Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Diagnose, Ausführung und/ oder Regulierung physiologischer Funktionen.
Allein in Deutschland werden derzeit acht Millionen operative Eingriffe pro Jahr durchgeführt, der weit überwiegende Teil hiervon am anästhesierten Patienten. Eine Anästhesie in nahezu jeder Form, insbesondere eine Vollnarkose, ist jedoch grundsätzlich nicht nur mit einer Ausschaltung des Bewusstseins verbunden, sondern hiermit einhergehend auch mit einer partiellen Ausschaltung von neuro-humoralen Regulationsmechanismen, die der Aufrechterhaltung einer normalen Herzkreislauffunktion und eines normalen Stoffwechsels dienen. Durch die allgemeine Dämpfung des Zentralnervensystems kommt es auch zu einem verminderten Sympathikotonus mit folgenden Auswirkungen:
Aufgrund der verminderten Herzfüllung reduziert sich das Schlagvolumen, als Folge hiervon ist ein Blutdruckabfall zu beobachten.
Zusätzlich wird im Regelfall bei einer Allgemeinanästhesie mit positiven Drucken eine Beatmung durchgeführt, wodurch die Umverteilung des zirkulierenden Blutvolumens von intrathorakal nach extrathorakal verstärkt wird.
Ein kompensatorischer Anstieg der Herzfrequenz bleibt in der Regel aus, da die Gegenregulation durch den Sympathikus durch Anästhetika gehemmt wird.
Weiterhin bewirkt die Umverteilung des zirkulierenden Blutvolumens mit Einleitung einer Anästhesie eine Abnahme der Temperaturgradienten, die normalerweise zwischen Körperschale und Körperkern bestehen. Als Folge hiervon kommt es zu einem zentralen Temperaturabfall, während die Temperatur in den äußeren Körperschichten leicht ansteigt. Auch hier bleibt die Gegenregulation aus, da bekanntermaßen durch Anästhetika die Regelungsschwelle zu niedrigeren Temperaturen verschoben wird. Das Problem offenbart sich jedoch oft umso ausgeprägter am wieder erwachten Patienten, bei dem plötzlich aufgrund der erniedrigten Körperkerntemperatur eine massive Gegenregulation mit Kältezittern (shivering), etc. einsetzt. Dies stellt nicht selten eine erhebliche Belastung für Patienten in der Aufwachphase dar.
Zur Zeit besteht die Standardmaßnahme, um diesen Auswirkungen einer Narkose entgegenzuwirken, in der Infusion von Volumen, in der Regel in Form von kristalloiden (z.B. Ringer-Laktat-Lösung, Kochsalzlösung, etc) oder auch kolloidalen Infusionslösungen (zB. Hydroxyaethylstärke,
Plasmaproteinlösung, etc) . Dieser Maßnahme liegt unter anderem die Vorstellung zu Grunde, dass intravasal durch das Gebot der präoperativen Nüchternheit ein Volumendefizit bestehen würde, welches durch die Narkoseeinleitung demaskiert würde. Diese Annahme hat sich jedoch als falsch erwiesen. Von der alternativen Gabe von vasokonstriktorischen (Gefäßverengenden) Substanzen hat man routinemäßig bislang Abstand genommen, da dies auch mit einer Verschlechterung der Durchblutung in bestimmten Organen bzw. Gefäßarealen einhergehen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Vorrichtung zur Diagnose, Ausführung und/ oder Regulierung physiologischer Funktionen bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeiden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung zur Diagnose, Ausführung und/ oder Regulierung physiologischer Funktionen gemäß des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Damit werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest teilweise die Auswirkungen einer erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest teilweise die Auswirkungen einer Anästhesieeinleitung kompensiert. Es kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Umverteilung des zirkulierenden Blutvolumens durch geeignete externe Kompression entgegengewirkt werden. Bevorzugt wird dadurch gleichzeitig auch die Patientenkerntemperatur auf
Normalwerten gehalten oder aber auch gezielt gesenkt oder erhöht, indem beispielsweise laufend ausgetauschte temperierte Luft oder temperierte Flüssigkeit als Druckmedium verwendet wird. Zum anderen ist über die erfindungsgemäße Vorrichtung auch die diagnostische Anwendung eröffnet, um festzustellen, ob das Herz des Patienten auf eine Volumengabe reagieren würde, d.h. ob es volumenresponsiv ist, wodurch feststellbar ist, auf welchem Teil der Frank-Starling-Kurve das Herz wie arbeitet. Durch die entweder therapeutische oder auch diagnostische Kompression z.B. der Extremitäten oder auch der unteren Körperhälfte kommt es zu einer Zunahme des venösen Rückstroms und Erhöhung der Vorlast des Herzens, wodurch beim volumenresponsiven Herzen das Schlagvolumen steigt. Andererseits kann mit Hilfe der Vorrichtung beim nicht-volumenresponsiven Herzen die Indikation zur Gabe von herz- bzw. kreislaufwirksamen Medikamenten gestellt werden.
