Annäherung von Kehlkopf und hinterem Zungenbein besonders gut detektiert werden kann, wenn die Spannungsmesselektroden beidseitig zwischen Zungenbein und Schildknorpel vor dem Musculus stemocleidomastoideus angeordnet sind.
Für die Bestimmung einer Aspiration hat sich die Anordnung der Spannungsmesselektroden auf dem Schildknorpel in Höhe oder unterhalb der Stimmbandebene als besonders geeignet erwiesen. Durch die Anordnung der Spannungsmesselektroden auf dem Schildknorpel oberhalb der Stimmbandebene
kann die Bioimpedanzänderung während einer Penetration besonders vorteilhaft erfasst werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung des Messsystems, wobei jeweils ein Spannungsmesselement und ein Element zum Applizieren eines Stroms gemeinsam in einer Elektrode angeordnet sind. Dieses Messsystem kann transkutan, subkutan, intratracheal oder intraluminal eingesetzt werden. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Anwendung für den Patienten besonders angenehm ist und als wenig störend empfunden wird. Durch den kompakten Aufbau ist das System mobil anwendbar, kann einfach transportiert werden und kann besonders leicht von den Patienten selbst angewendet werden.
Diese Ausführungsform ist außerdem vorteilhaft für Anwendungen bei denen eine dauerhafte Detektion, beispielsweise die Detektion des Durchtritts von Speichel, erforderlich ist. Die Reduktion der Anzahl an notwendigen Elektroden eignet sich besonders für eine subkutane, intratracheale oder intraluminale Anwendung, da das Messsystem schonender angebracht werden kann und nicht als schmerzhaft oder störend empfunden wird.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Elektroden, jeweils umfassend ein Spannungsmesselement und ein Element zum Applizieren eines Stroms, beidseitig vor dem Musculus stemocleidomastoideus zwischen Zungenbein und Schildknorpel oder beidseitig auf dem Schildknorpel in Höhe oder unterhalb oder oberhalb der Stimmbandebene angeordnet. Diese Anordnung eignet sich besonders gut, um den Durchtritt bzw. das Eindringen von nicht gasförmigen Stoffen durch den Kehlkopf zu erfassen. Überraschenderweise ermöglicht diese Anordnung auch die Detektion von besonders kleinen Volumina, sodass auch der Durchtritt von geringen Mengen an Flüssigkeit oder Krümel erkannt werden kann.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen wird eine Aspiration durch eine der folgenden Anordnungen der Elektroden bestimmt:
Es werden vier Elektroden (zwei Stromelektroden und zwei Spannungsmesselektroden) transkutan im Wesentlichen in einer Linie beidseitig auf dem Schildknorpel in Höhe oder unterhalb der
Stimmbandebene angebracht. Für eine besonders exakte Messung ist dabei bevorzugt, dass die beiden äußeren Elektroden Stromelektroden sind.
Es werden zwei Elektroden, jeweils umfassend ein Spannungsmesselement und ein Element zum Applizieren eines Stroms, transkutan beidseitig auf dem Schildknorpel in Höhe oder unterhalb der Stimmbandebene angebracht.
Es werden zwei Strom- und zwei Spannungsmesselektroden subkutan in Höhe oder unterhalb der Stimmbandebene auf, im oder durch den
Schildknorpel hindurch angebracht, wobei die beiden äußeren Elektroden vorzugsweise Stromelektroden sind.
Es werden zwei Elektroden, jeweils umfassend ein Spannungsmesselement und ein Element zum Applizieren eines Stroms, subkutan auf, im oder durch den Schildknorpel hindurch in Höhe oder unterhalb der Stimmbandebene angebracht.
Zwei Stromelektroden befindet sich an oder in einer Trachealkanüle, während zwei Spannungsmesselektroden in Höhe oder unterhalb der Stimmbandebene transkutan auf dem Schildknorpel oder subkutan auf, im oder durch den Schildknorpel hindurch angebracht werden.
