1. Xenios AG und

2. Hochschule für Technik, Wirtschaft und Medien Offenburg

Steuerung für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung mit Bioimpedanz

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung eines Patienten unter Berücksichtigung von Bioimpedanz sowie entsprechende Vorrichtungen und Systeme.

Stand der Technik

Wenn die Pumpenleistung oder Pumpfunktion des Herzens versagt, kann ein kardiogener Schock auftreten. Dies kann aufgrund einer Verringerung der Herzleistung bzw. des Herzausfwurfs zu einer Minderperfusion oder Durchblutung der Endorgane wie des Gehirns, der Nieren, und des Gefäßsystems im Allgemeinen führen. Durch akutes Herzversagen entsteht im Gewebe und in den Organen eine akute Blutunterversorgung, einhergehend mit einer Sauerstoffunterversorgung, auch Hypoxie genannt, mit der Folge möglicher Endorganschaden.

Um den Zustand des Patienten zu stabilisieren, sind Kreislaufunterstützungssysteme entwickelt worden, welche eine mechanische Unterstützung bereitstellen und rasch mit dem Kreislauf verbunden werden können. Sie können den Blutfluss und die Perfusion der Organe, so auch der herzeigenen Kranzgefäße, verbessern und einen hypoxischen Zustand vermeiden. So kann beispielsweise eine Blutpumpe mit einem venösen Zugang mittels einer venösen Kanüle und einem arteriellen Zugang mittels einer arteriellen Kanüle zum Ansaugen bzw. Fördern des Bluts verbunden sein. Hierdurch kann ein Blutfluss von einer Seite mit einem niedrigen Druck, beispielsweise über einen Oxygenator, zu einer Seite mit einem höheren Druck bereitgestellt und der Kreislauf des Patienten unterstützt werden.

Die Komplexität und die Dynamik der patienteneigenen Herzaktion erfordern jedoch eine zeitliche Feinsteuerung bzw. Feinabstimmung der extrakorporalen Unterstützung. So erfolgt beispielsweise die Durchblutung der herzeigenen Koronararterien, welche den Herzmuskel im Normalfall mit ausreichend Sauerstoff versorgen, im Allgemeinen in der Diastole des Herzzyklus. Eine entsprechende Entleerung des linken Ventrikels ist also geboten. Wenn der Füllungsdruck am Ende der Systole bzw. zu Beginn der Diastole im linken Ventrikel so gering wie möglich ist, können die Koronararterien ihr Lumen größtmöglich entfalten. Auf diese Weise wird die Blutflussrate und die Sauerstoffversorgung gesteigert. Entsprechend sollte die extrakorporale Kreislaufunterstützung zur Perfusion der Koronararterien derart gesteuert werden, dass eine Perfusion bevorzugt am Anfang der Diastole erfolgt. Eine Perfusion während der Systole ist zu vermeiden.

Zur Steuerung der extrakorporalen Unterstützung können Messsignale aus einem Elektrokardiogramm (EKG) erfasst und verwendet werden. Hierdurch können für verschiedene Herzzyklusphasen entsprechende charakteristische Amplituden bestimmt werden. So ist beispielsweise eine für die systolische Phase des Herzzyklus charakteristische R-Zacke bzw. R- Welle in der Regel leicht von anderen Phasen des Herzzyklus, beispielsweise in einem QRS- Komplex, unterscheidbar. Die R-Zacke kann, mit einer vorgegebenen Latenzperiode, mittels eines Triggersignals zur Steuerung einer Blutpumpe in einer sukzessiven diastolischen Phase dienen.

Um die Herzaktion des Patienten zu unterstützen, können auch ein oder mehrere Stimulationsimpulse mittels eines Herzschrittmachers bereitgestellt werden. Es können atriale und ventrikuläre Stimulationsimpulse und auch interventrikuläre Stimulationsimpulse mit einer entsprechenden Verzögerung ausgegeben werden. Die Verzögerung entspricht beispielsweise einem Betriebsmodus des Herzschrittmachers und/oder therapeutischen Vorgaben.

Die pathophysiologischen Gegebenheiten und/oder der therapeutische Vorgang können sich beim Patienten während des Therapieverlaufs jedoch ändern. Schließlich werden Änderungen in einem oder mehreren Herzzyklusphasen eines jeweiligen Herzzyklus bei voreingestellten (festen) Parametern nicht hinreichend berücksichtigt.

Entsprechend besteht ein Bedarf, das Timing der bereitgestellten Triggersignale des Patienten und ggf. der Stimulationsimpulse bei einer Herzstimulation weiter zu verbessern. der Erfindern

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine bereitgestellte Kreislaufunterstützung bei einer vorgegebenen Latenzperiode für das bereitzustellende Triggersignal selbst bei einer eindeutigen Identifizierung einer charakteristischen Amplitudenänderung zwischen den Herzzyklen variieren kann.