Eine Druckeinrichtung (10) ist eine Einrichtung, mit der auf zumindestens einen Teil der Extremität des Patienten ein externer Druck appliziert werden kann. Die Druckeinrichtung (10) basiert4 auf dem Prinzip einer Kompression
Erfindungsgemäß umfasst die Druckeinrichtung mindestens eine Druckmanschette (11). Eine Druckmanschette ist eine Manschette, die an einer Extremität angebracht werden kann und dann eine externe Kompression durch Erhöhung bzw. Erniedrigung eines applizierten Drucks zu bewirken. Eine solche Druckmanschette kann ähnlich wie ein Bekleidungsstück ausgebildet sein und beispielsweise als Druckhose oder -ärmel bzw. -oberteil ausgebildet sein.
Die Druckhose umfasst auch die Füße, der Druckbeinling auch den jeweiligen Fuß und der Druckärmel auch die jeweilige Hand Die Druckeinrichtung erstreckt sich über mindestens 20 cm, besonders bevorzugt über mindestens 30 cm, ganz besonders bevorzugt über mindestens 40 cm des Körperteils in Richtung Herzen. Es werden Drucke in der Druckeinrichtung angewandt, die deutlich unter den arteriellen Drucken liegen. Die Druckeinrichtung ist daher so ausgebildet, um einen Druck von weniger als dem arteriellen Druck im entsprechenden Körperteil zu applizieren. Bevorzugt ist die Druckeinrichtung daher so ausgebildet, um einen Druck von weniger als 20 mmHg, besonders bevorzugt von weniger als 10 mmHg über dem entsprechenden venösen Druck im entsprechenden Körperteil zu applizieren. Damit wird die arterielle Durchblutung dieses Körperteils nicht gestoppt.
Eine Körperregion bzw. ein Körperteil ist ein Bereich oder ein Teil des Körpers des Patienten, beispielsweise der Oberkörper. Eine Extremität oder ein Gliedmaß ist bevorzugt zumindestens ein Teil der oberen Extremität (Schultergürtel, Arm, Hand) oder der unteren Extremität (Hüfte, Gesäß, Oberschenkel, Unterschenkel, Fuß). Im Vordergrund stehen hierbei die Extremitäten, sofern an diesen keine Operationen stattfinden. Es kann sich insbesondere auch um die freien Extremitäten handeln, beispielsweise Arme oder Beine. Die Druckeinrichtung (10) ist bevorzugt für mindestens zwei Extremitäten ausgebildet.
Die Druckeinrichtung (10) ist für mindestens einen Arm und/ oder mindestens ein Bein ausgebildet. Die Druckerhöhungsmittel (21) bzw. Druckerniedrigungsmittel (22) sind Einrichtungen, die den Druck in der Druckeinrichtung (10) erhöhen bzw. erniedrigen können. Sie stellen eine Art Versorgungsgerät für die Druckeinrichtung dar. Durch die Änderung des Drucks in der Druckeinrichtung wird der extern applizierte Druck verändert. Dies kann durch die Verwendung von Pumpen erfolgen, die ein entsprechendes Medium fördern und dadurch den applizierten Druck verändern. Durch die Druckerhöhungsmittel wird der Druck erhöht und damit die Kompression verstärkt. Bevorzugt beträgt die Druckerhöhung 10 bis 20 mmHg. Der eingesetzte Druck liegt dabei erfindungsgemäß zwischen dem venösen und dem arteriellen Blutdruck. Bei einem Menschen liegt der mittlere venöse Blutdruck in den betreffenden Körperregionen bei ca. 0 bis 30 mmHg und der mittlere arterielle Blutdruck bei ca. 60 bis 140 mmHg.
Das wie zuvor beschriebene Procedere führt primär in den Extremitäten und gegebenenfalls im Bauchraum zu einer Kompression des extrathorakalen venösen Systems. Der Brustkorb selbst kann nicht zur Kompression des venösen Systems herangezogen werden.
Durch die Druckerniedrigungsmittel wird der applizierte Druck erniedrigt, beispielsweise in der entsprechenden Kammer zwischen Kammerinnenseite und Haut des Patienten, wobei in einzelnen Strukturen der Kammer ein stark erhöhter Druck verwendet werden kann. Bevorzugt kann der Druck an der Kammerinnenseite und Haut des Patienten bis unterhalb des atmosphärischen Drucks erniedrigt werden. Dadurch wird ein Sogeffekt vorzugsweise auf den Brustkorb ausgeübt, so dass es in der Ausatmungsphase zu einer Vergrößerung des Brustkorbs kommt und damit eine Einatmung des Patienten bewirkt werden kann. In der Einatmungsphase kann durch - bevorzugt - Reduzierung oder Abstellen des Sogeffektes die Ausatmung passiv durch die Retraktionskraft des Brustkorbs und der Lunge bewirkt werden, oder aber gar eine forcierte (unterstützte) Ausatmung durch Erzeugung eines positiven Druckes in der Kammerinnenseite bewirkt werden.