Zwei Elektroden, jeweils umfassend ein Spannungsmesselement und ein Element zum Applizieren eines Stroms, finden sich an einer Trachealkanüle.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen wird eine Penetration durch eine der folgenden Anordnungen der Elektroden bestimmt: Es werden vier Elektroden (zwei Stromelektroden und zwei
Spannungsmesselektroden) transkutan im Wesentlichen in einer Linie beidseitig auf dem Schildknorpel oberhalb der Stimmbandebene angebracht. Für eine besonders exakte Messung ist dabei bevorzugt, dass die beiden äußeren Elektroden Stromelektroden sind. Es werden zwei Elektroden, jeweils umfassend ein Spannungsmesselement und ein Element zum Applizieren eines Stroms, transkutan beidseitig auf dem Schildknorpel oberhalb der Stimmbandebene angebracht.
Es werden zwei Strom- und zwei Spannungsmesselektroden subkutan oberhalb der Stimmbandebene auf, im oder durch den Schildknorpel hindurch angebracht, wobei die beiden äußeren Elektroden vorzugsweise
Stromelektroden sind.
Es werden zwei Elektroden, jeweils umfassend ein Spannungsmesselement und ein Element zum Applizieren eines Stroms, subkutan auf, im oder durch den Schildknorpel hindurch oberhalb der Stimmbandebene angebracht.
Zwei Stromelektroden befindet sich an oder in einer Trachealkanüle, während zwei Spannungsmesselektroden oberhalb der Stimmbandebene transkutan auf dem Schildknorpel oder subkutan auf, im oder durch den Schildknorpel hindurch angebracht werden.
Zwei Elektroden, jeweils umfassend ein Spannungsmesselement und ein Element zum Applizieren eines Stroms, finden sich an einer Trachealkanüle. Kanüle/Tubus und Sonde sollen insbesondere zur Verwendung kommen, wenn sie schon vorhanden sind. Vorteilhafterweise können so schon vorhandene Dinge im Hals zur Anwendung kommen. Es sind auch Anwendung bei alleiniger Messung über die Kanüle möglich (z.B. Messung der Aspiration bei liegender Kanüle oder Tubus; Vorbeifluss trotz Kanüle).
In besonders bevorzugten Ausführungsformen wird der Schluckvorgang, bevorzugt die Annäherung von Kehlkopf und Zungenbein durch eine der folgenden Anordnungen der Elektroden beurteilt:
Die Stromelektroden werden beidseitig transkutan auf dem Musculus stemocleidomastoideus in Höhe des Unterkieferwinkels angebracht, während die Spannungsmesselektroden beidseitig zwischen Zungenbein und Schildknorpel vor dem Musculus stemocleidomastoideus angebracht werden.
Die Elektroden, jeweils umfassend ein Spannungsmesselement und ein Element zum Applizieren eines Stroms, werden beidseitig transkutan, seitlich am Hals vor dem Musculus stemocleidomastoideus zwischen Zungenbein und Schildknorpel angebracht.
Die Stromelektroden werden beidseitig subkutan auf dem Musculus stemocleidomastoideus in Höhe des Unterkieferwinkels angebracht, während die Spannungsmesselektroden subkutan in Höhe der Vallecula epiglottica angebracht werden.
Die Elektroden, jeweils umfassend ein Spannungsmesselement und ein Element zum Applizieren eines Stroms, werden subkutan in der Höhe der Vallecula epiglottica angebracht.
Zwei Stromelektrode finden sich an einer Sonde, die sich im Rachen befindet, während die beiden Spannungsmesselektroden transkutan zwischen Zungenbein und Schildknorpel oder subkutan in Höhe der Vallecula epiglottica angebracht werden.
Von den Elektroden, jeweils umfassend ein Spannungsmesselement und ein Element zum Applizieren eines Stromes, befindet sich eine Elektrode an einer Sonde, die sich im Rachen befindet, während die andere Elektrode subkutan zwischen Zungenbein und Schildknorpel oder subkutan in Höhe der Vallecula epiglottica angebracht ist.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen wird der Schluckvorgang, bevorzugt die Annäherung von Kehlkopf und Zungenbein beurteilt, während gleichzeitig das Auftreten einer Aspiration und/oder Penetration durch eine der folgenden Anordnungen der Elektroden bestimmt wird:
Wird eine Messkonfiguration mit nur einer Stromquelle verwendet, werden zwei Transferbioimpedanzen bezüglich dieser Stromquelle gemessen.