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bereitzustellende Kreislaufunterstützung weiter zu verbessern und insbesondere das Timing des bereitzustellenden Triggersignals im Lichte der individuellen patientenspezifischen Gegebenheiten Patienten zu optimieren.

Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.

Entsprechend wird ein Verfahren zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung eines Patienten vorgeschlagen, umfassend die Schritte:

Empfangen eines EKG-Signals eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum und Auswerten des EKG-Signals zum Identifizieren mindestens einer für eine Herzzyklusphase charakteristischen Amplitudenänderung für einen jeweiligen Herzzyklus;

Empfangen einer kardiologischen Bioimpedanzmessung des unterstützten Patienten über den vorgegebenen Zeitraum parallel zum EKG-Signal und Auswerten der Bioimpedanzmessung zum Bestimmen mindestens einer physiologischen Eigenschaft des Patienten; und

Bereitstellen eines Triggersignals für die extrakorporale Kreislaufunterstützung und für den jeweiligen Herzzyklus beruhend auf der identifizierten mindestens einen Amplitudenänderung.

Erfindungsgemäß wird das Triggersignal weiterhin unter Berücksichtigung der bestimmten mindestens einen „physiologischen Eigenschaft" bereitgestellt.

Durch die empfangene Bioimpedanzmessung kann der Zustand des Patienten beim Bereitstellen des Triggersignals berücksichtigt werden. Denn die kardiologische Bioimpedanzmessung wird parallel zum EKG-Signal empfangen, sodass die bestimmte „physiologische Eigenschaft" als Indikator für einen Wirkungsgrad der extrakorporalen Kreislaufunterstützung berücksichtigt werden kann. Beispielsweise kann eine vorgegebene Latenzperiode für das Bereitstellen eines Steuer- und/oder Regelsignal einer Blutpumpe nach der mindestens einen charakteristischen Amplitudenänderung vorgesehen sein. Auch dann wenn zwischen aufeinanderfolgenden Herzzyklen ein Zeitintervall zwischen vorgegebenen Amplitudenänderungen nahezu unverändert bleibt, können sich aufgrund der eingestellten bzw. bereitgestellten extrakorporalen Kreislaufunterstützung selbst, aber auch aufgrund eines pathophysiologischen Verlaufs und/oder eines therapeutischen Verlaufs Änderungen an der mindestens einen „physiologischen Eigenschaft" bemerkbar machen. Diese erlauben es, auf die aktuelle Effizienz und/oder Stabilität der bereitgestellten Kreislaufunterstützung schließen zu lassen. Dies gilt insbesondere dann, wenn sich ein Zeitintervall zwischen vorgegebenen Amplitudenänderungen aufeinanderfolgender Herzzyklen ändert bzw. das Zeitintervall variiert.

Bevorzugt wird eine charakteristische Amplitudenänderung aus einem QRS-Komplex des EKG- Signals identifiziert, insbesondere eine R-Zacke oder R-Welle, welche als Triggersignal für die Steuerung der extrakorporalen Kreislaufunterstützung verwendet werden kann. Alternativ kann die charakteristische Amplitudenänderung jedoch bspw. auch eine P-Welle sein, welche aus dem EKG-Signal bestimmt bzw. identifiziert wurde.

Um die Auswirkung eines vorherigen Triggersignals auf die Kreislaufunterstützung, bspw. wie einer vorherigen Ansteuerung einer Blutpumpe beim Bereitstellen eines Triggersignals, für einen aktuellen Herzzyklus zu berücksichtigen, wird die mindestens eine „physiologische Eigenschaft" bevorzugt aus einer Bioimpedanzmessung nach dem bereitgestellten Triggersignal eines jeweiligen, mindestens einen vorherigen Herzzyklus bestimmt wird. Es kann also die „physiologische Eigenschaft" insbesondere aus einem unmittelbar vorhergehenden Herzzyklus bestimmt werden. Ein früher oder später Effekt der bereitgestellten Kreislaufunterstützung auf die physiologische Eigenschaft kann erfasst werden.

Alternativ kann die „physiologische Eigenschaft" jedoch auch für einen aktuellen Herzzyklus bestimmt werden; dies gilt bspw., wenn der Zeitpunkt, für den die „physiologische Eigenschaft" im aktuellen Herzzyklus bestimmt wird, beispielsweise unmittelbar vor oder nach dem QRS- Komplex oder im QRS-Komplex des aktuellen Herzzyklus liegt. Es kann mithin eine „physiologische Eigenschaft" für den aktuellen Herzzyklus bereitgestellt werden. Bevorzugt wird diese zu einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Triggersignal des vorherigen Herzzyklus bestimmt. Die vorgegebene Zeitdauer wird derart gewählt, dass zum Bereitstellen des Triggersignals für den aktuellen Herzzyklus eine hinreichende vorgegebene Zeitdauer nach dem Zeitpunkt der Bestimmung der „physiologischen Eigenschaft" gewährleistet ist.

