WO2020030706A1 - Vorrichtung und verfahren zur überwachung eines gesundheitszustands eines patienten - Google Patents

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Hardy Baumbach
Julian Kassel
Tjalf Pirk
Inga Schellenberg
Martina BUDDE
Thomas Alexander SCHLEBUSCH
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Kardion Gmbh
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Definitions

  • the invention is based on a device or a method according to the type of the independent claims.
  • the present invention also relates to a computer program.
  • a diagnosis of the patient's state of health is carried out on the basis of many measured values.
  • the measurement results are often not precise and stable enough so that they do not allow a reliable and forward-looking assessment of the patient's health to the extent necessary or possible.
  • the object of the invention is to further improve the devices and methods known in the prior art and to provide the most precise possible recording of relevant parameters for patient monitoring and for the operation of a cardiac support system.
  • the approach presented here creates a device for monitoring a patient's state of health, the device having the following features:
  • a read-in interface for reading in a first pressure signal and a second pressure signal; and a processing unit for processing the first pressure signal and the second pressure signal to determine a processing value in order to monitor the health status of the patient on the basis of the processing value.
  • a patient's state of health can be understood to mean, for example, a parameter or an indication that describes or depicts the functionality of an organ of the patient and thereby possibly provides an indication of physical impairment now or in the future, which may also be treated requires a doctor.
  • a pressure signal can be understood to mean a value that represents a pressure in a medium.
  • the pressure signal can correspond to a blood pressure or an air pressure outside a patient.
  • a processing value can be understood to mean a value or parameter which represents or represents an indication or a degree of a patient's health condition. On the basis of this processing value, the patient's state of health can be monitored easily, stably, long-term and reliably.
  • two pressure signals can be related to one another in time or in absolute terms, in order, for example, to detect a pressure difference or a parameter of a pressure wave, for example of blood in a patient's vessel, in order to indicate an elasticity of a vessel wall or a degree of Keeping the organ of the patient functional and thus being able to monitor the patient's state of health.
  • a pressure difference or a parameter of a pressure wave for example of blood in a patient's vessel
  • the patient's state of health can be flexibly and inexpensively monitored from at least one aspect.
  • An embodiment of the approach proposed here is advantageous in which the processing unit is designed to process the first pressure signal as a blood pressure value in a heart ventricle and the second pressure signal as a blood pressure value in an aorta of the patient.
  • a blood pressure difference and / or a pulse wave velocity of a blood pulse wave or an elasticity of at least one blood vessel can be determined as the processing value in order to monitor the patient's state of health.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of using technically simple and inexpensive means as a processing value to obtain a parameter which enables a statement about the patient's state of health with high precision.
  • An embodiment of the approach proposed here is also favorable, in which the read-in interface is also designed to read in a cardiac support blood current value of an activated cardiac support system, which represents a blood flow caused by the cardiac support system.
  • the processing unit can also be designed to determine, using the cardiac support blood current value as a processing value, a power value of the heart which corresponds to a pumping power of the heart of the patient minus the cardiac support blood current value.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage, when using an activated cardiac support system, to determine a residual performance of the heart as the patient's organ to be supported and then to draw a conclusion about the current performance of the heart and any necessary medical performance To be able to estimate measures.
  • the read-in interface and the processing unit can also be designed to be arranged and operated outside the body in order to determine the processing value.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage that an energy supply the read-in interface and / or the processing unit can be designed in a technically very simple manner, so that no energy supply line has to be led into a possibly problematic location in the patient.
  • a space requirement of a unit installed in the patient can be reduced if the pressure signals are evaluated outside the patient.
  • the reading interface and / or the processing unit can be designed as units which can be arranged or arranged outside a building in which the patient is located, in particular the reading interface and / or the Processing unit are configured as units of a cloud server or a computer unit that can be contacted via an Internet connection.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of central monitoring of the patient's health, whereby algorithms for linking the pressure signals to determine the processing value can also be exchanged very quickly and easily, for example, if this is due to newer medical or physiological conditions Knowledge appears.
  • the patient can be monitored quickly and promptly and, for example, an emergency service alerted if it is detected that the patient is in a critical state of health.
  • the read-in interface and / or the processing unit can be designed to read in a first and second pressure signal at repeated time intervals and to determine a processing value, the processing unit being further configured to store the determined processing values and to compare them with one another, in particular to output an alarm signal when one or more of the processing values with respect to a threshold value are exceeded.
  • the read-in interface can also be designed to read in an ambient air pressure value as the first pressure signal, in particular that represents an ambient air pressure in the immediate vicinity of the patient, wherein the processing unit is designed to determine a blood pressure value of the patient relative to the ambient air pressure as the processing signal. For example, to determine the processing signal, ambient air pressure can be subtracted from the blood pressure sensor value.
  • the ambient air pressure in the patient's environment changes. This can be caused, for example, by the action of an air conditioning system, pressure chamber, a changed weather situation and / or geographical height, etc. on the surroundings or the surroundings of the patient. In such an embodiment, there is a possibility of falsifying the measurement result to recognize a changed ambient air pressure and, for example, to take this into account when assessing the state of health.
  • An embodiment of the approach proposed here is also conceivable, in which the processing unit is designed to output a control signal to a cardiac support system on the basis of the processing value and / or as a processing value a data transmission signal via an Internet connection to a central processing unit and / or to output a cloud server, in particular wherein the data transmission signal has at least one piece of information that was obtained from the first pressure signal and / or the second pressure signal by means of a data compression method.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of being able to react very quickly to a change in the state of health and / or a stressful situation of the patient, in order to be able to achieve a current improvement in the patient's life situation.
  • a method for monitoring a patient's state of health comprising the following steps:
  • Reading in a first pressure signal and a second pressure signal ; and processing the first pressure signal and the second pressure signal to determine a processing value to monitor the patient's health based on the processing value.
  • This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
  • the approach presented here also creates a device which is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices.
  • This embodiment variant of the invention in the form of a device can also be used to quickly and efficiently achieve the object on which the invention is based.
  • the device can have at least one computing unit for processing signals or data, at least one storage unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading sensor signals from the sensor or for outputting data. or control signals to the actuator and / or at least one communication interface for reading or outputting data which are embedded in a communication protocol.
  • the computing unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, and the storage unit can be a flash memory, an EEPROM or a magnetic storage unit.
  • the communication interface can be designed to read or output data wirelessly and / or line-bound, a communication interface which can enter or output line-bound data, for example electrically or optically insert this data from a corresponding data transmission line or output it into a corresponding data transmission line.
  • a device can be understood to mean an electrical device that processes sensor signals and outputs control and / or data signals as a function thereof.
  • the device can have an interface that can be configured in terms of hardware and / or software.
  • the interfaces can, for example, be part of a so-called system ASIC which contains a wide variety of functions of the device.
  • the interfaces are separate, integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces can be software modules which are present, for example, on a microcontroller along with other software modules.
  • a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the above described embodiments is used, in particular if the program product or program is executed on a computer or a device.
  • FIG. 1 shows a representation of a patient to whom an exemplary heart support system has been implanted, which cooperates with an exemplary embodiment of the device presented here for monitoring a patient's state of health;
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a fuss support system which is to be equipped with the pressure sensors shown in FIG. 1; 3 shows a block diagram of an exemplary compression method for streaming data, for example a blood pressure curve, into a cloud; and
  • FIG. 4 shows a flowchart of a method according to an exemplary embodiment.
  • the fibrillation support system 105 also includes a blood guide element 115, which can bring blood from a ventricle 120 of the fuzz 125 into the aorta 130 of the patient 100.
  • a first pressure sensor 135 and a second pressure sensor 140 are arranged, the first pressure sensor 135 sending a first pressure signal 145 to a device 150 for monitoring a health status of the patient 100 according to an exemplary embodiment of the here proposed approach sends.
  • the second pressure sensor 140 sends, for example, a second pressure signal 155 to the device 150.
  • the first pressure sensor 131 and the second pressure sensor 140 are arranged, for example, at a predetermined distance from one another in the blood guiding element 115 so that they, for example, the blood pressure, blood pressure fluctuations or a pulse wave of blood.
  • the first pressure sensor 135 can be configured to transmit the first pressure signal 145 to the device 150 in the form of electromagnetic waves, that is to say wirelessly.
  • the second pressure sensor 140 can also be designed to transmit the second pressure signal 155 to the device 150 wirelessly and / or in the form of electromagnetic waves.