Die Stromelektroden werden beidseitig transkutan auf dem Musculus stemocleidomastoideus in Höhe des Unterkieferwinkels angebracht, während zwei Spannungsmesselektroden beidseitig transkutan zwischen Zungenbein und Schildknorpel vor dem Musculus stemocleidomastoideus und zwei weitere Spannungsmesselektroden transkutan beidseitig auf dem Schildknorpel in Höhe oder unterhalb oder oberhalb der Stimmbandebene angebracht werden.
Die Stromelektroden werden beidseitig subkutan auf dem Musculus stemocleidomastoideus in Höhe des Unterkieferwinkels angebracht, während zwei Spannungsmesselektroden subkutan in Höhe der Vallecula epiglottica und zwei weitere Spannungsmesselektroden subkutan in Höhe oder unterhalb oder oberhalb der Stimmbandebene angebracht werden.
Die Stromelektroden finden sich auf oder in einer pharyngealen Sonde oder auf oder in einer Trachealkanüle, während zwei Spannungsmesselektroden
subkutan in Höhe der Vallecula epiglottica und zwei weitere Spannungsmesselektroden subkutan in Höhe oder unterhalb oder oberhalb der Stimmbandebene angebracht werden.
Es können auch alle zuvor aufgeführten Anordnungen zur Beurteilung des Schluckvorgangs mit allen genannten Anordnungen zur Bestimmung einer
Aspiration bzw. einer Penetration kombiniert werden, wobei eine Bioimpedanzmessung vorzugsweise bei 50 kHz und die andere Bioimpedanzmessung vorzugsweise bei 100 kHz durchgeführt wird. Somit wird vorteilhafterweise verhindert, dass sich die beiden Bl-Messverfahren gegenseitig beeinflussen und somit das Messergebnis verfälschen.
Die betreffenden Ausdrücke haben in dem betreffenden Fachgebiet eine allgemein anerkannte Bedeutung, sodass der Fachmann in der Lage ist, die oben genannten Verwendungen des Messsystems umzusetzen.
Die hier genannten Positionen sind besonders geeignet, um exakte Messwerte zu erhalten, da große Amplituden erzielt werden können. Außerdem werden mit den genannten Messanordnungen keine falsch-positiven oder falsch-negativen Ergebnisse generiert. Die Positionen eignen sich außerdem gut für die genannten Anwendungen, da die Elektroden in unkomplizierter Weise an die entsprechenden Stellen angebracht werden können und durch den Schluckvorgang oder Atembewegungen nicht verrutschen. Der Fachmann versteht die technische Lehre der vorliegenden Erfindung dahingehend, dass je nach Geschlecht, Größe, Gewicht und Alter, die Anatomie der Patienten eine leichte Veränderung der Positionen der Elektroden erfordern kann. Der Fachmann ist in der Lage die Elektroden je nach den anatomischen Voraussetzungen des einzelnen Patienten so anzubringen, dass eine optimale Messung möglich ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung des Messsystems, wobei dieses zusätzlich neuromuskuläre Stimulatoren umfasst. Somit kann das Messsystem nicht nur für die Bestimmung von Schluckstörungen, Dysphagie, Aspiration und/oder Penetration eingesetzt werden, sondern ist gleichzeitig in der Lage, entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten. Zum Beispiel kann bei Auftreten einer Aspiration und/oder Penetration das Schlucken, Husten oder Räuspern durch eine entsprechende Stimulation eingeleitet werden. Die aus den Messungen gewonnen Daten können zur Regelung
von Stimulationen unterschiedlicher Art, beispielsweise elektrisch, mechanisch, chemisch (z.B. Zitronensäure), thermisch oder über Vibration genutzt werden, um den Schluckvorgang sicherer zu machen.