So also kann die „physiologische Eigenschaft" nicht nur für den vorherigen und/oder aktuellen Herzzyklus bestimmt werden, sondern auch für eine vorgegebene Anzahl von vorhergehenden Herzzyklen, wobei die entsprechende, mindestens eine zu berücksichtigende „physiologische Eigenschaft" für die gewählte Anzahl von Herzzyklen ausgewertet wird. Auf diese Weise können individuelle Ausreißer oder auch Fehlwerte für einzelne Herzzyklen, beispielsweise aufgrund eines auftretenden Messfehlers, beim Bestimmen der mindestens einen „physiologischen Eigenschaft" berücksichtigt werden. Ebenfalls kann die „physiologische Eigenschaft" dadurch periodisch berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann die erforderliche Rechenkapazität verringert und/oder es können zeitlich stabilisierte Änderungen der „physiologischen Eigenschaft" berücksichtigt werden.

Bevorzugt wird die mindestens eine „physiologische Eigenschaft" aus einer Bioimpedanzmessung vor der charakteristischen Amplitudenänderung eines folgenden bzw. aktuellen Herzzyklus bestimmt. Auf diese Weise kann die „physiologische Eigenschaft", entweder für den vorherigen oder den folgenden, beispielsweise den aktuellen, Herzzyklus bestimmt werden. Einerseits wird eine hinreichende Zeitperiode zum Bereitstellen des Triggersignals ermöglicht. Andererseits kann die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, dass auch ein Effekt des Triggersignals für den vorherigen Herzzyklus auf die extrakorporale Kreislaufunterstützung berücksichtigt werden kann. Eventuelle Auswirkungen der charakteristischen Amplitudenänderung, beispielsweise einer R-Zacke eines QRS-Komplex, können dadurch vermieden werden.

Die bestimmte „physiologische Eigenschaft" kann beispielsweise anhand eines ausgegebenen Signals berücksichtigt werden. So kann ein visuelles Signal auf einem Display oder Monitor ausgewiesen werden, um anzuzeigen, dass eine Veränderung oder ein absoluter Wert der „physiologischen Eigenschaft" vorliegt, welche(r) einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet bzw. unterschreitet. Ein solches Signal kann auch dann ausgegeben werden, wenn die „physiologische Eigenschaft" zu einem Zeitpunkt bestimmt wird, welcher mit einer vorgegebenen Herzzyklusphase nicht übereinstimmt bzw. mit dem entsprechenden EKG-Signal nicht (hinreichend) korreliert.

Bevorzugt ist vorgesehen, alternativ oder zusätzlich, dass für die mindestens eine „physiologische Eigenschaft" ein Zielwert vorgegeben ist. Der Zeitpunkt der Bereitstellung des Triggersignals wird beim Abweichen der bestimmten „physiologischen Eigenschaft" vom Zielwert bevorzugt verändert. Entsprechend kann die Latenzperiode nach der charakteristischen Amplitudenänderung angepasst werden, bevorzugt automatisch. Derart kann eine Korrektur vorgenommen werden, welche an den sich ändernden (patho)physiologischen Bedingungen des Patienten ausgerichtet ist.

Der Zielwert kann auf Grundlage einer statistischen Auswertung der „physiologischen Eigenschaft" aus einer vorgegebenen Anzahl von vorherigen Herzzyklen ermittelt werden. Beispielsweise können die entsprechenden Werte für die letzten 2 bis 5 Herzzyklen, die letzten 5 bis 10 Herzzyklen oder auch die letzten 1 oder 10 bis 50 Herzzyklen ausgewertet werden. Die vorgegebene Anzahl wird bevorzugt anhand einer ermittelten Herzfrequenz des Patienten und/oder einer zu erwartenden Einstellungszeit bzw. Stabilisierung der Kreislaufunterstützung gewählt.

Insbesondere kann der Zielwert ein Maximalwert oder ein Minimalwert der „physiologischen Eigenschaft" umfassen. Auf diese Weise kann ein Optimum der „physiologischen Eigenschaft" ermittelt und der Zeitpunkt des bereitzustellenden Triggersignals angepasst werden, um diesen Optimalwert (wieder) zu erzielen. Alternativ zum Maximalwert oder Minimalwert kann, je nachdem welcher dieser Werte für die jeweilige „physiologische Eigenschaft" zum Unterstützen des Patienten als vorteilhaft anzusehen ist, kann beispielsweise auch ein gemittelter Wert oder ein für die vorgegebene Anzahl an Herzzyklen am häufigsten ermittelter Wert als Zielwert gewählt sein.