Die Steuereinrichtung (30) ist bevorzugt ein Prozessor oder eine Recheneinheit Über die Steuereinrichtung werden die Druckerhöhungs- und Druckerniedrigungsmittel angesteuert. Diese Steuereinrichtung kann abgesetzt exklusiv für diese Aufgabe ausgebildet sein, beispielsweise ein Prozessor, der exklusiv für die erfindungsgemäße Vorrichtung eingebaut und vorgesehen ist, oder durch eine Einrichtung mit übernommen werden, die bereits andere Aufgaben erfüllt, beispielsweise ein bereits vorhandener Computer, insbesondere ein Monitor, der bereits bei dem Patienten Anwendung findet. Bevorzugt ist die Steuereinrichtung ausgebildet, eine Pumpe anzusteuern, die ein Druckmedium über die Druckerhöhungs- und Druckerniedrigungsmittel in die Druckeinrichtung zuführt bzw. aus der Druckeinrichtung herauslässt. Der Steuereinrichtung kann bevorzugt auch ein Speicher zugeordnet sein.
Über die Steuereinrichtung wird der Druck in der Druckeinrichtung kontinuierlich gesteuert . Damit ist es möglich, den Druck genau und über die gesamte Zeit der Operation sowie der Nachbetreuung postoperativ bzw. vor Einleitung einer Narkose präoperativ zu steuern. Es ist damit möglich, den Druck immer wieder anzupassen. Durch diese ständige Anpassung des Drucks kann eine Verschiebung des Blutvolumens innerhalb des Patienten bewirkt werden. Es ist somit über die Steuereinrichtung möglich, die Druckeinrichtung nicht nur aufzupumpen oder Medium abzulassen, sondern den Druck gezielt über die Zeit zu steuern.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Druckeinrichtung (10) mehr als ein Drucksegment (15) aufweist. Dadurch ist es möglich, den externen Druck noch mal genauer und variantenreicher zu applizieren.
Bevorzugt ist das einzelne Drucksegment eigenständig ansteuerbar. So kann in jedem Drucksegment durch die Steuereinrichtung ein separater Druck eingestellt werden, der auf den Bereich der Extremität dieses Drucksegments appliziert wird. Besonders bevorzugt können die Drucksegmente auch in Gruppen angesteuert werden. Dadurch ist es möglich, ein spezielles Druckmuster zu applizieren, bevorzugt auch über die Zeit zu variieren bzw. den gleichen Druck in verschiedenen zu einer Gruppe zusammengefassten Drucksegmenten zu applizieren. Denkbar ist es auch, die Drucksegmente gemeinsam ansteuerbar auszugestalten, entweder mit dem gleichen Druck oder mit unterschiedlichen Drücken in den Drucksegmenten zur selben Zeit. Bevorzugt sind die einzelnen Drucksegmente auch temperierbar, auch unterschiedlich temperierbar, insbesondere auch über die Zeit variabel temperierbar. Temperierbar bedeutet hier das Einstellen einer Temperatur in dem Drucksegment, bevorzugt über die Konditionierung des Druckmediums, besonders bevorzugt der Luft oder von Wasser, in dem Drucksegment der Druckkammer oder der Druckmanschette. Es kann sich um die Erhöhung oder die Erniedrigung der Temperatur handeln.
Die Segmente können beim z.B. auf dem Rücken liegenden Patienten zusätzlich zur horizontalen Segmentierung auch vertikal übereinander segmentiert angeordnet werden, um der schwerkraftabhängigen vermehrten Akkumulation von Blut in abhängigen (med.: dorsalen od posterioren) peripheren Körperregionen durch erhöhten Druck in den vertikal unten liegenden Drucksegmenten stärker entgegen wirken zu können.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Druckerhöhungsmittel (21) ein Fluid oder ein Gas umfassen, das der Druckeinrichtung (10) zuführbar ist, bzw. bei der die Druckerniedrigungsmittel (22) ein Fluid oder ein Gas umfassen, das der Druckeinrichtung (10) abziehbar ist. Auf diese Weise kann der Druck in der Druckeinrichtung einfach geregelt werden.
Als Fluid kommt in erster Linie Wasser in Betracht. Als Gas wird bevorzugt Raumluft eingesetzt. Besonders bevorzugt kann durch die Druckeinrichtung dadurch auch zwischen Kammerinnenseite und Haut des Patienten ein Unterdruck bzw. subatmosphärischer Druck (Sog)eingestellt werden bzw. durch den Wechsel des segmental applizierten Drucks gemäß einem Druckmuster auf die venöse Blutverteilung im Patienten und den venösen Blutfluss in den betreffenden peripheren Körperregionen Einfluss genommen werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Druckeinrichtung (10) pneumatisch oder hydraulisch ansteuerbar ist. Durch eine pneumatischen Steuerung beispielsweise des Kompressionsdruckes der Segmente kann der Druck besonders einfach eingestellt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Druckeinrichtung (10) klimatisierbar ist, insbesondere physiologisch klimatisierbar. Klimatisierbar bedeutet hier, dass die Temperatur und/ oder die Feuchte regulierbar ist. Dies kann durch eine Klimatisierungseinrichtung erfolgen. Diese umfasst bevorzugt Temperiermittel bzw. eine Temperiereinrichtung und/ oder eine Feuchtekonditioniereinrichtung. Auf diese Weise ist es zusätzlich möglich, die Körperschalentemperatur des Patienten im Bereich der Druckeinrichtung zu regeln. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die einzelnen Segmente einer Druckeinrichtung individuell klimatisierbar bzw. temperierbar sind.