Möglich ist beispielsweise eine Stimulation des Musculus digastricus, Musculus geniohyoideus und/oder Musculus thyrohyoideus. Zusätzlich kann über eine Stimulation des Nervus laryngeus suerior, des Nervus vagus und/oder der Dehnungsrezeptoren der Trachea ein Hustenstoß ausgelöst werden. Die Generierung der Stimulationsimpulse erfolgt dabei durch einen mehrkanaligen Stimulator für die neuromuskuläre Stimulation. Die Methode bedeutet einen deutlichen Fortschritt in der Diagnostik einer lebensgefährlichen Aspiration. Bei der Detektion einer Aspiration wird es möglich, eine unentdeckte Aspiration („stille Aspiration"), die für einen Patienten besonders gefährlich ist, da keine Abwehrreaktionen (Husten, Räuspern) ihn schützen, zu erkennen. Durch eine getriggerte Stimulation (elektrisch, chemisch, mechanisch etc.) wird ein Auslösen des Hustens möglich. Durch die Erfindung wird nicht nur eine einfachere Detektion einer Aspiration möglich, sondern es kann zusätzlich ohne große Zeitverzögerung eine Abwehrreaktion ausgelöst werden, so dass das Risiko des Entstehens von Folgeerkrankungen deutlich minimiert wird.
Bevorzugt wird das Messsystem für die subkutane, intratracheale oder intraluminale Anwendung in Form einer Neuroprothese eingesetzt. Diese Ausführungsform ist besonders für eine dauerhafte Anwendung geeignet und erlaubt beispielsweise die eigene ständige Kontrolle des Schluckvorgangs durch den Patienten. Es war völlig überraschend, dass das Messsystem der Erfindung so gestaltet werden konnte, dass eine erfolgreiche Implantierung in einen Patienten möglich ist, ohne dass Komplikationen auftreten oder eine Beeinträchtigung des Patienten erfolgt.
Der Einsatz einer Neuroprothese für die Behandlung von Schluckstörungen ist von hervorragender klinischer Bedeutung. Der Rehabilitation von Schluckstörungen wird dadurch eine neue, zukunftweisende Perspektive eröffnet. Bis zum heutigen Zeitpunkt stehen nur wenige valide Therapieoptionen der Behandlung von neurogenen Schluckstörungen zur Verfügung. In den meisten Fällen erfolgen bei Patienten mit einer schwerwiegenden Schluckstörung nach der Diagnose die Anlage einer Trachealkanüle zu Minimierung der Aspiration sowie die Verwendung einer PEG (Perkutane endoskopische Gastrostomie) zur Sicherung der Ernährung.
Im Weiteren ist eine intensive, langandauernde Rehabilitation mit Ungewissem Therapieausgang notwendig. Dieser Prozess nimmt in vielen Fällen Jahre in Anspruch. Dabei ist der Patient in dieser Zeit beständig auf eine 24-Stunden Betreuung, Rehabilitation und medizinische Hilfe angewiesen. Dies ist eine erhebliche Belastung für Patienten, Angehörige und Kostenträger. Durch die unterstützenden Maßnahmen einer geregelten Stimulation im Rahmen einer Neuroprothese gelingt es diesen Verlauf zu verändern und zu verkürzen, was für die Patienten eine deutliche Verminderung ihrer Behinderungen, eine Verbesserung ihrer Lebensqualität und eine erhebliche Einsparung für die Kostenträger bedeutet. Eine bevorzugte Ausgestaltung eines Messsystems im Sinne der Erfindung ist in Abbildung 2 dargestellt. Um den Mess-Verstärker vor den hohen Spannungen der Stimulationsimpulse zu schützen, wird dessen Eingang geschützt. Der Schutz kann durch zu den Stimulationsimpulsen getriggerten Schaltern, Dioden oder ähnliches erfolgen. Vorzugsweise wird eine Kombination aus Widerständen und Dioden eingesetzt. Vorzugsweise werden Widerstände jeweils am Eingang des
Messverstärkers platziert, gefolgt von Dioden, welche die hohen Spannungsabfälle an den Spannungselektroden ableiten können. Dieser Schutz verhindert zusätzlich gefährliche Ableitströme zum Patienten. Der Ausgang der Stromquelle wird durch Dioden geschützt, welche die hohen Spannungsabfälle an den Stromelektroden ableiten können.