Die Auswertung kann eine Korrelationsanalyse der Bioimpedanzmessung bzw. der „physiologischen Eigenschaft" mit dem zu dem Zeitpunkt vorhandenen EKG-Signal und/oder mindestens einer weiteren „physiologischen Eigenschaft" umfassen. Insbesondere kann eine statistische Auswertung anhand einer sog. Pearson-Korrelation erfolgen. Derart kann ein Korrelationskoeffizient, bevorzugt bei einem vorgegebenen Konfidenzintervall, als Zielwert verwendet werden und beispielsweise ein Unterschreiten bzw. Überschreiten des Konfidenzintervalls als Indikator für eine erforderliche Anpassung des Zeitpunkts des Triggersignals verwendet werden.

Der Zielwert kann zumindest teilweise auf offline gespeicherten Daten beruhen. Im Allgemeinen ermöglichen offline gespeicherte Daten als Grundlage für den Zielwert, dass validierte Daten dem Zielwert zugrunde gelegt werden können und Erfahrungswerte im Kontext des pathophysiologischen Zustands des Patienten berücksichtigt werden können. Beispielsweise kann auf diese Weise eine Korrelation der charakteristischen Amplitudenänderung bzw. der Latenzperiode für das Triggersignal mit der „physiologischen Eigenschaft" ermittelt werden. Patienteneigene Werte können mit bekannten oder üblichen Kennfeldern und/oder Erwartungswerten verglichen werden. Somit kann eine optimierte Latenzperiode nach der charakteristischen Amplitudenänderung anhand der validierten Daten festgestellt werden.

Bevorzugt wird der Zeitpunkt des bereitzustellenden Triggersignals auf Grundlage der bestimmten „physiologischen Eigenschaft" iterativ für eine vorgegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden Herzzyklen angepasst. Die iterative Anpassung ermöglicht eine durchgehende bzw. kontinuierliche Optimierung der bereitgestellten Kreislaufunterstützung. Beispielsweise kann für jeden folgenden Herzzyklus eine Anpassung des Zeitpunkts des Triggersignals bzw. der Latenzperiode vorgesehen sein. Es kann jedoch auch eine periodische iterative Anpassung erfolgen. Beispielsweise kann für jeden zweiten bis fünften oder jeden fünften bis zehnten bzw. zwanzigsten bis dreißigsten folgenden Herzzyklus eine Anpassung vorgenommen werden.

Eine Anpassung für jeden zweiten bis fünften Herzzyklus bzw. jede zweite bis fünfte Herzaktion kann beispielsweise für einen tachykarden, atrialen Herzrhythmus, bei beständigem und nicht beständigem Herzrhythmus wie beispielsweise einer atrialen Tachykardie, bei Vorhofflattern, oder bei Vorhofflimmern vorteilhaft sein. Entsprechend kann eine solche Periodizität auch für tachykarden, ventrikulären Herzrhythmus, bei beständigem und nicht beständigem Herzrhythmus wie beispielsweise einer ventrikulären Tachykardie, bei Kammerflattem oder bei asynchroner Triggerung bis Terminierung der ventrikulären Tachykardie vorteilhaft sein.

Weiterhin können beim Auftreten von ventrikulären oder supraventrikulären Extrasystolen (VES bzw. SVES), bei einzelnen oder zwei oder drei VES bzw. SVES, bspw. Bigeminus oder Trigeminus, entsprechend kurze Anpassungsperioden vorgesehen sein. Solche kurzen Anpassungsperioden für jede zweite bis fünfte Herzaktion können zudem im Falle eines Rechtsschenkelblocks oder Linksschenkelblocks, komplett oder inkomplett, bevorzugt sein.

Auf diese Weise kann bei besonders kritischen und/oder sich ändernden pathophysiologischen Bedingungen eine rasche Anpassung und Optimierung des Zeitpunkts des Triggersignals bzw. der Latenzperiode erfolgen.

Eine längere Periodizität, beispielsweise zwischen 5 und 10 Herzaktionen, kann bei beispielsweise bei einem normofrequenten und bradykarden Sinusrhythmus mit supraventrikulären und/oder ventrikulären Extrasystolen ein (hinreichend) therapeutisch optimiertes Ergebnis bereitstellen. Ähnlich, jedoch ohne supraventrikuläre und/oder ventrikuläre Extrasystolen, kann eine Periodizität zwischen beispielsweise 20 und 30 Herzaktionen 5 bis 10 Herzaktionen gewählt werden. Diese längere Anpassungsperioden ermöglichen eine hinreichende Anpassung, reduzieren vorteilhafterweise die erforderliche Rechenkapazität und können ggf. ein Einpendeln oder längerfristig eintretende Änderungen oder Bedingungen berücksichtigen.

Die Periodizität kann bevorzugt zeitbedingt und/oder herzfrequenzbedingt gewählt sein. Die Periodizität kann auch dynamisch ausgestaltet sein. Die Frequenz der Anpassung erfolgt dann bevorzugt anhand eines Prozentsatzes einer Abweichung vom Zielwert. Beispielsweise kann bei einer zunächst erheblichen Abweichung eine Anpassung für jeden, jeden zweiten Herzzyklus oder jeden fünften Herzzyklus, also mit hoher Frequenz, erfolgen. Nach Eintritt in einen Normalbereich kann eine Anpassung mit geringer Frequenz, also bspw. für jeden zwanzigsten Herzzyklus erfolgen. Die vorgeschlagene Anzahl der Herzzyklen ist nicht als einschränkend, sondern lediglich als beispielhafte vorteilhafte Ausgestaltung zu verstehen.