Bei einem nicht von den Ansprüchen umfassten Beispiel sind Druckkammern über der unteren Körperhälfte, den Armen, sowie gegebenenfalls über dem Brustkorb vorgesehen. Die Luft (bzw. das Medium) in den Segmenten bzw. Kammern ist pneumatisch ansteuerbar und physiologisch klimatisiert. Sämtliche Kammern sind entweder als wiederverwendbare Systeme, vorzugsweise aber als Einmalsysteme konstruiert. Die Druck- und Temperaturverhältnisse in jeder pneumatischen Kammer werden von einem Versorgungs- und Steuerungsgerät separat oder gemeinsam oder gruppiert geregelt. Vor Einleitung einer Narkose kann durch entsprechende Temperaturen in den Kammern (durch kontinuierliche Zirkulation temperierter Luft oder temperierten Wassers) die Körperschale aufgewärmt werden, so dass es mit Einleitung der Narkose nicht zu einem Temperaturabfall im Körperkern kommt. Hierdurch werden die Probleme der intra- und postoperativen Hypothermie vermieden. Andererseits kann bevorzugt bei Verwendung eines Fluids als Druckmittel die Körperschalentemperatur des Patienten gezielt schnell gesenkt oder angehoben werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann mit Einleitung der Narkose eine externe Kompression auf extrathorakale Körperregionen, insbesondere auf die untere Körperhälfte sowie auf die Arme ausgeübt werden. Hierdurch wird Blut aus dem Niederdrucksystem (venösen Gefäßsystem) in Richtung des Herzens "ausgepresst" und nach intrathorakal verlagert. Die "Auspressung" des venösen Systems erfolgt hierbei vorzugsweise peristaltisch, beispielsweise in einem Frequenzbereich von 1-4/Minute. Eine zusätzliche angewendete höherfrequente Modulation des Grund-"auspress"druckes führt zu einer Vibration und einer noch besseren Förderung sowohl der arteriellen als auch der venösen Durchblutung. Die artifizielle Infusion von Flüssigkeiten zur Aufrechterhaltung des intrathorakalen Blutvolumens wird hierdurch teilweise oder gar ganz überflüssig.
Bei einem weiteren nicht von den Ansprüchen umfassten Beispiel ist eine dicht schließende Druckkammer über dem Brustkorb (Thorax) als Druckeinrichtung vorgesehen. Im nicht mit Druck beaufschlagten Zustand schließt die Thoraxkammer dabei schlaff-flexibel hermetisch luftdicht um den Thorax ab. In die primär schlaff-flexible Thoraxkammer sind bevorzugt Druckleitungsstrukturen eingearbeitet (beispielsweise Druckschläuche), welche bei Füllung mit Druckmedium entsprechenden Druckes eine starrere, sich nach außen wölbende Bogenform annehmen und dadurch einen Unterdruck auf den Brustkorb erzeugen, was infolge Einströmens von Luft oder Beatmungsgas in die Lunge zu einer Vergrößerung des Brustkorbes und damit zu einer Einamtung führt. In der Einatmungsphase kann durch - bevorzugt - Reduzierung oder Abstellen des Sogeffektes die Ausatmung passiv durch die Retraktionskraft des Brustkorbs und der Lunge bewirkt werden, oder aber gar eine forcierte (unterstützte) Ausatmung durch Erzeugung eines positiven Druckes in der Kammerinnenseite bewirkt werden.