Das System wurde zusätzlich für den Einsatz mit neuromuskulären Stimulatoren ausgelegt. Solche Stimulationssysteme werden zur Therapie von Schluckstörungen oder zur neuroprothetischen Versorgung von Dysphagiepatienten eingesetzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung des Messsystems zur Herstellung eines Mittels zur Beurteilung des Schluckvorgangs, zur Unterstützung der Therapie bei Schluckstörungen und/oder zur Diagnose von Veränderungen im Schluckablauf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung des Messsystems zur Herstellung eines Mittels zur Diagnose, Therapie und/oder Prävention von Aspiration, Penetration und/oder Dysphagie.
Bevorzugt ist die Verwendung eines Messsystems mit einer Frequenz von 25 kHz bis 200 kHz, bevorzugt 50 kHz oder 100 kHz.
Außerdem bevorzugt ist die Verwendung eines Bandpassfilters. Hierdurch können Störartefakte entfernt werden und die Messfrequenzen isoliert werden.
Bevorzugt wird der Bandpassfilter nach dem Messverstärker eingesetzt. Störartefakte auf den Spannungsmesselementen, die durch Muskelaktionspotentiale und Kabelbewegungen verursacht werden können, lassen sich leicht mittels des Bandpasses entfernen, da die Bl-Änderungen in der amplitudenmodulierten Spannung in einem engen Frequenzbereich um die gewählte Messfrequenz enthalten sind.
Ferner ist das Messverfahren robuster gegenüber externen Störungen und weist eine höhere zeitliche Auflösung auf als beispielsweise die Elektrotomographie und mehrkanalige Elektroglottographie.
Außerdem bevorzugt ist die Verwendung des Messsystems zur EMG Messung, wobei ein Tiefpassfilter mit bevorzugt 12 kHz verwendet wird. Durch den Tiefpassfilter können die Messfrequenz isoliert werden und somit Störartefakte entfernt werden. Bevorzugt wird der Tiefpassfilter nach dem Messverstärker eingesetzt. Die Bl-Messspannungen auf den Spannungsmesselementen, die durch die Stromquelle verursacht werden können, lassen sich leicht mittels des Tiefpasses, entfernen, da die Muskelaktionspotentiale in der gewählten Messfrequenz enthalten sind. Durch das EMG kann die vorhandene Muskelaktivität während des Schluckens gemessen werden und daraus weitere Informationen für die Beurteilung des Schluckvorgangs gewonnen werden. Durch die gleichzeitige Messung an den Spannungselektroden müssen keine zusätzlichen Elektroden verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung, wobei mindestens eine differentielle Stromquelle verwendet wird, die die schwebende Last symmetrisch ansteuert, die Gleichtaktstörungen minimiert, bevorzugt unterdrückt, die im Wesentlichen keinen Gleichstromanteil zulässt und robust gegenüber Erdungen der Last gegen Masse ist. Diese Ausführung ist vorteilhaft, da sie Gleichströme bei der Messung und Messfehler durch Berührungen des Patienten im Wesentlichen verhindert und robust gegenüber Erdungen der Last gegen Masse ist. Besonders bevorzugt wird eine Stromquelle gemäß DE 601 25 601 T2 verwendet. Die DE 601 25 601 T2 ist in den Offenbarungsgehalt dieser Erfindung mit aufgenommen.
Außerdem bevorzugt ist die Verwendung einer Gleichstrombarriere zum Patienten. Bevorzugt wird die Gleichstrombarriere an beide Ausgänge der Stromquelle eingesetzt. Bevorzugt wird die Gleichstrombarriere nach den Dioden zum Überspannungsschutz eingesetzt. In der bevorzugten Ausführungsform werden als Gleichstrombarriere Kondensatoren, vorzugsweise Y1 -Kondensatoren, eingesetzt, e. Weiterhin bevorzugt ist eine komplette galvanische Isolierung jeder einzelnen differentiellen Stromquelle.
Die schaltungstechnische Realisierung der Bl-Messung vereinfacht sich, da nur der sich ändernde Betrag der Bl bestimmt werden muss. Dessen Verlauf kann aus der Einhüllenden der gemessenen Spannung gewonnen werden. Weiterhin bevorzugt ist die Verwendung des Messsystems, wobei durch Amplitudenmodulation, vorzugsweise mittels eines Hüllkurvendetektors, der Betrag der Bioimpedanz bestimmt wird.