Die Änderung des Zeitpunkts kann weiterhin nach einer vorgegebenen Teilperiode der Latenzperiode zwischen der charakteristischen Amplitudenänderung und dem Zeitpunkt des bereitgestellten Triggersignals des mindestens einen vorherigen Herzzyklus erfolgen. Bevorzugt ist diese Teilperiode in Hinblick auf die Dauer der Latenzperiode kurz und beträgt typischerweise zwischen 0,1 % und 10% der gesamten Latenzperiode, insbesondere zwischen 1 % und 5% der gesamten Latenzperiode, d.h. dass die Änderung des Zeitpunkts bevorzugt nicht später als nach 1/10 der Latenzperiode erfolgt. Derart werden bevorzugt nur geringfügige Anpassungen vorgenommen, welche einerseits eine Verbesserung der bereitgestellten Kreislaufunterstützung ermöglichen und andererseits die Stabilität der Kreislaufunterstützung nicht beeinträchtigen. Die Anpassungen können, zusätzlich oder alternativ, jedoch auch derart vorgenommen werden, dass beispielsweise eine Vorhofpfropfung oder ähnliche Situationen vermieden werden können. Die Anpassung kann in Hinblick auf eine hämodynamische Optimierung beispielsweise auch negativ sein.

Bevorzugt liegt die Änderung des Zeitpunkts zwischen 1 ms und 50 ms, insbesondere zwischen 5 ms und 20 ms. Wie vorstehend erläutert, können solche geringfügigen Anpassungen sich besonders vorteilhaft auf die bereitgestellte Kreislaufunterstützung auswirken. Die zeitliche Änderung kann beispielsweise auf der Dauer einer ermittelten Herzzyklusphase beruhen. Insbesondere kann die zeitliche Änderung in Abhängigkeit von auftretenden intermittierenden Herzrhythmusstörungen und/oder Erregungsleitungsverzögerungen im linken Vorhof und linken Ventrikel gewählt sein. Wie vorstehend beschrieben, können die Anpassungen, zusätzlich oder alternativ, jedoch auch derart vorgenommen werden, dass beispielsweise eine Vorhofpfropfung oder ähnliche Situationen vermieden werden.

Das Triggersignal kann weiterhin nicht nur mittels zeitlicher Korrektur eingestellt werden. Es kann, alternativ oder zusätzlich, vorgesehen sein, dass die charakteristische Amplitudenänderung, welche für das Bereitstellen des Triggersignals verwendet wird, nach Maßgabe der bestimmten mindestens einen „physiologischen Eigenschaft" gewählt wird. So kann zunächst eine R-Zacke als Ausgangspunkt für das Bereitstellen des Triggersignals dienen. Sollten sich Schwierigkeiten beim Bestimmen der R-Zacke ergeben, beispielsweise infolge einer Herzstimulation des Patienten und/oder aufgrund von Messfehlern, kann eine alternative charakteristische Amplitudenänderung vorgeschlagen und verwendet werden, beispielsweise die P-Welle. Eine Auswahl einer alternativen charakteristischen Amplitudenänderung kann auch im Falle einer festgestellten Bradykardie oder Tachykardie sowie bei beständigen und nicht beständigen Herzrhythmusstörungen, die jeweils besondere hämodynamische Optimierungen erfordern, vorgesehen sein.

Weiterhin könnte auch nach eindeutiger Identifizierung der Herzzyklusphasen erkannt werden, dass die Kreislaufunterstützung durch Verwendung einer alternativen charakteristischen Amplitudenänderung verbessert werden kann. Beispielsweise kann sich diese Erkenntnis anhand einer Korrelationsanalyse der mindestens einen „physiologischen Eigenschaft" mit den jeweiligen Herzzyklusphasen ergeben, bevorzugt mittels entsprechender Algorithmen, welche auf maschinellem Lernen beruhen können. Eine angepasste, alternative charakteristische Amplitudenänderung kann automatisch vorgegeben werden. Die Einstellung erfolgt bevorzugt jedoch erst nach einer Freigabe durch das medizinische Personal, beispielsweise in Form einer Bestätigung oder Ablehnung anhand eines entsprechend ausgegebenen Signals.