Bezüglich des Kreislaufs wird durch die Vergrößerung des Thorax infolge des externen Sogs auch ein intrathorakaler Sogeffekt bewirkt, der die Rückverteilung des zirkulierenden Blutvolumens von extra- nach intrathorakal unterstützt. Bei geeigneter zyklischer Steuerung des Drucks im Versteifungssystem der Thoraxkammer ist eine Unterstützung oder vollständige Beatmung möglich. Hierdurch könnten die gleichen Volumina im respiratorischen Zyklus mit geringerem positivem Druckaufwand des Beatmungsgerätes und damit auch mit geringen intrathorakalen Drucken realisiert werden. Im Idealfall ist eine vollständige externe mechanische Beatmung nach dem Prinzip der eisernen Lunge durch externen Sog am Brustkorb gewährleistet. In diesem Fall wäre lediglich eine Atemwegssicherung (Gewährleistung eines freien Atemwegszugangs) und eine Aspirationsschutz (Abdichtung des Atemweges zur Verhinderung von Einatmung von Magenflüssigkeit) z.B. durch eine Larynxmaske ausreichend, um die eine Anästhesie durchzuführen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Steuereinrichtung (30) eingerichtet, Signale mindestens eines Sensors (35) zu empfangen. Auf diese Weise können gemessene Signale zur weiteren Verarbeitung an die Steuereinrichtung weitergeleitet werden. Die Steuereinrichtung kann dann in Abhängigkeit von diesen gemessenen Signalen bzw. Messwerten ein entsprechendes Muster zur Regelung des Drucks in der Druckeinrichtung bestimmen bzw. applizieren.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass über diesen mindestens einen Sensor zusätzlich die Hauttemperatur, Kerntemperatur, die pulsoxymetrische Sauerstoffsättigung und Herzfrequenz, Leitfähigkeit und/ oder Feuchte erfassbar ist. Des Weiteren kann mindestens ein Sensor in der Thoraxkammer (n) zur Erfassung des EKG und der thorakalen elektrischen Impedanz zur Messung der Herzfrequenz, des Impedanz-Herzzeitvolumens, des Impedanz-Thoraxflüssigkeitsvolumens und des Impedanz-Atemzugvolumens vorgesehen sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, um venösen Rückstrom und/ oder Vorlast des Herzens und/ oder Schlagvolumen des Herzen verarbeiten zu können. So können auch diese Werte von der Steuereinrichtung zur Einstellung des Drucks berücksichtigt werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, die Temperatur in der Druckeinrichtung (10) in Abhängigkeit von den Signalwerten der Sensoren (35) und/ oder daraus abgeleiteter Werte, beispielsweise der Pulsdruckvariation PPV, dem globalen end-diastolischen Volumen, dem intrathorakalen Blutvolumen, dem Herzzeitvolumen, dem arteriellen Druck etc. einzustellen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, den Druck und/ oder die Temperatur in der Druckeinrichtung (10) nach einem über die Zeit sich verändernden Druck- bzw. Temperaturmuster zu steuern. Durch derartige Muster über die Zeit ist es möglich, gezielt auf die Verschiebung von Körperflüssigkeiten, insbesondere Blut, einzuwirken. Auch eine Beatmung des Patienten durch ein Muster mit einem Wechsel sub- und supraatmosphärischen Drucks ist realisierbar. Diese Druck- bzw. Temperatur-Muster sind bevorzugt in Abhängigkeit der gemessenen Werte bzw. der abgeleiteten Werte variierbar bzw. einstellbar. So kann bei Veränderung eines Messwerts gezielt durch Änderung des applizierten Druckmusters reagiert werden. Die Regelung erfolgt somit bevorzugt online, d.h. in einer Regelungsschleife in Antwort auf die gemessenen bzw. abgeleiteten Werte.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Steuereinrichtung (30) mit einem Monitor (39) gekoppelt ist.
Bevorzugt ist auch möglich, das Versorgungs- und Steuerungsgerät mit einem Monitor zu koppeln. Der Monitor erfasst bevorzugt intrathorakale Flüssigkeits- und Blutvolumina als Summe oder in Einzelkompartmenten. Der Monitor bestimmt bevorzugt das Herzschlag- und Herzzeitvolumen und/ oder erfasst laufend die Körperkerntemperatur.
Im therapeutischen Rückkopplungsmodus wird das Versorgungs- und Steuerungsgerät durch den Monitor bevorzugt veranlasst, bei sinkendem intrathorakalem Flüssigkeits- und Blutvolumen und demzufolge sinkenden Herzzeitvolumen den Kompressionsdruck auf vom Benutzer selektiv vorwählbare Körperkompartimente bis zu einem vorgewählten Maximaldruck (bevorzugt peristaltisch vibrierend/oszillierend) zu steigern, um so wieder mehr Blut in den Brustkorb zu verschieben und das Herzzeitvolumen anzuheben. Andererseits kann bei steigenden intrathorakalen Flüssigkeits- und Blutvolumina der Kompressionsdruck auch gesenkt bzw. erst gar nicht angewendet werden.