Durch die Regelung von zwei Stromflüssen über beide Stromelektroden können einige Probleme aus dem Stand der Technik verhindert werden. Das Berühren des Patienten, während der Messung, führt zwar auch zu einem Stromfluss über den Therapeuten, der aber durch Nachregelung des Stromflusses ausgeglichen wird, sodass eine große Fehlerquelle ausgeschaltet werden konnte.
Für transkutane Messungen ist die 4-Elektroden-Methode zu bevorzugen, um einen Spannungsabfall der sich ändernden Elektroden-Haut-Impedanz und den damit verbundenen Messfehler zu vermeiden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung des Messsystems, wobei die Änderung der Bioimpedanz optisch dargestellt wird, bevorzugt auf einem Monitor. Die aus den Messwerten gewonnenen Daten können so zur optischen Darstellung genutzt werden, um den Patienten bei der Durchführung von Übungen im Rahmen einer Therapie zu unterstützen. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da dadurch eine Kontrolle ermöglicht wird, welche nicht von einem Arzt oder Fachpersonal beaufsichtigt werden muss. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann ein Referenzgenerator („right leg drive") verwendet werden. Diese Schaltung sorgt dafür, dass kapazitiv eingekoppelte Gleichtaktstörungen verhindert oder zumindest vermindert werden.
Vorteilhafterweise kann somit alternativ die Messung ohne Referenzelektrode ausgeführt werden, wenn stattdessen eine aktive Schaltung zur Gleichtaktverminderung an den Eingängen der Spannungsmessschaltung aktiviert wird. Um die Kapazität des Messkabels zu verringern wird das Prinzip des „active shielding" angewandt. Hierbei wird aktiv eine Schirmspannung erzeugt und an den Kabelschirm der Spannungsmesselemente angelegt.
Demgemäß betrifft die Erfindung auch ein Messsystem zur Verwendung für die Beurteilung eines Schluckvorgangs umfassend
• 2 Elemente zum Applizieren eines Stroms, wobei der Strom in die Halsregion appliziert wird und eine Änderung der Bioimpedanz
• durch 2 Spannungsmesselemente für
(i) die Bestimmung eines Verschlusses der Atemwege während des Schluckvorgangs und/oder • durch 2 Spannungsmesselemente für
(ii) die Bestimmung des Durchtritts von nicht gasförmigen Stoffen durch einen teilweise oder vollständig von Knorpel umgebenen Hohlraum detektiert wird. Die obigen Ausführungen für die Verwendung des Systems gelten auch für das System zur Verwendung für die Beurteilung eines Schluckvorgangs.
Weitere Vorteile der Erfindung sind:
• Einfache Handhabung
• Geringe Gefährdung des Patienten • Sichere Auswertung
• Die Messung kann 24 Stunden und 7 Tage die Woche erfolgen.
• Mit der Bl-Messung ist eine unbeaufsichtigte Kontrolle und Erfassung des Schluckvorgangs und/oder der Aspiration möglich.
• Das System kann zur Therapiekontrolle eingesetzt werden.
Beispiele
Beispiel 1
In einer Pilotstudie wurde an zwei Patienten mit einem normalen Schluckvorgang, die sich zur Diagnostik ihrer bösartigen Erkrankung einer Röntgenuntersuchung mit einem Kontrastmittel unterziehen mussten, gleichzeitig eine Messung der Bl durchgeführt. Mittels der 4-Elektroden-Methode wurde hierbei die Änderung des Betrages der Bl gemessen. Die Spannungsmesselektroden wurden beidseitig in Höhe des Schildknorpelhinterhoms aufgeklebt. Die Einspeisung des Stroms erfolgte beidseitig über Elektroden auf dem M. sternocleidomastoideus. Abbildung 1 zeigt exemplarisch die Elektrodenpositionen / Messpunkte.