  • the device 150 comprises a reading interface 160, by means of which the first pressure signal 145 and the second pressure signal 155 can be read.
  • the read-in pressure signals 145 and 155 are forwarded to a processing unit 165, in which a processing value 170 is determined, on the basis of which a health status of the patient 100 can then be monitored.
  • a processing value 170 can be, for example, a transit time of the pulse wave of blood between the first pressure sensor 135 and the second pressure sensor 140.
  • such a processing value 170 can also represent a parameter which represents an elasticity of vessel walls such as, for example, a wall of the aorta 130, so that using this parameter or processing value 170 then, for example, the patient's state of health with regard to the elasticity of Vessel walls can be assessed, for example in order to determine deposits or calcifications on the inner walls of the vessels.
  • the device 150 can, for example, also output a control signal 175 by which the Activate motor 110 of the cardiac support system 105 in order to be able to set the patient 100 to a desired blood pressure or one that is required for certain activities (for example climbing stairs).
  • a data transmission signal 180 (for example via an Internet connection) to a central computer unit 185 (for example in the form of a cloud Servers) is transmitted in order to enable or simplify a notification to a doctor or an evaluation of the pressure signals 145 or 155.
  • the device 150 is shown as a device that can be worn externally of the patient 100 and that can be attached, for example, to a belt of the patient 100.
  • the device 150 is designed as an integral part of the cardiac support system 105, so that the transmission of the first pressure signal 145 and / or second pressure signal 155 can be carried out by wire.
  • the energy supply to the components of the device 150 is ensured, either by means of a long-life battery or a corresponding rechargeable battery, by laying a corresponding power supply line for the device 150 or by transmitting electrical energy by means of electromagnetic fields to the device 150, which is then implanted in the patient 100.
  • the component 150 can also be divided so that the read-in interface 160 is located in an implanted control device, while the processing unit 165 is placed on the belt outside the patient, for example by a radio link.
  • one of the pressure sensors 135 or 140 can also be located outside the patient 100, for example in the Device 150, as shown in FIG. 1, may be arranged and detect an absolute air pressure, by means of which the pressure value obtained from the other pressure sensor (s), which then preferably represents a blood pressure, can then be normalized.
  • an absolute blood pressure value of the blood pressure of the patient 100 can be ensured very reliably, in which case systematic errors have been compensated for, for example, by changing the ambient air pressure of the patient 100 (for example when changing floors in a floch house, weather-based changes in air pressure or topographical altitude). This allows the patient's state of health to be determined very reliably in different environmental scenarios.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a cardiac support system 105 which is to be equipped with the pressure sensors 135 and 140 shown in FIG. 1.
  • the cardiac support system 105 can record a blood pressure curve with systole and diastole using absolute pressure sensors as pressure sensors 135 and 140.
  • One (or more) pressure sensor (s) 135 in a tip 200 of the cardiac assist system 105 can sense the pressure in the ventricle 120. If a further pressure sensor 140 is installed at the end 210 of the heart support system 105, both the aortic pressure and the differential pressure between the ventricle 120 and the aorta 130 can be determined.
  • the ambient air pressure may also be required according to one embodiment of the approach for blood pressure determination presented here. This can be provided, for example, by a separate system such as device 150 shown in FIG. 1, but also, for example, by a smartphone.
  • the pressure signals can also be processed in the control device or the device 150, as shown in FIG. 1, but also in a cloud-based data processing if the device 150 then communicates with the Cardiac support system 105 connected cloud server 185 is located.
  • the pressure signals 145 and 155 should be encrypted, for example using a cryptographic method, and sent to an extracorporeal evaluation unit such as the device 150 in accordance with FIG. 1. It is also conceivable that control signals are sent from the extracorporeal evaluation unit, such as the device 150 according to FIG. 1, to the pelvic support system 105 or components thereof, with these signals again advantageously being encrypted using a cryptographic method to protect against manipulation , With a chronic recording and evaluation of the blood pressure values, a statement can be made about the own performance of the fetus 125.
  • the possibility of determining the location of the patient 100 with a smartphone connected to the system or the device 150 offers further advantages of a cloud-based evaluation of the blood pressure values.
  • FIG. 2 thus shows a schematic illustration of a heart support system 105.
  • the tip 200 and a suction hose 210 with an inlet region 215 for the blood are in the ventricle in the implanted state. From an outlet opening 220, all other parts are in the implanted state of the fibrillation support system 105 in the aorta.
  • the motor 1 10 provides blood circulation support, the motor 1 10 in the illustration according to FIG. 2 being arranged in the aorta.
  • the “backend” 205 mentioned here and below.
  • an electrical line 230 leads to a control unit or the device 150 according to an exemplary embodiment of the approach presented here.
  • One or more absolute pressure sensors can be accommodated in the tip 200 or another area of the system (200, 215 or 210), which is located in the ventricle when implanted. This can be used to determine the blood pressure in the heart chamber.
  • the arterial blood pressure can be measured there by means of one (or more) further pressure sensor (s) 140, which is / are arranged, for example, in the aorta.
  • each part of the system in the aorta should be a possible application location for the pressure sensor (s) 140.
  • the further pressure sensor 140 could also be integrated into the back end 205 of the engine 110.
  • pressure sensors 135, 140 for example along a driveline
  • an internal and / or an external control unit for example the device 150 mentioned with reference to FIG. 1, can determine the differential pressure. This can be used, among other things, to set the engine power 110 and / or to determine the health status of the patient 100.
  • the approach presented here can therefore serve several possible types of examination of the health status of the patient 100 on the basis of a processing value 170 determined from the pressure values or pressure signals 145 or 155.
  • a processing value 170 determined from the pressure values or pressure signals 145 or 155.
  • the systolic and diastolic blood pressure in the ventricle 120 and aorta 130 can be determined. It is also conceivable to determine the differential pressure between ventricle 120 and aorta 130 and / or to evaluate the patient's own performance / activity 125.
  • the determined processing value 170 it is also possible to evaluate the elasticity of the blood vessels in the vicinity of the heart support systems 105.
  • a processing value 170 is determined which enables an evaluation of the pulse wave speed as a measure of the condition of the patient 100 or an evaluation and calibration of the pressure signals of the pressure signals 145 and / or 155 in an extracorporeal control device. It is also advantageous if long-term recording and evaluation of the blood pressure values takes place in a cloud or a central one Learning to monitor patients and possible early diagnosis of any changes in health status of patient 100 is to be avoided.
  • the approach presented here can thus also be used to determine blood pressure in patients with a non-pulsatile cardiac support system 105.
  • a normal blood pressure measurement with an upper arm cuff makes no statement about the blood pressure.
  • the speed of the pulsatile portions of the blur pumped by heart 125 can be determined and as a factor are included in the assessment of the condition of patient 100.
  • the rate of propagation of changes in the pumping power of the cardiac assist system 105 can also be taken into account here.
  • a differential pressure determination between ventricle 120 and aorta 130 can also be determined with the approach presented here.
  • a better coordinated pump output can be set and the state of the heart 125 and the cardiac support system 105 can be estimated, since, for example, the pressure output and engine output of the engine 110 can be related.
  • the pulsatile changes or reactions to changes in the pump power impressed by the remaining performance of the heart 125 can be used to draw conclusions about the remaining elasticity of the blood vessels in the area of the heart support system 105.
  • side effects of the heart support system 105 can be minimized (for example keeping the ventricular and aortic blood pressure in a physiological range).
  • long-term monitoring in an extracorporeal system or a device such as the device 150 shown in FIG. 1 or a cloud allows a trend detection via the own performance of the fetus 125 and thus an assessment of the state of health of the patient 100.
  • Long-term monitoring of the ventricular pressure data also makes it possible, according to a further exemplary embodiment, to evaluate the state of the heart 125, for example by evaluating dr / öt to determine the rise in pressure to the systole, the contractile force of the fetus 125 can be determined.
  • long-term monitoring of the end diastolic pressure could also be used as a measure of the preload of the heart 125.
  • Long-term monitoring of the pressure and motor data of the cardiac support system 105 can also be used as a measure of the remaining performance and service life of the cardiac support system 105.