Vorzugsweise wird der Druck in der Druckmanschette bzw. den Segmenten nicht stur konstant gehalten, sondern es erfolgt eine gerichtete Steuerung einer die einzelnen Drucksegmente sukzessiv durchlaufenden Druckwelle, die dazu beiträgt, Blut quasi peristaltisch mit oszillierender Überlagerung von peripher nach zentral zu pumpen, beispielsweise mit einer Periodendauer von 15 s. Eine derart gestaltete wellenartige Kompression lässt sich um so genauer und effektiver steuern, aus je mehr einzelnen ansteuerbaren Drucksegmenten beispielsweise die Druckmanschette oder Druckhose für die untere Körperregion besteht. Die wellenartige Kompression kann - je nach Bedarf und Kreislaufzustand - von Atmosphärendruck oder auch einem höheren Druck starten und wieder auf diesen zurückkehren. Üblicherweise wird der Peakdruck, das heißt der maximale Druck in dem Druckmuster, der zu generierenden Druckwelle so gewählt, dass dabei der durchschnittliche venöse Druck in der zu komprimierenden Körperregion sicher überschritten wird, jedoch dabei sicher unter dem mittleren diastolischen arteriellen Druck liegt. Der Mitteldruck des applizierten Druckmusters kann dabei unter, gleich oder über dem venösen Druck der entsprechenden Körperregion liegen. Gleichzeitig kann die Körperkerntemperatur durch entsprechende Aufheizung der peripheren und Unterleib- oder Thorax-Druckkammern durch entsprechende Regelung der Temperatur der die Kammern unter Druck durchströmenden Luft oder durch zusätzliche konvektive Heizung mittels anderer Wärmequellen geregelt werden.
Im diagnostischen Rückkopplungsmodus veranlasst der Monitor das Versorgungs- und/oder Steuerungsgerät bevorzugt, ein vorwählbares Kompressiondruckmuster in einer vorwählbaren Zeiteinheit in vorwählbaren Körperkompartimenten bzw. Drucksegmenten durchzufahren: Bevorzugt ist das ein Anstieg und wieder Ablassen des Kompressionsdruckes, es kann aber auch ein Ablassen des Kompressionsdruckes mit anschließendem Wiederanstieg sein.
Durch ein diagnostisches Manöver wie zuvor beschrieben wird entweder temporär das intrathorakale Blutvolumen und damit das Herzschlag- und Herzzeitvolumen angehoben oder alternativ, auch abgesenkt, dies passiert aber nur, wenn das Herz volumenresponsiv ist. Das Ergebnis eines solchen Manövers wird dem Benutzer am Monitor durch entsprechende Parameter wie die Pulsdruckvariation PPV, die Variation des photoplethysmografischen Pulssignals, durch Ansteigen des Schlag- und/oder des Herzzeitvolumens und ähnliche "Volume Challenge"-Parameter angezeigt und hilft ihm bei der Entscheidungsfindung, ob die Pumpleistung des Herzens durch Volumengabe (Infusionslösungen bzw. Blut) oder durch Gabe von herzstärkenden bzw. sog. vasoaktiven Medikamenten angehoben werden kann.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Druckeinrichtung (10) mindestens eine Abdichtungsmanschette (13) aufweist. Bei Beispielen, die nicht von den Ansprüchen umfasst sind, kann durch eine solche Abdichtungsmanschette sichergestellt werden, dass der Druck beim Übergang der Druckkammer zum Patienten nicht (wesentlich) entweicht bzw., im Falle der Thoraxkammer, dass der erzeugte Unterdruck nicht durch Einströmen von Fremdluft gestört bzw. abgeschwächt wird.
Bei den nicht von den Ansprüchen umfassten Druckkammersystemen wird eine hydraulische Abdichtung an den jeweiligen Übergängen vorgesehen. Hierzu sind Abdichtungsmanschetten vorgesehen, die eng anliegend ausgebildet sind. Diese Abdichtungsmanschetten können beispielsweise rund um die Hüfte bei dem Druckkammerkompartment für die untere Körperhälfte, bzw. am Oberarm bei den Extremitätenkammern vorgesehen werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die mindestens eine Abdichtungsmanschette (13) mindestens einen Sensor (35) aufweist. Die so untergebrachten Sensoren liegen damit durch den engen Körperkontakt der Abdichtungsmanschette gut am Patienten an.
Die Abdichtungsmanschetten weisen damit bevorzugt verschiedene nichtinvasive Biosensoren auf, z.B. für EKG, Temperatur, oszillometrische oder andersartige Blutdruckmessung, Sphygmomanometrie, Pulsoximetrie, elektrische Impedanztomographie und/oder elektrische Impedanzkardiographie. Bevorzugt können auch Einmalbiosensoren in den entsprechenden Einmalmanschetten vorgesehen werden bzw. schon eingearbeitet sein.
Im Falle der Druckkammer ist das Kammersystem so konstruiert, dass es möglichst wenig die eigentlich Operation behindern. So könnte beispielsweise das Kammersysteme für die untere Körperhälfte auch als Ablagefläche für Op-Instrumentarien dienen, etc. Je nach Konstruktion ist es aus hygienischen Gründen vorteilhaft, den Innenraum ebenso wie die Außenflächen mit hygienisch einwandfreien sterilen Systemen abzudecken.
Wie oben beschrieben, kann neben der Druckkammer eine äußere Kompression auch durch Materialien erzielt werden, die die entsprechenden Körperteile umhüllen. Im vorliegenden Fall ist als erfindungsgemäße Ausführung eine Druckmanschette beschrieben worden, die den entsprechenden Körperteil umschließt. Bei der Druckmanschette wird als Medium bevorzugt Luft eingesetzt und neben der pneumatischen Steuerung des Kompressionsdruckes erfolgt bevorzugt eine Temperierung der Manschette durch kontinuierliche Zirkulation temperierter Luft, um Wärmeverluste des Körpers zu vermeiden und um Wärme auf den Körper übertragen zu können.