Durch die erfindungsgemäße Berücksichtigung der Bioimpedanzmessung bzw. der mindestens einen „physiologischen Eigenschaft" des Patienten kann der tatsächliche Effekt der eingestellten Parameter der extrakorporalen Kreislaufunterstützung auf den (patho)physiologischen Zustand des Patienten bestimmt bzw. gemessen werden. Auf diese Weise wird eine besonders effiziente Kreislaufunterstützung auch bei (unerwarteten) Zustandsveränderungen des Patienten bzw. des Therapieverlaufs bereitgestellt. Die „physiologische Eigenschaft" kann als Maßstab für eine potenzielle Korrektur der bereitgestellten Kreislaufunterstützung dienen. Insbesondere kann eine besonders stabile und kreislaufoptimierte Unterstützung ermöglicht werden, welche auf den Patienten und dessen Zustand ausgerichtet ist.

Entsprechend kann vorgesehen sein, dass das Triggersignal für einen jeweiligen Herzzyklus anhand der bestimmten „physiologischen Eigenschaft" des jeweiligen Herzzyklus bereitgestellt wird, sofern die charakteristische Amplitudenänderung für den jeweiligen Herzzyklus nicht eindeutig identifiziert werden konnte. Mithin kann also das Triggersignal anhand der gemessenen Bioimpedanz bereitgestellt werden. Ein definierter Zeitpunkt der bestimmten „physiologischen Eigenschaft" im jeweiligen oder vorherigen Herzzyklus kann als Startpunkt einer vorgegebenen Latenz für das Ausgeben des Triggersignals dienen. Anhand des Werts der „physiologischen Eigenschaft" kann diese Latenzperiode dann ggf. entsprechend angepasst werden.

Um die Stabilität einer solchen Bereitstellung des Triggersignals zu erhöhen oder zu gewährleisten, kann beispielsweise zunächst mittels einer statistischen Auswertung (wie etwa einer Korrelationsanalyse) innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls die Validität der mindestens einen „physiologischen Eigenschaft" als Triggersignal für die extrakorporale Kreislaufunterstützung bestimmt werden, beispielsweise im Hinblick auf identifizierte Amplitudenänderungen. So können Zeitintervalle zwischen den Zeitpunkten der bestimmten „physiologischen Eigenschaft" für aufeinanderfolgende Herzzyklen bestimmt werden und diese Zeitintervalle mit den entsprechenden Zeitintervallen zwischen charakteristischen Amplitudenänderungen verglichen werden. Korrelieren beispielsweise R-R-Intervalle mit den Zeitintervallen der entsprechenden Bioimpedanzsignale, kann von einer hinreichenden zeitlichen Stabilität der „physiologischen Eigenschaft" als Basis für das Bereitstellen des Triggersignals erwartet werden.

Die „physiologische Eigenschaft" umfasst bevorzugt mindestens einen hämodynamischen Faktor. Der hämodynamische Faktor kann beispielsweise die Herzfrequenz, die Prä-Ejektionsperiode, der Velocity Index, das Herzauswurfvolumen, der Herzindex, die Herzperiodendauer, die linksventrikuläre Ejektionszeit, der Acceleration Index und/oder das Schlagvolumen sein.

Durch den hämodynamischen Faktor und insbesondere die herzbezogenen „physiologischen Eigenschaften" kann das therapeutische Potential der bereitgestellten Kreislaufunterstützung auf das Kreislaufsystem bzw. die Herzfunktion des unterstützten Patienten unmittelbar ermittelt werden. Eine eventuelle Anpassung des Zeitpunkts des bereitzustellenden Triggersignals kann erfindungsgemäß im Hinblick auf die tatsächliche Kreislaufunterstützung bzw. den aktuellen Zustand des Patienten vorteilhaft erfolgen.

Bevorzugt werden für das Bereitstellen des Triggersignals mehrere aus den Bioimpedanzmessungen bestimmte „physiologische Eigenschaften" berücksichtigt. Auf diese Weise kann bei einer potenziellen Verbesserung einer „physiologischen Eigenschaft", beispielsweise anhand des bestimmten entsprechenden Werts und eines entsprechenden Zielwerts, gleichzeitig berücksichtigt werden, welchen Einfluss eine entsprechende Anpassung des bereitzustellenden Triggersignals auf eine andere „physiologische Eigenschaft" des Patienten nimmt oder nehmen würde. Insbesondere können vorteilhafterweise mehrere hämodynamische Parameter berücksichtigt werden, bevorzugt das Herzauswurfvolumen „cardiac output“}, der Herzindex {„cardiac index“} und/oder der Velocity Index.

Beispielsweise kann eine Anpassung des Zeitpunkts der Bereitstellung des Triggersignals nur dann erfolgen oder vorgeschlagen werden, wenn sich hierdurch mehrere „physiologische Eigenschaften" des Patienten verbessern oder sich jedenfalls keine derselben (wesentlich) verschlechtert. Auf diese Weise können sowohl Patienten mit Herzstimulation als auch Patienten mit bradykarden und/oder tachykarden Herzrhythmusstörungen und/oder Schenkelblockierungen, welche ggf. auch intermittierend auftreten können, unter Berücksichtigung entsprechender Bedingungen hämodynamisch optimiert werden.