  • a transmission of several or all of the values of the pressure sensors, ie the pressure signals 145 or 155, from the intracorporeal control unit as a device 150 to an external device such as the cloud can also take place in order to manipulate the pump or the cardiac support system 105 in To prevent incorrect or improper control of the pump performance (in particular to ensure high IT security or to operate the heart support system 105 as an implant in read-only mode).
  • the cloud-based solution in combination with a possible location determination of the patient 100, offers the possibility of setting more blood flow even for physically weaker patients 100 before exercise, so that stairs, for example, can be overcome more easily.
  • the height information that can be obtained from one of the pressure sensors 135 or 140 enables the support to be adapted quickly, even without a cloud connection.
  • the algorithm can possibly predict dangerous stresses on the heart 125 of the patient and warn the patient 100, for example by using specific patterns from the overall system, consisting of physiological heart muscle 125 and the heart support system 105, learned and recognized early.
  • the algorithm in the cloud can detect a possible failure of the cardiovascular system of the patient 100.
  • an ambulance can be sent to patient 100 fully automatically.
  • valuable minutes can be gained in which the rescue workers are already on the way before an accompanying person of patient 100 makes the emergency call or even before the person or patient 100 feels the life-threatening effects themselves.
  • FIG. 1 An implanted heart support system 105 is shown in simplified form in FIG. 1.
  • the system 105 from FIG. 1 is located in the heart 125. It can also be connected to a line to an intracorporeal control device or to a device corresponding to the device 150 from FIG. 1.
  • the pressure sensor is located in an extracorporeal component as device 150, as shown in FIG. 1 for the ambient pressure.
  • the sensor signal could be transmitted as the first pressure signal 145 from outside to inside, that is, from the device 150 shown in FIG. 1 to a device integrated in the heart support system 105, which is not shown explicitly in FIG. 1 for reasons of clarity is.
  • such a communication variant could enable manipulation of the internal system, ie the cardiac support system 105. If the cardiac support system 105 is designed solely for communication from the inside out, manipulation could be ruled out.
  • the blood pressure data are acquired at a sampling rate in the range from 0.1 samples per second to 1000 samples per second, advantageously at a sampling rate of 100 samples per second.
  • the complete measurement data stream is transmitted from the intracorporeal system to the extracorporeal system.
  • the measurement data can be compressed there, for example by lossy or lossless compression.
  • FIG. 3 shows a block diagram of an exemplary compression method for streaming data, for example a blood pressure curve, into a cloud.
  • redundantly designed sensors such as the pressure sensors 135 and 140 shown in FIG. 3
  • the data or the pressure signals 145 or 155 of the pressure sensors 135 or 140 can initially be in one Decorrelation unit 300 are decorrelated and / or passed through a model-based predictor 310.
  • a subsequent entropy encoder 320 compresses the residual information of the blood pressure values or the pressure signals 145 or 155 before they are transmitted, for example, as a compressed blood pressure curve 330 out of the patient 100 or into the cloud.
  • model-based compression with Predictor 320
  • Predictor 320 it is also possible to carry out spectral compression, for example by performing a discrete cosine transformation or using wavelet filter banks.
  • the blood pressure curve can be compressed and transmitted using the pressure signals in larger blocks from several seconds to minutes, or continuously as a measurement data stream for instantaneous display, for example on a doctor's terminal.
  • the measurement data stream of the (compressed and / or coded) pressure signals of the implanted sensors is already compressed in the implanted system or a fibrillation support system 105 implanted in the patient 100 in order to get the required transmission bandwidth out of the body to reduce.
  • several or all pressure sensors are designed redundantly. In this case, redundant means that at least two different or independent sensors can detect the same physiological variable. The sensor data of the redundant sensors can be transferred completely.
  • the extracorporeal system determines the fluctuation of the air pressure and compares it with a threshold value.
  • the operating mode transmission of the blood pressure curve or the extracted characteristic parameters
  • the operating mode can be selected on the basis of defined time intervals. For example, the characteristic quantities are transmitted averaged over a 5-minute interval and a detailed chronological course of the blood pressure (blood pressure curve) is transmitted every 30 minutes for one minute.
  • the choice of operating mode can be triggered by the remote system (cloud, doctor).
  • the blood pressure curve can be requested to perform further diagnostics if the extracted characteristic parameters show abnormalities. Abnormalities could, for example, be a lack of sufficient pulsatility (difference between diastolic and systolic blood pressure), which could indicate ventricular fibrillation, for example.
  • the measurement data can take place via a radio modem (for example LoRa, NB-loT, LTE, UMTS, GPRS) integrated in the device 150 or the cardiac support system.
  • a radio modem for example LoRa, NB-loT, LTE, UMTS, GPRS
  • the data connection of a portable mobile radio device for example via Bluetooth, WiFi or NFC
  • routinely collected data can first be stored in the system (advantageously the extracorporeal system) (according to the methodology of a long-term ECG / Holter ECG).
  • the transfer can take place if a defined WiFi radio network is available, at a defined time (for example, at night when it is not warm) or in the doctor's office.
  • a defined WiFi radio network for example, at night when it is not warm
  • the doctor's office if the urgency of a need for change is recognized, the more electricity-intensive WAN radio modem can be activated for external support.
  • FIG. 4 shows a flowchart of an exemplary embodiment of the approach presented here as method 400 for monitoring a patient's state of health.
  • the method 400 has a step 410 of reading in a first pressure signal and a second pressure signal and a step 420 of processing the first pressure signal and the second pressure signal to determine a processing value in order to determine the health status of the patient based on the processing value monitor. If an exemplary embodiment includes a “and / or” link between a first feature and a second feature, this is to be read in such a way that the embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and according to a further embodiment. Form has either only the first feature or only the second feature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (150) zur Überwachung eines Gesundheitszustands eines Patienten (100), wobei die Vorrichtung (150) eine Einleseschnittstelle (160) zum Einlesen eines ersten Drucksignals (145) und eines zweiten Drucksignals (155) und eine Verarbeitungseinheit (165) zur Verarbeitung des ersten Drucksignals (145) und des zweiten Drucksignals (155) aufweist, um einen Verarbeitungswert (170) zu ermitteln, um den Gesundheitszustand des Patienten (100) auf der Basis des Verarbeitungswertes (170) zu überwachen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines Gesundheitszustands eines Patienten
Beschreibung
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
In Patientenunterstützungssystemen wie beispielsweise Herzunterstützungs- systemen wird eine Diagnose des Gesundheitszustands des Patienten auf der Basis von vielen Messwerten vorgenommen. Oftmals sind hierbei jedoch die Messergebnisse nicht präzise und stabil genug, sodass sie eine zuverlässige und vorausschauende Beurteilung des Gesundheitszustands des Patienten nicht im erforderlichen oder möglichen Umfang zulassen.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren weiter zu verbessern und eine möglichst präzise Erfassung von relevanten Parametern zur Patienten- überwachung und zum Betrieb eines Herzunterstützungssystems anzugeben.
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Vor- richtung, ein Verfahren, sowie ein entsprechendes Computerprogramm ge- mäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft eine Vorrichtung zur Überwachung eines Gesundheitszustands des Patienten, wobei die Vorrichtung folgende Merk- male aufweist:
eine Einleseschnittstelle zum Einlesen eines ersten Drucksignals und ei- nes zweiten Drucksignals; und eine Verarbeitungseinheit zur Verarbeitung des ersten Drucksignals und des zweiten Drucksignals, um einen Verarbeitungswert zu ermitteln, um den Gesundheitszustand des Patienten auf der Basis des Verarbeitungs- werts zu überwachen.
Unter einem Gesundheitszustand eines Patienten kann beispielsweise ein Pa- rameter oder ein Hinweis verstanden werden, der eine Funktionsfähigkeit ei- nes Organs des Patienten beschreibt oder abbildet und hierdurch gegebenen- falls einen Hinweis auf körperliche Beeinträchtigung jetzt oder zukünftig liefert, die eventuell auch eine Behandlung durch einen Arzt erforderlich macht. Unter einem Drucksignal kann vorliegend ein Wert verstanden werden, der einen Druck in einem Medium repräsentiert. Beispielsweise kann das Drucksignal einem Blutdruck oder einen Luftdruck außerhalb eines Patienten entsprechen. Unter einem Verarbeitungswert kann vorliegend ein Wert oder Parameter ver- standen werden, die einen Hinweis oder einen Grad eines Gesundheitszustan- des des Patienten abbildet oder repräsentiert. Auf der Basis dieses Verarbei- tungswerts lässt sich der Gesundheitszustand des Patienten einfach, stabil, langfristig und zuverlässig überwachen.
Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass durch die Verar- beitung von zwei Drucksignalen, beispielsweise in der Form eines Vergleichs oder der Bildung einer Differenz sehr zuverlässig und einfach ein Gesundheits- zustand des Patienten ermittelt werden kann. Beispielsweise können zwei Drucksignale zeitlich oder absolut zueinander in Beziehung gesetzt werden, um beispielsweise eine Druckdifferenz oder ein Parameter einer Druckwelle, beispielsweise von Blut in einem Gefäß des Patienten, erfasst wird, um hier- durch einen Hinweis auf eine Elastizität einer Gefäßwand oder ein Grad der Funktionsfähigkeit eines Organs des Patienten zu halten und somit den Ge- sundheitszustand des Patienten überwachen zu können. Auf diese Weise lässt sich flexibel und kostengünstig der Gesundheitszustand des Patienten unter zumindest einem Aspekt überwachen. Von Vorteil ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die Verarbeitungseinheit ausgebildet ist, um das erste Drucksignal als ei- nen Blutdruckwert in einem Herzventrikel und das zweite Drucksignal als Blut- druckwert in einer Aorta des Patienten zu verarbeiten. Als Verarbeitungswert kann eine Blutdruckdifferenz und/oder eine Pulswellengeschwindigkeit einer Blutpulswelle oder eine Elastizität zumindest eines Blutgefäßes ermittelt wer- den, um den Gesundheitszustands des Patienten zu überwachen. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, mit technisch einfachen und kostengünstigen Mitteln als Verarbeitungswert einen Parameter zu erhalten, der mit einer hohen Präzision eine Aussage über den Gesundheitszustand des Patienten ermöglicht.
Günstig ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die Einleseschnittstelle ferner ausgebildet ist, um einen Herzunterstüt- zungsblutstromwert eines aktivierten Herzunterstützungssystems einzulesen, der einen durch das Herzunterstützungssystem bewirkten Blutfluss repräsen- tiert. Ferner kann die Verarbeitungseinheit auch ausgebildet sein, um unter Verwendung des Herzunterstützungsblutstromwerts als Verarbeitungswert ei- nen Leistungswert des Herzens zu ermitteln, der einer Pumpleistung des Her- zens des Patienten abzüglich des Herzunterstützungsblutstromwerts ent- spricht. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bie- tet den Vorteil, bei der Verwendung eines aktivierten Herzunterstützungssys- tems eine Restleistung des Herzens als zu unterstützendem Organ des Pati enten zu ermitteln und hierauf einen Rückschluss auf die aktuelle Leistungs- fähigkeit des Herzens und gegebenenfalls erforderliche medizinische Maß- nahmen abschätzen zu können.
Auch können gemäß einer anderen Ausführungsform des hier vorgeschlage- nen Ansatzes die Einleseschnittstelle und die Verarbeitungseinheit ausgebil- det sein, um außerhalb des Körpers angeordnet und betrieben zu werden, um den Verarbeitungswert zu ermitteln. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, dass eine Energieversorgung der Einleseschnittstelle und/oder der Verarbeitungseinheit technisch sehr ein- fach ausgestaltet werden kann, sodass keine Energieversorgungsleitung in eine möglicherweise problematisch zu erreichende Stelle im Patienten zu füh- ren ist. Zusätzlich kann ein Bauraumbedarf einer im Patienten verbauten Ein- heit reduziert werden, wenn eine Auswertung der Drucksignale außerhalb des Patienten durchgeführt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes können die Einleseschnittstelle und/oder die Verarbeitungseinheit als Einhei ten ausgestaltet sein, die außerhalb eines Gebäudes anordenbar oder ange- ordnet sind, in dem sich der Patient befindet, insbesondere wobei die Einlese- schnittstelle und/oder die Verarbeitungseinheit als Einheiten eines Cloud-Ser- vers oder einer mittels einer Internet-Verbindung kontaktierbaren Rechnerein- heit ausgestaltet sind. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil einer zentralen Überwachung des Gesundheitszu- standes des Patienten, wobei Algorithmen zur Verknüpfung der Drucksignale zur Ermittlung des Verarbeitungswerts beispielsweise auch sehr schnell und einfach ausgetauscht werden können, wenn dies aufgrund von neueren medi- zinischen oder physiologischen Erkenntnissen geboten erscheint. Zugleich lässt sich eine schnelle und zeitnahe Überwachung des Patienten sowie bei spielsweise eine Alarmierung eines Rettungsdienstes vornehmen, wenn er- kannt wird, dass der Patient in einem kritischen Gesundheitszustand gerät.
Um eine längerfristige Überwachung des Patienten bzw. des Gesundheitszu- stands des Patienten vornehmen zu können, kann gemäß einer weiteren Aus- führungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes die Einleseschnittstelle und/oder die Verarbeitungseinheit ausgebildet sein, um in wiederholten Zeit abständen ein erstes und zweites Drucksignal einzulesen und einen Verarbei- tungswert zu ermitteln, wobei die Verarbeitungseinheit ferner ausgebildet ist, um die ermittelten Verarbeitungswerte abzuspeichern und miteinander zu ver- gleichen, insbesondere bei einem Überschreiten eines oder mehrerer der Ver- arbeitungswerte in Bezug auf einen Schwellwert ein Alarmsignal auszugeben. Um beispielsweise einen Absolutwert des Blutdrucks im Patienten zu erhalten, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes die Einleseschnittstelle ferner ausgebildet sein, um als erstes Drucksignal ei- nen Umgebungsluftdruckwert einzulesen, insbesondere der einen Umge- bungsluftdruck in der unmittelbaren Umgebung des Patienten repräsentiert, wobei die Verarbeitungseinheit ausgebildet ist, um als Verarbeitungssignal ei- nen zum Umgebungsluftdruck relativen Blutdruckwert des Patienten zu ermit- teln. Beispielsweise kann zur Ermittlung des Verarbeitungssignals Umge- bungsluftdruck vom Blutdrucksensorwert abgezogen werden. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet beispielsweise Vorteile, wenn sich der Umgebungsluftdruck im Umfeld des Patienten ändert. Dies kann beispielsweise durch eine Einwirkung einer Klimaanlage, Druck- kammer, eine geänderte Wetterlage und/oder geografische Höhe etc. auf das Umfeld oder die Umgebung des Patienten verursacht sein Es besteht in einer solchen Ausführungsform dann eine Möglichkeit, eine Verfälschung des Mes- sergebnisses durch einen geänderten Umgebungsluftdruck zu erkennen und beispielsweise bei der Beurteilung des Gesundheitszustandes zu berücksich- tigen.
Denkbar ist weiterhin einer Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansat- zes, bei der die Verarbeitungseinheit ausgebildet ist, um auf der Basis des Verarbeitungswerts ein Ansteuersignal an ein Herzunterstützungssystem aus- zugeben und/oder als Verarbeitungswert ein Datenübertragungssignal über eine Internet-Verbindung an eine zentrale Recheneinheit und/oder einen Cloud-Server auszugeben, insbesondere wobei das Datenübertragungssignal zumindest eine Information aufweist, die mittels eines Datenkomprimierungs- verfahrens aus dem ersten Drucksignal und/oder dem zweiten Drucksignal er- halten wurde. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansat- zes bietet den Vorteil, sehr schnell auf eine Änderung des Gesundheitszu- stands und/oder eine Belastungssituation des Patienten reagieren zu können, um hierdurch eine aktuelle Verbesserung der Lebenssituation des Patienten erreichen zu können.