Sämtliche Manschetten können entweder als wiederverwendbare Systeme, vorzugsweise aber als Einmalsysteme konstruiert werden.
Für die unter Körperhälfte sind die Druckmanschetten bevorzugt einzeln für jeweils die Beine unter Einschluss der Füße2, ausgeführt. Alternativ sind die Druckmanschetten im Sinne einer "Druckhose" als Hose ausgeführt, die auf Höhe des Beckengürtels abschließt. Auch für die obere Körperhälfte, sind einzelne Armmanschetten unter Einschluss der Hände vorgesehen, ebenso wie eine "Druckjacke".
Ein besonderer Vorteil der Druckmanschette besteht in dem gleichzeitig zu erzielenden nahezu idealen Schutz vor Lagerungsschäden.
Bevorzugt ist ein Gesamtkörper-OP-Anzug vorgesehen. Dieser kann dem Patienten bereits auf Station angezogen werden. Das OP-Feld wird bevorzugt zuvor ebenfalls auf Station steril vorbereitet und befindet sich unter einem Klarsichtfenster im OP-Anzug. Die sterilen Abdeckungen sind bevorzugt im Anzug integriert und werden zu OP-Beginn lediglich entfaltet. Sämtliche Anschlüsse der Biosensoren und der pneumatischen/klimatischen Steuerung sind bevorzugt flanschartig ausgeführt. Hierdurch lässt sich ein enormer Prozessvorteil im perioperativen Ablauf erzielen.
Die Erfindung soll nun anhand von Figuren näher erläutert werden, wobei die
In
Im Betrieb wird ein Arm eines Patienten in die Druckeinrichtung 10 in Form eines Ärmels mit dem Handschuhabschnitt 15.6 eingeführt. Dadurch werden auch die Sensoren 35.1 und 35.2 auf der Haut fixiert. Über die Druckerhöhungsmittel 21 werden nun die Drucksegmente 15.1 bis 15.6 auf einen vorbestimmten Druck eingestellt. Dieser Druck wird auf den Arm des Patienten appliziert. Die Steuervorrichtung 30 steuert nun die Druckerhöhungsmittel 21 und die Druckerniedrigungsmittel 22 derart an, dass eine Druckwelle über die Segmente 15.6 bis 15.1 gesandt wird. Dies geschieht beispielsweise derart, dass der Druck in dem Segment 15.6 erhöht wird und anschließend der Druck im Segment 15.5 erhöht wird und verzögert im Segment 15.4 erhöht wird, während dann zeitgleich der Druck im Segment 15.6 bereits wieder erniedrigt wird, dann wird der Druck im Segment 15.3 erhöht und in 15.5 erniedrigt, dann in 15.2 erhöht und in 15.4 erniedrigt, während zeitgleich der Druck wieder in 15.6 erhöht wird und von dort nun eine zweite Welle gestartet wird, die der ersten Welle nachläuft. Hierdurch wird Blut aus dem Arm zurück in den Körper verschoben, wie es bei einer Selbstinfusion auch der Fall wäre.
Es können die Segmente 15.1 bis 15.6 auch gruppenweise angesteuert werden und der Druck in all diesen Segmenten periodisch erhöht und erniedrigt werden. Auch hierdurch wird das Blutvolumen im Körper verschoben.
Optional kann über die Temperiereinrichtung 29 die Luft oder das Druckfluid temperiert werden, die bzw. das dann in die Manschette geleitet wird. Dadurch kann die Manschette erwärmt oder gekühlt werden, um die Temperatur des Armes zu regeln.
Alternativ wäre es auch möglich, dass die
Temperiereinrichtung 29 direkt als Heizwendel in der Druckmanschette eingearbeitet ist und Wärme bzw. Kälte dort elektrisch bzw. chemisch erzeugt.
Abdichtungsmanschette 13 auf der Haut des Patienten fixiert wird.