Die Amplitude des sinusförmigen Stromes betrug 0,25 mA, die Frequenz 50 kHz. Die 4-Elektroden-Messmethode mit separaten transkutanen Strom- und Spannungselektroden wurde gewählt, um einen Spannungsabfall der sich ändernden Elektroden-Haut-Impedanz und den damit verbundenen Messfehler zu vermeiden. Im Falle eines implantierten Messsystems könnte jedoch auch eine 2- Elektroden-Messanordnung zum Tragen kommen (Strom- und Messelektroden sind hier identisch).
Die in der Pilotstudie zu prüfende Hypothese lautete, ob mit der Bioimpedanzmessung eine Beurteilung des Verschlusses des Kehlkopfes möglich ist. Als Referenz für den Verschluss des Kehlkopfs wurde der Abstand zwischen dem hinteren Schildknorpel (Larynx) und dem Zungenbein (Hyoid) verwendet (siehe Abbildung 3).
In Abbildung 4 ist die Änderung des Betrages der Bioimpedanz über der Zeit dargestellt. Im Vergleich mit der zeitgleichen radiologischen Untersuchung zeigt sich, dass sich der Betrag der Bioimpedanz bei einer Annäherung der anatomischen Strukturen verringert (siehe Abbildung 5). Die Amplitude der Bl korreliert mit dem Grad des Atemwegverschlusses. Die lineare Regression von Bl-Änderung und Abstand ergab die Korrelationskoeffizienten R Proband 1=0,65 und R Proband 2=0,51.
Beispiel 2
Mittels der 4-Elektroden-Methode wurde die Änderung des Betrages der Bl an einem Rinderkehlkopf gemessen. Die Spannungsmesselektroden wurden beidseitig in Höhe der Aryknorpel in der Muskulatur befestigt. Die Einspeisung des Stroms erfolgte beidseitig über Elektroden, die in den Schildknorpel eingebracht wurden
(kein Durchtritt der Elektroden in den Hohlraum). Abbildung 6 zeigt exemplarisch die Elektrodenpositionen und die Messpunkte.
Für die Messung wurde die 4-Elektroden-Messmethode (separate Elektroden für Stromeinprägung und Spannungsmessung) verwendet. Es kann jedoch auch eine 2-Elektroden-Messanordnung zum Tragen kommen (Strom- und Messelektroden sind hier identisch).
Die Amplitude des sinusförmigen Stromes betrug 0,25 mA, die Frequenz 50 kHz.
Die zu prüfenden Hypothese lautete, ob der Durchtritt von nicht gasförmigen Stoffen durch den Kehlkopf zu einer Änderung der Bioimpedanz führt. Die Ergebnisse einer Versuchsmessreihe sind in den Abbildungen 7 bis 12 dargestellt. Es zeigt sich, dass es zu einer Änderung der Impedanz in Abhängigkeit von den gewählten Flüssigkeiten kommt. Dabei ist für die einzelnen Flüssigkeiten ein spezifisches Minimum zu beobachten, das von der lonenladung (Leitfähigkeit) der Flüssigkeit abhängig ist. Die Messkurve kehrt nach dem Übertritt der Flüssigkeiten auf den Ausgangspunkt zurück, es kommt zu keinen Summationseffekten.
Die Abbildungen 7 bis 11 zeigen den Durchtritt von Flüssigkeiten durch den Kehlkopf. Gezeigt sind die Messkurve (oben links), der aufgespannte Rinderkehlkopf (oben recht), das Videobild mit Blick in den Kehlkopf und die Bezeichnung der Flüssigkeiten (untern links), und eine schematische Darstellung der Höhe der Messpunkte (unten rechts).
Abbildung 7: Bezeichnet den Ausgangspunkt. Abbildung 8: Joghurt tritt in den Kehlkopf ein.
Abbildung 9: Joghurt findet sich in Höhe der Stimmbänder, noch oberhalb der
Messpunkte, es ist eine deutliche Änderung der Messkurve zu sehen. Abbildung 10: Der Joghurt wird mit Wasser abgespült, bei Übertritt über die
Messpunkte erreicht die Messkurve ihr Minimum
Abbildung 11 : Die Messkurve erreicht wieder ihren Ausgangspunkt, wenn der Kehlkopf leer ist.