In einer weiteren Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes wird ein Verfahren zur Überwachung eines Gesundheitszustands des Patienten vorge- schlagen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Einlesen eines ersten Drucksignals und eines zweiten Drucksignals; und Verarbeiten des ersten Drucksignals und des zweiten Drucksignals, um einen Verarbeitungswert zu ermitteln, um den Gesundheitszustand des Patienten auf der Basis des Verarbeitungswerts zu überwachen.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entspre- chenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder ei- nem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Aus- geben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufwei- sen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzu- lesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungs- gebundene Daten einiesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einiesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle auf- weisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil ei- nes sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vor- richtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauele- menten bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnitt- steilen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller ne- ben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speicher- medium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnun- gen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Darstellung eines Patienten, dem ein beispielhaftes Herzunter- stützungssystem implantiert wurde, welches mit einem Ausfüh- rungsbeispiel der hier vorgestellten Vorrichtung zur Überwachung eines Gesundheitszustands des Patienten zusammenwirkt;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Flerzunterstützungssystems, welches mit den in der Fig. 1 dargestellten Drucksensoren ausge- rüstet werden soll; Fig. 3 ein Blockschaltbild eines exemplarischen Kompressionsverfahrens zum Streamen von Daten beispielsweise einer Blutdruckkurve in eine Cloud; und
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungs- beispiel.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vor- liegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestell- ten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzich- tet wird.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines Patienten 100, dem ein beispielhaftes Fler- zunterstützungssystem 105 implantiert wurde, welches mit einem Ausfüh- rungsbeispiel der hier vorgestellten Vorrichtung zur Überwachung eines Ge- sundheitszustands des Patienten 100 zusammenwirkt. Das Flerzunterstüt- zungssystem 105 ist in der Fig. 1 lediglich exemplarisch dargestellt, um ent- sprechende Komponenten dieses Flerzunterstützungssystems 105 näher zu beschreiben. Das Flerzunterstützungssystem 105 umfasst neben einer mit ei- nem Motor 110 angetriebene Blutpumpe sowie ein Blutführungselement 115, welches Blut aus einem Ventrikel 120 des Flerzens 125 in die Aorta 130 des Patienten 100 bringen kann. In dem Blutführungselement 115 (bzw. einem Teil davon oder daran anschließenden Teilen) ist beispielsweise ein erster Druck- sensor 135 und ein zweiter Drucksensor 140 angeordnet, wobei der erste Drucksensor 135 ein erstes Drucksignal 145 an eine Vorrichtung 150 zur Über- wachung eines Gesundheitszustands des Patienten 100 gemäß einem Aus- führungsbeispiel des hier vorgeschlagenen Ansatzes sendet. Der zweite Drucksensor 140 sendet beispielsweise ein zweites Drucksignal 155 an die Vorrichtung 150. Der erste Drucksensor 131 und der zweite Drucksensor 140 sind beispielsweise in einem vorbestimmten Abstand zueinander in dem Blut- führungselement 1 15 angeordnet, sodass sie beispielsweise den Blutdruck, Blutdruckschwankungen oder eine Pulswelle von Blut erfassen können. Der erste Drucksensor 135 kann hierbei ausgestaltet sein, das erste Drucksignal 145 in Form von elektromagnetischen Wellen, also drahtlos, an die Vorrich- tung 150 zu übersenden. Analog kann auch der zweite Drucksensor 140 aus- gestaltet sein, das zweite Drucksignal 155 drahtlos und/oder in Form von elekt- romagnetischen Wellen an die Vorrichtung 150 zu übersenden. Die Vorrich- tung 150 umfasst eine Einleseschnittstelle 160, mittels welcher das erste Drucksignal 145 und das zweite Drucksignal 155 eingelesen werden können. Die eingelesenen Drucksignale 145 und 155 werden an eine Verarbeitungs- einheit 165 weitergeleitet, in welcher ein Verarbeitungswert 170 ermittelt wird, auf dessen Basis dann ein Gesundheitszustand des Patienten 100 überwacht werden kann. Ein solcher Verarbeitungswert 170 kann beispielsweise eine Laufzeit der Pulswelle von Blut zwischen dem ersten Drucksensor 135 und zweiten Drucksensor 140 sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein solcher Ver- arbeitungswert 170 auch einen Parameter darstellen, der eine Elastizität von Gefäßwänden wie beispielsweise einer Wand der Aorta 130 repräsentiert, so- dass unter Verwendung dieses Parameters oder Verarbeitungswert 170 dann beispielsweise auch der Gesundheitszustand des Patienten hinsichtlich der Elastizität von Gefäßwänden beurteilt werden kann, beispielsweise um Abla- gerungen oder Verkalkungen an Innenwänden der Gefäße zu ermitteln.
In Abhängigkeit von dem Verarbeitungswert 170 kann beispielsweise durch die Vorrichtung 150 auch ein Ansteuersignal 175 ausgegeben werden, um den Motor 1 10 des Herzunterstützungssystems 105 anzusteuern, um dem Patien- ten 100 einen gewünschten bzw. für bestimmte Tätigkeiten (beispielsweise ei- nem Steigen einer Treppe) erforderlichen Blutdruck einstellen zu können.
Denkbar ist ferner auch, dass auf der Basis des Verarbeitungswerts 170 oder des ersten Datensignals 145 und/oder des zweiten Datensignals 155 ein Da- tenübertragungssignal 180 (beispielsweise über eine Internet-Verbindung) an eine zentrale Rechnereinheit 185 (beispielsweise in der Form eines Cloud- Servers) übertragen wird, um eine Benachrichtigung eines Arztes oder eine Auswertung der Drucksignale 145 bzw. 155 zu ermöglichen oder zu vereinfa- chen.
Die Vorrichtung 150 ist in dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als extern des Patienten 100 tragbare Vorrichtung dargestellt, die beispielsweise an einem Gürtel des Patienten 100 befestigt werden kann. Denkbar ist jedoch auch, dass die Vorrichtung 150 als integraler Bestandteil des Herzunterstützungssystems 105 ausgestaltet ist, sodass die Übertragung des ersten Drucksignals 145 und/oder zweiten Drucksignals 155 leitungsgebunden erfolgen kann. In diesem Fall ist jedoch sicherzustellen, dass die Energieversorgung der Komponenten der Vorrichtung 150 sicherge- stellt ist, entweder durch eine langlebige Batterie oder einen entsprechenden Akku, eine Verlegung einer entsprechenden Energieversorgungsleitung für die Vorrichtung 150 oder die Übertragung von elektrischer Energie mittels elekt- romagnetischer Felder zu der Vorrichtung 150, die dann im Patienten 100 im- plantiert ist. In einer weiteren Ausführungsform kann die Komponente 150 auch aufgeteilt sein, sodass die Einleseschnittstelle 160 sich in einem implan- tierten Steuergerät befindet, während die Verarbeitungseinheit 165 beispiels weise durch eine Funkverbindung gekoppelt am Gürtel außerhalb des Patien- ten platziert wird.
Wie nachfolgend noch näher ausgeführt ist, kann auch einer der Drucksenso- ren 135 oder 140 außerhalb des Patienten 100, beispielsweise in der Vorrichtung 150, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist, angeordnet sein und einen absoluten Luftdruck erfassen, mittels dessen dann eine Normierung des von dem oder den anderen Drucksensor(en) erhaltenen Druckwertes, der dann vorzugsweise einen Blutdruck repräsentiert, vorgenommen werden kann. Auf diese Weise lässt sich sehr zuverlässig ein absoluter Blutdruckwert des Blut- drucks des Patienten 100 sicherstellen, bei welchen dann systematische Feh- ler kompensiert wurden, die beispielsweise durch eine Veränderung des Um- gebungsluftdrucks des Patienten 100 (beispielsweise bei Wechsel von Stock- werken in einem Flochhaus, wetterbasierte Luftdruckänderungen oder topo- grafische Höhenlage) bedingt sind. Hierdurch lässt sich sehr zuverlässig der Gesundheitszustand des Patienten in unterschiedlichen Umgebungsszena- rien ermitteln.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Herzunterstützungssystems 105, welches mit den in der Fig. 1 dargestellten Drucksensoren 135 und 140 ausgerüstet werden soll. Das Herzunterstützungssystem 105 kann mit Abso- lutdrucksensoren als Drucksensoren 135 und 140 eine Blutdruckkurve mit Systole und Diastole aufnehmen. Ein (oder mehrere) Drucksensor(en) 135 in einer Spitze 200 des Herzunterstützungssystems 105 können den Druck im Ventrikel 120 aufnehmen. Wird ein weiterer Drucksensor 140 am Ende 210 des Herzunterstützungssystems 105 eingebaut, kann sowohl der Aortendruck als auch der Differenzdruck zwischen Ventrikel 120 und Aorta 130 bestimmt werden. Da die Messwerte der Absolutdrucksensoren als Drucksensoren 135 bzw. 140 eine Überlagerung des Blutdrucks und des barometrischen Umge- bungsluftdrucks sind, kann gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorge- stellten Ansatzes zur Blutdruckbestimmung ebenfalls der Umgebungsluftdruck benötigt werden. Dieser kann beispielsweise von einem separaten System wie der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung 150 aber auch beispielsweise durch ein Smartphone bereitgestellt werden. Die Drucksignale können im Steuerge- rät bzw. der Vorrichtung 150 entsprechend der Darstellung aus der Fig. 1 aber auch in einer Cloud-basierten Datenverarbeitung aufbereitet werden, wenn sich die Vorrichtung 150 dann in einem entsprechenden über Internet mit dem Herzunterstützungssystem 105 verbundenen Cloud-Server 185 befindet. Um eine Manipulation von Daten bzw. Steuersignalen für das Herzunterstützungs- system 105 möglichst auszuschließen, sollten die Drucksignale 145 bzw. 155 beispielsweise mittels eines kryptografi sehen Verfahrens verschlüsselt und in eine extrakorporale Auswerteeinheit wie die Vorrichtung 150 entsprechend der Fig. 1 gesendet werden. Denkbar ist ferner auch, dass Steuersignale von der extrakorporalen Auswerteeinheit wie der Vorrichtung 150 entsprechend der Fig. 1 an das Flerzunterstützungssystem 105 oder Komponenten davon ge- sendet werden, wobei hier ebenfalls wieder vorteilhafterweise diese Signale zum Schutz gegen Manipulationen mittels eines kryptografischen Verfahrens verschlüsselt werden sollten. Mit einer chronischen Aufzeichnung und Aus- wertung der Blutdruckwerte kann eine Aussage über die Eigenleistung des Flerzens 125 getroffen werden. Die Möglichkeit über eine Standortbestimmung des Patienten 100 mit einem mit dem System bzw. der Vorrichtung 150 ver- bundenen Smartphone bietet weitere Vorteile einer Cloud-basierten Auswer- tung der Blutdruckwerte.