Die Erfindung ist vorstehend im Hinblick auf eine extrakorporale Kreislaufunterstützung beschrieben. Es können bei der Steuerungsoptimierung des extrakorporalen Kreislaufsystems auch Herzrhythmusstörungen, ein Rechtsschenkelbock, ein Linksschenkelblock und/oder bifaszikuläre Schenkelblockierungen sowie deren intermittierendes Auftreten berücksichtigt werden. Es kann, zusätzlich oder alternativ, auch vorgesehen sein, dass der Patient ein herzstimulierter Patient ist, dessen Herzaktion beispielsweise mittels eines Herzschrittmachers unterstützt wird.

Entsprechend kann vorgesehen sein, dass für einen jeweiligen Herzzyklus ein Herzstimulationssignal des Patienten erfasst wird. Nach Maßgabe der bestimmten mindestens einen „physiologischen Eigenschaft" kann ein Signal zum Einstellen einer interventrikulären Stimulationsverzögerung ausgegeben werden. Derart kann zusätzlich oder alternativ zum Bereitstellen eines Triggersignals für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung ein Signal für einen Herzschrittmacher ausgegeben werden, um ggf. eine interventrikuläre Stimulationsverzögerung anzupassen. Insbesondere kann eine Anpassung für das Stimulationssignal eines aktuellen Herzzyklus unter Berücksichtigung der mindestens einen „physiologischen Eigenschaft" erfolgen, welche aus dem Bioimpedanzsignal mindestens eines vorherigen Herzzyklus bzw. vor dem QRS-Komplex des aktuellen Herzzyklus bestimmt wurde.

So kann bei einem entsprechenden Modus des Herzschrittmachers beispielsweise eine (Änderung einer) Verzögerung des Stimulationsimpulses zwischen dem linken Ventrikel und dem rechten Ventrikel vorgeschlagen und/oder eingestellt werden, ein sogenanntes VV-Delay. Entsprechend kann der Stimulationsimpuls beispielsweise zwischen 5 ms und 30 ms, bevorzugt zwischen 10 ms und 20 ms verzögert für den rechten Ventrikel bzw. linken Ventrikel oder ggf. auch simultan abgegeben werden. Es kann auch ein Signal zum Einstellen einer atrioventrikulären Stimulationsverzögerung, ein sogenanntes AVp-Delay, abgegeben werden. Eine solche Stimulationsverzögerung kann beispielsweise im Bereich zwischen 120 und 220 ms liegen, wobei eine Änderung bevorzugt im Bereich zwischen 10 ms und 30 ms liegt und insbesondere 20 ms ist.

Eine solche Einstellung der Stimulationsverzögerung kann insbesondere im Falle einer (ggf. parallelen) kardialen Resynchronisationstherapie vorteilhaft sein. Die Einstellung bzw. Anpassung oder der entsprechende Vorschlag erfolgt bevorzugt iterativ, wie vorstehend im Hinblick auf ein bereitzustellendes Triggersignal beschrieben.

Infolge der Herzstimulation können im bereitgestellten EKG-Signal jedoch Signalstörungen auftreten, welche das Bestimmen der entsprechenden Amplituden aus dem EKG-Signal erschweren. Beispielsweise können infolge eines Stimulationsimpulses Signalhöhen erfasst werden, welche das patienteneigene EKG-Signal kaschieren und/oder eine entsprechende Amplitudenänderung bewirken. In beiden Fällen kann eine Synchronisierung ggf. nicht mit hinreichender Sicherheit für den Patienten erfolgen. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass anhand einer erfassten Steigungshöhe im EKG-Signal, welche einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, patienteneigene Herzstimulationssignale des Patienten nicht erfasst und für eine unmittelbar nachfolgende vorgegebene Zeitdauer im jeweiligen EKG-Signal und/oder Bioimpedanzsignal unterdrückt werden.

Durch die Erfassung der Steigungshöhe, welche als Indikator für einen ausgegebenen Stimulationsimpuls dienen kann, können Störsignale gleichzeitig im EKG-Signal für das Bestimmen der charakteristischen Amplitudenänderung und/oder im parallelen Bioimpedanzsignal zum Bestimmen der mindestens einen „physiologischen Eigenschaft" berücksichtigt werden.

Eine charakteristische Amplitudenänderung, welche für die Steuerung/Regelung der extrakorporalen Kreislaufunterstützung als entsprechendes Triggersignal verwendet wird, kann mithin genauer bestimmt werden. Denn die Signalhöhen im EKG-Signal können quasi zum Zeitpunkt des Stimulationssignals und unmittelbar danach für das Bestimmen der Amplitudenänderung berücksichtigt werden. Eventuelle Verzerrungen im EKG-Signal, welche andernfalls ggf. als charakteristische Amplitudenänderung fehlerhaft erkannt würden, tatsächlich jedoch dem Stimulationssignal zuzuordnen sind, können als solche erkannt werden.