Dem Patienten wird nun die "Druckhose" 10 angezogen und diese mittels der Abdichtungsmanschette 13 im Hüftbereich gegenüber der Haut des Patienten so abgedichtet, dass Luft aus der Druckhose 10 nicht entweichen kann. Durch die Regelungseinrichtung 40 wird nun über die Druckerhöhungsmittel 21 und Druckerniedrigungsmittel 22 ein Druckmuster appliziert. Hierbei wird Umgebungsluft in die einzelnen Drucksegmente gepresst bzw. abgezogen. Die Drucksegmente 15.2 bis 15.7 können dabei entweder für beide Beine zusammengeschlossen sein, so dass ein Druckmuster parallel auf die entsprechenden Körperregionen unter den jeweiligen Drucksegmenten wirkt. Es ist auch denkbar, Drucksegmente 15.2 bis 15.7 getrennt für das rechte und das linke Bein vorzusehen und die einzelnen Drucksegmente 15.2 links bis 15.7 links sowie 15.2 rechts bis 15.7 rechts einzeln und getrennt voneinander anzusteuern. Über die Klimatisierungseinrichtung 27 ist es möglich, die Temperatur bzw. die Luftfeuchtigkeit der über die Leitungen 25.1 bis 25.7 zugeführten Luft einzustellen. Damit kann die Manteltemperatur des Patienten geregelt werden. Über den Sensor 35 können Temperatur bzw. Feuchte des Patienten bzw. der Luft in den Druckkammern erfasst werden. Dieser Messwert kann als der Regelungsvorrichtung wieder zugeführt werden, um über die Klimatisierungseinrichtung 27 Temperatur und Feuchte nachregeln zu können.
Auf diese Weise lässt sich eine Verschiebung des Blutvolumens unterstützen. Durch peristaltische und rhythmische Kompression lässt sich damit eine Infusionsgabe vermeiden. Es kann damit auch die peripherale Durchblutung gefördert werden. Außerdem ist durch diese Druckhose eine Embolyprophylaxe möglich.
Abdichtungsmanschetten 13. 1 bis 13.4 vorgesehen. Die Abdichtungsmanschetten sind so ausgelegt, dass sie an der Haut des Patienten anliegen, ohne einen eigenen Druck auf den Patienten auszuüben. Bevorzugt werden diese Abdichtungsmanschetten durch Verwendung von beispielsweise Gel zwischen der Abdichtungsmanschette und der Haut abgedichtet. Längs über den Brustkorb sind in Form von schlauchförmigen Kammern Drucksegmente 15.1 vorgesehen und fest an der Druckweste angebracht. Quer über den Brustkorb sind Drucksegmente 15.2 ebenfalls in Form schlauchförmiger Kammern vorgesehen. Diese Drucksegmente 15.2 und 15.2 sind dabei bevorzugt für einen hohen Druck, bevorzugt bis zu einem bar ausgelegt und vor allem longitudinal dehnbar, nicht jedoch im Durchmesser dehnbar. Sie können beispielsweise aus Silikon gefertigt sein, so dass sich derartige Schläuche bei Anwendung solcher Drücke in der Länge verändern und so zu einer Ausdehnung oder einer Verkleinerung der Druckweste führen. Denkbar ist auch, dass diese schlauchförmigen Druckkammern gerafft auf die Weste aufgebracht bzw. aufgenäht sind, d.h. als eine Art Zieharmonikaschlauch. Dabei wäre dann auf der Seite des Kontakts mit der Weste mehr Material des schlauchförmigen Drucksegments pro Strecke fixiert, als auf der der Weste abgewandten Seite vorhanden ist. Dadurch würde die Weste beim Aufpumpen derartiger Zieharmonikastrukturen ebenfalls je nach Art der Aufbringung ausgedehnt werden. Wenn die Raffung anders herumerfolgt, d.h. auf der abgewandten Seite das schlauchförmige Element gerafft ist, dann würde die Weste zusammengedrückt werden. Die Druckweste selbst weist mindestens ein Drucksegment 15.3 auf, über das Druck direkt auf die Oberfläche des Patienten im Bereich der Weste appliziert werden kann. Die einzelnen Drucksegmente 15.1 bis 15.3 sind über Schlauchleitungen 25.1 bis 25.3 mit der Regelungseinrichtung 40 - beispielsweise aufgebaut wie die in
Im Betrieb ist es nun möglich, Druckluft über die Leitungen 25.1 bis 25.3 in die Drucksegmente 15.1 bis 15.3 zu leiten bzw. abzuziehen. Über die Drucksegmente 15.3 kann dabei wieder ähnlich wie bei den Ausführungsbeispielen der
Über die schlauchförmig ausgebildeten Drucksegmente 15.1 bzw. 15.2 kann jedoch durch entsprechende Beaufschlagung die Atmung des Patienten unterstützt oder sogar eigenständig durchgeführt werden. Dies soll anhand der
Es ist nun Druckluft in die nur longitudinal dehnbaren Drucksegmente 15.2 eingeleitet worden und diese dehnen sich daraufhin aus. Die Drucksegmente 15.1 sind dabei drucklos oder gar mit subatmosphärischem Druck versorgt, was eine Verkürzung bewirkt und insgesamt ein Aufrichten der Struktur ähnlich der Veränderung der Rippenstellung bei spontaner Einatmung zur Folge hat. Durch diese Ausdehnung und die feste Verbindung mit der Druckweste wird die Weste aufgeweitet und dadurch eine Sogwirkung auf den Brustkorb ausgeübt. Der Brustkorb hebt sich und simultan atmet der Patient ein.
Hier wird nun die Druckluft aus
Auf diese Weise ist es möglich, mit dem Beispiel nach den
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