Fig. 2 zeigt somit eine schematische Darstellung eines Herzunterstützungs- systems 105. Die Spitze 200 und ein Ansaugschlauch 210 mit einem Einlauf- bereich 215 für das Blut befinden sich im implantierten Zustand im Ventrikel. Ab einer Auslassöffnung 220 befinden sich alle weiteren Teile im implantierten Zustand des Flerzunterstützungssystems 105 in der Aorta. Der Motor 1 10 sorgt für die Blutkreislaufunterstützung, wobei der Motor 1 10 in der Darstelung gemäß der Fig. 2 in der Aorta angeordnet ist. Am distalen Ende des Motors 1 10 befindet sich das hier und im Folgenden genannte„Backend“ 205. Von dort führt eine elektrische Leitung 230 zu einer Steuereinheit bzw. der Vorrich- tung 150 gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes. In der Spitze 200 oder einem anderen Bereich des Systems (200, 215 oder 210), welcher sich im implantierten Zustand im Ventrikel befindet, kann einer oder mehrere Absolutdrucksensoren wie der Sensor 135 untergebracht sein. Damit kann der Blutdruck in der Herzkammer bestimmt werden. Durch einen (oder mehrere) weitere(n) Drucksensor(en) 140, der/die beispiels weise in der Aorta angeordet ist/sind, kann dort der arterielle Blutdruck gemes- sen werden. Grundsätzlich sollte jeder Teil des Systems in der Aorta ein mög- licher Applikationsort für den/die Drucksensoren 140 sein. Gemäß einem an- deren Ausführungsbeispiel könnte auch der weitere Drucksensor 140 in das Backend 205 des Motors 1 10 integriert werden. Durch die Verwendung von mehreren räumlich voneinander und beispielsweise zumindest teilweise im Bereich der Aorta abgesetzten Drucksensoren 135, 140 (beispielsweise ent- lang einer Driveline) kann die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Druckände- rungen / Pulswellen beobachtet werden. Werden Drucksensoren 135, 140 so- wohl im Ventrikel als auch in der Aorta verwendet, kann eine interne und/oder eine externe Steuereinheit, beispielsweise die mit Bezug zur Fig. 1 genannte Vorrichtung 150, den Differenzdruck bestimmen. Dieser kann unter anderem zur Einstellung der Motorleistung 1 10 und/oder zur Bestimmung des Gesund- heitszustands des Patienten 100 verwendet werden.
Der hier vorgestellte Ansatz kann daher unter Verwendung von zumindest zwei Drucksignalen mehreren möglichen Arten der Untersuchung des Ge- sundheitszustands des Patienten 100 anhand eines aus den Druckwerten bzw. Drucksignalen 145 bzw. 155 ermittelten Verarbeitungswertes 170 dienen. Beispielsweise kann eine Bestimmung des systolischen und diastolischen Blutdrucks in Ventrikel 120 und Aorta 130 erfolgen. Denkbar ist ferner auch eine Bestimmung des Differenzdrucks zwischen Ventrikel 120 und Aorta 130 und/oder eine Bewertung der Eigenleistung/-aktivität des Herzens 125. Auch kann unter Verwendung des ermittelten Verarbeitungswertes 170 eine Bewer- tung der Elastizität der Blutgefäße in der Umgebung des Herzunterstützungs- systems 105 erfolgen. Denkbar ist ferner auch, dass ein Verarbeitungswert 170 ermittelt wird, der eine Bewertung der Pulswellengeschwindigkeit als Maß für den Zustand des Patienten 100 oder eine Auswertung und Kalibrierung der Drucksignale der Drucksignale 145 und/oder 155 in einem extrakorporalen Steuergerät ermöglicht. Vorteilhaft ist ferner, wenn eine Langzeitaufzeichnung und -auswertung der Blutdruckwerte in einer Cloud erfolgt oder ein zentrales Lernen zur Patientenüberwachung und möglicher vorzeitiger Diagnose von eventuell auftretenden Gesundheitszustandsänderungen des Patienten 100 abzusehen ist. Besonders günstig ist ferner auch die Ermittlung eines Verar- beitungswertes 170 aus den Drucksignalen 145 und 155 zur Nutzung einer Höheninformation aus dem (Umgebungs-) Drucksensor gegebenenfalls in Kombination mit einer Aktivitäts- und Standortbestimmung des Patienten 100 zur Erstellung eines Bewegungs- und Fitnessprofils des Patienten 100, um die Regelung des Herzunterstützungssystems 105 zu verbessern, aber auch um die Sicherheit des Patienten 100 zu erhöhen.
Mit dem hier vorgestellten Ansatz kann somit auch eine Blutdruckbestimmung bei Patienten mit einem nichtpulsatilen Herzunterstützungssystem 105 vorge- nommen werden. Durch eine normale Blutdruckmessung mit einer Oberarm- manschette lässt sich keine Aussage über den Blutdruck treffen. Durch meh- rere Drucksensoren beispielsweise den Sensoren 135 im Ventrikel 120 bzw. 145 im Bereich der Aorta 130 (z. B. entlang einer Driveline) kann die Ge- schwindigkeit der pulsatilen Anteile des vom Herzen 125 gepumpten Blurs be- stimmt werden und als Faktor in die Bewertung des Zustands des Patienten 100 einfließen. Auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Änderungen in der Pumpleistung des Herzunterstützungssystems 105 kann hier berücksichtigt werden.
Auch kann mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Differenzdruckbestimmung zwischen Ventrikel 120 und Aorta 130 ermittelt werden. Dadurch kann eine besser abgestimmte Pumpenleistung eingestellt werden, sowie der Zustand des Herzes 125 und des Herzunterstützungssystems 105 abgeschätzt wer- den, da beispielsweise Druckleistung und Motorleistung des Motors 1 10 ins Verhältnis gesetzt werden können. Die durch die verbleibende Leistung des Herzes 125 aufgeprägten pulsatilen Änderungen bzw. Reaktionen auf Ände- rungen der Pumpleistung können genutzt werden, um Rückschlüsse auf die verbleibende Elastizität der Blutgefäße im Bereich des Herzunterstützungs- systems 105 zu ziehen. Ferner können auch durch die Verwendung von Schwellwerten Nebeneffekte des Herzunterstützungssystems 105 minimiert werden (beispielsweise den ventrikulären und aortalen Blutdruck in physiologischem Bereich halten). Zusätzlich erlaubt in einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansat- zes eine Langzeitüberwachung in einem extrakorporalen System bzw. einer Vorrichtung wie der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung 150 oder einer Cloud eine Trenderkennung über die Eigenleistung des Flerzens 125 und da- mit eine Einschätzung des Gesundheitszustandes des Patienten 100. Auch ermöglicht eine Langzeitüberwachung der ventrikulären Druckdaten gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eine Bewertung des Zustands des Her- zens 125, beispielsweise durch die Auswertung von dr/öt zur Ermittlung des Druckanstiegs zur Systole kann die Kontraktionskraft des Flerzens 125 ermit- telt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel könnte auch eine Langzeitüberwa- chung des enddiastolischen Druckes als Maß der Vorlast des Herzens 125 verwendet werden. Auch können eine Langzeitüberwachung der Druck- und Motordaten des Herzunterstützungssystems 105 als Maß der verbleibenden Leistungsfähigkeit und Lebensdauer des Herzunterstützungssystems 105 ver- wendet werden.