Abbildung 12: Sichtbar ist der Durchtritt der verschiedenen Flüssigkeiten durch den
Kehlkopf (A1 Wasser, B Joghurt, A2 Wasser, C Buttermilch). Das Minimum beschreibt immer den Übertritt der Flüssigkeit über den
Messpunkt.
Bezugszeichen
10 Kehlkopfeingang
11 Stromelektroden
12 Referenzelektrode
13 Spannungselektroden
14 Trachea
Claims
1. Verwendung eines Messsystems für die Beurteilung eines Schluckvorgangs umfassend » 2 Elemente zum Applizieren eines Stroms, wobei der Strom in die Halsregion appliziert wird und eine Änderung der Bioimpedanz
• durch 2 Spannungsmesselemente für
(i) die Bestimmung eines Verschlusses der Atemwege während des Schluckvorgangs und/oder
• durch 2 Spannungsmesselemente für
(ii) die Bestimmung des Durchtritts von nicht gasförmigen Stoffen durch einen teilweise oder vollständig von Knorpel umgebenen Hohlraum detektiert wird.
2. Verwendung eines Messsystems nach Anspruch 1 , wobei der Hohlraum ein Kehlkopf ist.
3. Verwendung eines Messsystems nach Anspruch 1 oder 2 zur Bestimmung von Aspiration und/oder Penetration.
4. Verwendung eines Messsystems nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Änderung der Bioimpedanz während der Annäherung von Kehlkopfs und Zungenbein bestimmt wird.
5. Verwendung eines Messsystems nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei • die Spannungsmesselemente jeweils in einer
Spannungsmesselektrode angeordnet sind und
• die Elemente zum Applizieren eines Stroms jeweils in einer Stromelektrode angeordnet sind.
6. Verwendung eines Messsystems nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils ein Spannungsmesselement und ein Element zum Applizieren eines Stroms gemeinsam in einer Elektrode angeordnet sind.
7. Verwendung eines Messsystems nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Stromelektroden beidseitig auf dem Musculus sternocleidomastoideus in Höhe des Unterkiefers und/oder auf dem Schildknorpel in Höhe oder unterhalb oder oberhalb der Stimmbandebene angeordnet sind.
8. Verwendung eines Messsystems nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7, wobei die Spannungsmesselektroden beidseitig zwischen Zungenbein und Schildknorpel vor dem Musculus sternocleidomastoideus und/oder auf dem Schildknorpel in Höhe oder unterhalb oder oberhalb der Stimmbandebene angeordnet sind.
9. Verwendung eines Messsystems nach Anspruch 6, wobei die Elektroden beidseitig vor dem Musculus sternocleidomastoideus zwischen Zungenbein und Schildknorpel oder beidseitig auf dem Schildknorpel in Höhe oder unterhalb oder oberhalb der Stimmbandebene angeordnet sind.
10. Verwendung eines Messsystems nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche zur Diagnose von Schluckstörungen.
11. Verwendung eines Messsystems nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Frequenz von 25 kHz bis 200 kHz, bevorzugt 50 kHz oder 100 kHz verwendet wird.
12. Verwendung eines Messsystems nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei Stromquellen verwendet werden, die sich im Frequenzbereich unterscheiden.
13. Verwendung eines Messsystems nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Bandpassfilter verwendet wird, bevorzugt um Störartefakte zu entfernen und die Messfrequenz zu isolieren.
14. Verwendung eines Messsystems nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine differentielle Stromquelle verwendet wird, die die schwebende Last symmetrisch ansteuert, die Gleichtaktstörungen minimiert, bevorzugt unterdrückt, die im Wesentlichen keinen Gleichstromanteil zulässt und robust gegenüber Erdungen der Last gegen Masse ist.
15. Verwendung eines Messsystems nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, zur Herstellung eines Mittels zur Beurteilung des Schluckvorgangs, zur Unterstützung der Therapie bei Schluckstörungen und/oder zur Diagnose von Veränderungen im Schluckablauf.
16. Verwendung eines Messsystems nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, zur Herstellung eines Mittels zur Diagnose, Therapie und/oder Prävention von Aspiration, Penetration und/oder
Dysphagie.
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