Auch kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eine Übertragung mehrerer oder aller Werte der Drucksensoren, d. h., der Drucksignale 145 bzw. 155 von der intrakorporalen Steuereinheit als Vorrichtung 150 zu einer externen Vorrichtung wie der Cloud erfolgen, um eine Manipulation der Pumpe bzw. des Herzunterstützungssystems 105 in Bezug auf eine fehlerhafte oder missbräuchliche Ansteuerung der Pumpenleistung zu verhindern (insbeson- dere um eine hohe IT-Sicherheit zu gewährleisten oder das Herzunterstüt- zungssystem 105 als Implantat im Read-Only-Modus zu betreiben). Die Cloud-basierte Lösung bietet gerade in Kombination mit einer möglichen Standortbestimmung des Patienten 100 die Möglichkeit, gerade körperlich schwächeren Patienten 100 schon vor der Belastung mehr Blutdurchfluss ein- zustellen, damit beispielsweise Treppen leichter überwunden werden können. Insbesondere die aus einem der Drucksensoren 135 bzw. 140 gewinnbare Höheninformation ermöglicht eine schnelle Anpassung der Unterstützung auch ohne Cloud-Anbindung.
Werden viele bzw. alle betreffenden Patienten 100 mit der Cloud verbunden, kann der Algorithmus möglicherweise gefährliche Belastungen für das Herz 125 der Patienten Voraussagen und den Patienten 100 warnen, beispielsweise indem spezifische Muster aus dem Gesamtsystem, bestehend aus physiolo- gischem Herzmuskel 125 und dem Herzunterstützungssystem 105, gelernt und frühzeitig erkannt werden.
Bei einer Echtzeit-Übertragung aller Daten und einer sofortigen Auswertung kann der Algorithmus in der Cloud ein mögliches Versagen des Herzkreis- laufsystems des Patienten 100 erkennen. In Kombination mit der Standortbe- stimmung kann so vollautomatisiert ein Krankenwagen zum Patienten 100 ent- sendet werden. Mit diesem System können wertvolle Minuten gewonnen wer- den, in denen die Rettungskräfte bereits auf dem Weg sind, bevor eine Be- gleitperson der Patienten 100 den Notruf absetzt oder auch bereits bevor die Person bzw. der Patient 100 die lebensbedrohlichen Auswirkungen selber spürt.
Um den absoluten Blutdruck bestimmen zu können, wird beispielsweise noch der Umgebungsluftdruck benötigt. In Fig. 1 ist ein implantiertes Herzunterstüt- zungssystem 105 vereinfacht dargestellt. Das System 105 aus Fig. 1 befindet sich im Herz 125. Es kann auch mit einer Leitung an ein intrakorporales Steu- ergerät bzw. eine der Vorrichtung 150 aus der Fig. 1 entsprechende Vorrich- tung verbunden sein. In einem extrakorporalen Bauteil als Vorrichtung 150, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, befindet sich in diesem Fall der Drucksensor für den Umgebungsdruck. Grundsätzlich ließe sich das Sensorsignal als ers- tes Drucksignal 145 von außen nach innen übertragen, also von der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung 150 zu einer in das Herzunterstützungssystem 105 integrierten Vorrichtung, die in der Fig. 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht explizit dargestellt ist. Eine solche Kommunikationsvariante könnte je- doch eine Manipulation des internen Systems, d. h. des Herzunterstützungs- systems 105 ermöglichen. Legt man das Herzunterstützungssystem 105 aus- schließlich auf eine Kommunikation von innen nach außen aus, könnte eine Manipulation ausgeschlossen werden.
Durch die Kombination aus Cloud-Auswertung, Standortbestimmung und Blut- druckdaten lassen sich Höhenprofile, Laufgeschwindigkeit und Dauer der Be- lastung des Patienten 100 sehr gut mit den jeweils aufgetretenen Blutdruck- werten synchronisieren. Eine solche Auswertung kann einem Arzt bei der Be- wertung des Gesundheitszustandes des Patienten 100 helfen.
In einem möglichen Ausführungsbeispiel werden die Blutdruckdaten mit einer Abtastrate im Bereich von 0,1 Abtastwerten pro Sekunde bis 1000 Abtastwer- ten pro Sekunde, vorteilhaft mit einer Abtastrate von 100 Abtastwerten pro Se- kunde erfasst. In einem weiteren möglichen Ausführungsbeispiel wird der komplette Messdatenstrom vom intrakorporalen System an das extrakorporale System übertragen. Dort können die Messdaten komprimiert werden, bei spielsweise durch eine verlustbehaftete oder verlustfreie Komprimierung.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines exemplarischen Kompressionsverfahrens zum Streamen von Daten beispielsweise einer Blutdruckkurve in eine Cloud. Aus Zuverlässigkeitsaspekten beispielsweise redundant ausgelegte Sensoren (wie die in der Fig. 3 dargestellten Drucksensoren 135 und 140) haben offen- sichtliche Redundanz im Datensignal, aber auch Ventrikel-, Aorta- und Umge- bungs-Luftdruck korrelieren. Um die benötigte Bandbreite der Datenübertra- gung in die Cloud zu minimieren, können die Daten bzw. die Drucksignale 145 bzw. 155 der Drucksensoren 135 bzw. 140 zunächst in einer Dekorrelationseinheit 300 dekorreliert werden und/oder durch einen modellba- sierten Predictor 310 geleitet werden. Ein anschließender Entropieencoder 320 komprimiert die Residual Information der Blutdruckwerte bzw. der Drucksignale 145 bzw. 155, bevor diese beispielsweise als komprimierte Blut druckkurve 330 aus dem Patienten 100 heraus oder in die Cloud übertragen werden.
Neben einer modellbasierten Komprimierung (mit Predictor 320), wie sie in der Fig. 3 schematisch dargestellt ist, ist auch die Ausführung einer spektralen Kompression, beispielsweise durch die Durchführung einer diskreten Cosinus- transformation oder die Verwendung von Wavelet-Filterbänken möglich.
Eine Komprimierung und Übertragung der Blutdruckkurve unter Verwendung der Drucksignale kann in größeren Blöcken von mehreren Sekunden bis Mi- nuten erfolgen oder kontinuierlich als Messdatenstrom zur verzögerungsfreien Anzeige beispielsweise auf einem Arztterminal. In einem möglichen Ausfüh- rungsbeispiel wird der Messdatenstrom der (komprimierten und/oder kodier- ten) Drucksignale der implantierten Sensoren bereits im implantierten System bzw. einem in den Patienten 100 implantierten Flerzunterstützungssystem 105 komprimiert, um die benötigte Übertragungsbandbreite aus dem Körper her- aus zu reduzieren. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind mehrere oder alle Drucksensoren redundant ausgelegt. Redundant bedeutet in diesem Fall, dass mindestens zwei unterschiedliche oder voneinander unabhängige Sen- soren die gleiche physiologische Größe erfassen können. Die Sensordaten der redundanten Sensoren können komplett übertragen werden. Darüber hin aus kann sensornah geprüft werden, ob beide Sensorwerte ausreichend iden- tisch sind (Abweichung unterhalb einer Schwelle de). Beträgt die Abweichung IP1-P2I < de, so wird nur ein Sensorwert übertragen, beispielsweise ein aus den beiden Werten gebildeter Mittelwert. Verlässt die Abweichung den de-Bereich, so wird ein Fehlercode übertragen. Im Fehlerfall können neben dem Fehler- code optional weiterhin Drucksignale übertragen werden, beispielsweise der plausiblere der beiden Drücke oder beide Drücke separat. In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden charakteristische Größen, bei- spielsweise diastolischer, systolischer und mittlerer Blutdruck aus der Blut druckkurve bereits im implantierten Herzunterstützungssystem 105 extrahiert und an das extrakorporale System übertragen. Dort findet die Kompensation des Luftdrucks und die Weiterübertragung oder Speicherung der Daten statt. Bei starker Varianz des Blutdrucks (z. B. durch starke Luftdruckschwankungen aufgrund technischer Systeme wie defekter Klimaanlagen), können die Blut- druckdaten als ungültig markiert werden. Dazu ermittelt das extrakorporale System die Fluktuation des Luftdrucks und vergleicht diese mit einem Schwell- wert.
Die Wahl des Betriebsmodus (Übertragung der Blutdruckkurve oder der extra- hierten charakteristischen Parameter) kann auf Grund von festgelegten Zeit- Intervallen erfolgen. Beispielsweise findet eine Übertragung der charakteristi- schen Größen gemittelt über ein 5-Minuten-lntervall statt und alle 30 Minuten wird für eine Minute ein detaillierter zeitlicher Verlauf des Blutdrucks (Blut- druckkurve) übertragen. Die Wahl des Betriebsmodus kann vom entfernten System (Cloud, Arzt) getriggert werden. So kann die Blutdruckkurve zur Durchführung weiterer Diagnostik angefordert werden, wenn die extrahierten charakteristischen Parameter Auffälligkeiten zeigen. Auffälligkeiten könnten beispielsweise ein Fehlen einer ausreichenden Pulsatilität (Differenz von dias- tolischem und systolischem Blutdruck) sein, was beispielsweise auf Kammer- flimmern hinweisen könnte.
Die Messdaten können über ein der Vorrichtung 150 oder dem Herzunterstüt- zungssystem integriertes Funkmodem (beispielsweise LoRa, NB-loT, LTE, UMTS, GPRS) erfolgen. Darüber hinaus ist die Nutzung der Datenverbindung eines tragbaren Mobilfunkgeräts (beispielsweise über Bluetooth, WiFi oder NFC) möglich. Ebenso können routinemäßig erhobene Daten zunächst im System (vorteilhaft dem extrakorporalen System) gespeichert werden (ent- sprechend der Methodik eines Langzeit-EKGs/Holter-EKGs). Die Übertragung der gespeicherten Daten kann bei Verfügbarkeit eines definierten WiFi-Funk- netzwerks, zu definierter Zeit (beispielsweise nachts zu Flause) oder in der Arztpraxis erfolgen. Auch hier kann bei vorliegender erkannter Dringlichkeit eines Flandlungsbedarfs das stromintensivere WAN-Funkmodem für eine so- fertige externe Unterstützung aktiviert werden.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagram eines Ausführungsbeispiels des hier vorgestell- ten Ansatzes als Verfahren 400 zur Überwachung eines Gesundheitszustands des Patienten. Das Verfahren 400 weist einen Schritt 410 des Einlesens eines ersten Drucksignals und eines zweiten Drucksignals und einen Schritt 420 des Verarbeitens des ersten Drucksignals und des zweiten Drucksignals auf, um einen Verarbeitungswert zu ermitteln, um den Gesundheitszustand des Pati- enten auf der Basis des Verarbeitungswertes zu überwachen. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder“ -Verknüpfung zwischen ei- nem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausfüh- rungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal auf- weist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (150) zur Überwachung eines Gesundheitszustands eines Patienten (100), wobei die Vorrichtung (150) folgende Merkmale auf- weist:
eine Einleseschnittstelle (160) zum Einlesen eines ersten Drucksig- nals (145) und eines zweiten Drucksignals (155); und
eine Verarbeitungseinheit (165) zur Verarbeitung des ersten Drucksignals (145) und des zweiten Drucksignals (155), um einen Verarbeitungswert (170) zu ermitteln, um den Gesundheitszustand des Patienten (100) auf der Basis des Verarbeitungswertes (170) zu überwachen.
2. Vorrichtung (150) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (165) ausgebildet ist, um das erste Drucksignal
(145) als einen Blutdruckwert in einem Herzventrikel (120) und das zweite Drucksignal (155) als Blutdruckwert in einer Aorta (130) des Pati enten (100) zu verarbeiten, wobei als Verarbeitungswert (170) eine Blut druckdifferenz und/oder eine Pulswellengeschwindigkeit einer Blutpuls- welle oder eine Elastizität zumindest eines Blutgefäßes ermittelt wird, um den Gesundheitszustand des Patienten (100) zu überwachen.
3. Vorrichtung (150) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleseschnittstelle (160) ferner ausgebildet ist, um einen Herzunterstützungsblutstromwert eines akti- vierten Herzunterstützungssystems (105) einzulesen, der einen durch das Herzunterstützungssystem (105) bewirkten Blutfluss repräsentiert, wobei die Verarbeitungseinheit (165) ferner ausgebildet ist, um unter Verwendung des Herzunterstützungsblutstromwert als Verarbeitungs- wert (170) einen Leistungswert des Herzens (125) zu ermitteln, der einer
Pumpleistung des Herzens (125) des Patienten (100) abzüglich des Her- zunterstützungsblutstromwert entspricht.
4. Vorrichtung (150) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleseschnittstelle (160) und die Verarbeitungseinheit (165) ausgebildet sind, um außerhalb des Körpers angeordnet und betrieben zu werden, um den Verarbeitungswert (170) zu ermitteln.
5. Vorrichtung (150) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleseschnittstelle (160) und/oder die Verarbeitungseinheit (165) als Einheiten ausgestaltet sind, die außer- halb eines Gebäudes anordnenbar oder angeordnet sind, in dem sich der Patient (100) befindet, insbesondere wobei die Einleseschnittstelle (160) und/oder die Verarbeitungseinheit (165) als Einheiten eines Cloud-Ser- vers oder einer mittels einer Internet-Verbindung kontaktierbaren Rech- nereinheit ausgestaltet sind.
6. Vorrichtung (150) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleseschnittstelle (160) und/oder die Verarbeitungseinheit (165) ausgebildet sind, um in wiederholten Zeit- abständen ein erstes (145) und zweites (155) Drucksignal einzulesen und einen Verarbeitungswert (170) zu ermitteln, wobei die Verarbei- tungseinheit (165) ferner ausgebildet ist, um die ermittelten Verarbei- tungswerte (170) abzuspeichern und/oder miteinander zu vergleichen, insbesondere bei einem Überschreiten eines oder mehrerer der Verar- beitungswerte (170) in Bezug auf einen Schwellwert ein Alarmsignal aus- zugeben.
7. Vorrichtung (150) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleseschnittstelle (165) ferner ausgebildet ist, um als erstes Drucksignal (145) einen Umgebungsluft- druck einzulesen, wobei die Verarbeitungseinheit (165) ausgebildet ist, um als Verarbeitungswert (170) einen zum Umgebungsluftdruck relativen Blutdruckwert des Patienten (100) zu ermitteln.
8. Vorrichtung (150) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (165) ausge- bildet ist, um auf der Basis des Verarbeitungswerts (170) ein Ansteuer- signal (175) an ein Herzunterstützungssystem (105) auszugeben und/o- der als Verarbeitungswert (170) ein Datenübertragungssignal (180) über eine Internet-Verbindung an eine zentrale Recheneinheit (185) und/oder einen Cloud-Server auszugeben, insbesondere wobei das Datenübertra- gungssignal (180) zumindest eine Information aufweist, die mittels eines Datenkomprimierungsverfahrens aus dem ersten Drucksignal (145) und/oder dem zweiten Drucksignal (155) erhalten wurde. 9. Verfahren (400) zur Überwachung eines Gesundheitszustands eines Pa- tienten (100), wobei das Verfahren (400) folgende Schritte aufweist:
Einlesen (410) eines ersten Drucksignals (145) und eines zweiten Drucksignals (155); und
Verarbeiten (420) des ersten Drucksignals (145) und des zweiten Drucksignals (155), um einen Verarbeitungswert (170) zu ermitteln, um den Gesundheitszustand des Patienten (100) auf der Basis des Verarbeitungswerts (170) zu überwachen.
10. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte des Verfah- rens (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche in entspre- chenden Einheiten (160, 165) auszuführen und/oder anzusteuern.
11. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 10 gespeichert ist.
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