Durch die Unterdrückung bzw. Ausblendung des EKG-Signals und/oder des Bioimpedanzsignals für die nachfolgenden Zeitpunkte kann die vorhandene Anzahl der Datenpunkte zum Bestimmen der jeweiligen Amplitudenänderung bzw. „physiologischen Eigenschaft" ggf. reduziert sein. Es wird gleichwohl sichergestellt, dass die Amplitudenänderung bzw. „physiologische Eigenschaft" weitestgehend frei von Störsignalen ist und der entsprechende Zeitpunkt und/oder Wert im jeweiligen Herzzyklus genauer bestimmt werden kann.

Die „vorgegebene unmittelbar nachfolgende Zeitdauer" liegt bevorzugt zwischen 2 ms und 40 ms, besonders bevorzugt zwischen 6 ms und 10 ms. Die „vorgegebene nachfolgende Zeitdauer" entspricht bevorzugt einer Zeitdauer, welche eine Amplitude bzw. eine verzerrte Signalhöhe aufgrund des Stimulationssignals ausblendet. Das bereitzustellende EKG-Signal umfasst hierdurch keine wesentlichen Störsignale. Diese können entsprechend herausgefiltert werden, sodass ein „blanking" bereitgestellt wird. Weiterhin wird die „vorgegebene unmittelbar nachfolgende Zeitdauer" derart gewählt, dass die charakteristische Amplitudenänderung eines EKG-Signals bzw. einer bestimmten Herzzyklusphase weiterhin im EKG-Signal auftritt, also nicht mit der vorgegebenen Signalhöhe überschrieben wird. Beispielsweise kann so sichergestellt werden, dass ein QRS-Komplex eines EKG-Signals, insbesondere eine R-Zacke oder R-Welle, welche als Triggersignal für eine Steuerung der extrakorporalen Kreislaufunterstützung verwendet werden kann, im bereitgestellten EKG-Signal auftritt. Durch die Berücksichtigung eines Stimulationssignals bzw. Störsignals beim Identifizieren der Amplitudenänderung kann das Steuersignal bzw. Regelsignal für die extrakorporale Kreislaufunterstützung, welches auf dem Triggersignal basiert, mit einer erhöhten zeitlichen Genauigkeit ausgegeben bzw. bereitgestellt werden.

Der Schwellenwert für die Steigungshöhe wird bevorzugt basierend auf offline ausgewerteten EKG-Signalen und/oder Stimulationssignalen vorgegeben, welche zuvor validiert wurden. So können ein oder mehrere Datensätze mit ausgewerteten und verifizierten Daten bereitgestellt sein, wobei die Zeitpunkte der jeweiligen Stimulationsimpulse eindeutig bestimmt wurden. Auf Grundlage dieser Daten können beispielsweise bestimmte, für das Stimulationssignal kennzeichnende Steigungshöhen im EKG-Signal identifiziert werden. Diese werden für die Identifizierung berücksichtigt und erleichtern die Identifizierung. Hierdurch wird eine eindeutige Zuordnung des Stimulationsimpulses zu einem oder mehreren spezifischen Zeitpunkten im EKG- Signal ermöglicht.

Um die Bioimpedanz zu messen, kann eine Elektrodenanordnung vorgesehen sein. Diese umfasst typischerweise mindestens zwei Elektroden, wobei die Elektrodenanordnung zwei Abschnitte zum Einkoppeln eines elektrischen Signals und zwei Abschnitte zum Auskoppeln eines elektrischen Signals umfasst. Auf diese Weise kann beispielsweise mittels eines eingekoppelten schwachen Wechselstroms mit hoher Frequenz, beispielweise etwa 50 kHz, ein Messsignal ausgekoppelt und erfasst werden. Die entsprechende Bioimpedanz wird mittels der Anordnung der Abschnitte über den kardialen Bereich bestimmt. Bevorzugt werden zwei Abschnitte im Halsbereich und zwei Abschnitte im linken unteren Thoraxbereich unterhalb des Herzens des Patienten positioniert. Durch die Aufteilung der Abschnitte wird gewährleistet, dass ein Messsignal bereitgestellt werden kann, welches weitestgehend frei von Störsignalen ist. Das Messsignal ist durch die jeweilige individuelle Anordnung patientenspezifisch. Es kann bevorzugt spezifisch für die kardialen Eigenschaften eingestellt werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Elektrodenanordnung zwei Elektroden, wobei jede Elektrode einen Abschnitt zum Einkoppeln des elektrischen Signals und einen Abschnitt zum Auskoppeln des elektrischen Signals umfasst. Die Elektroden weisen demnach voneinander getrennte Bereiche auf, welche bevorzugt nicht oder nur geringfügig elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Durch diese Ausgestaltung wird eine besonders kompakte Elektrodenanordnung ermöglicht. Die Abschnitte einer jeweiligen Elektrode können in einem vorgegebenen Abstand voneinander am Patienten angeordnet werden.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Elektrodenanordnung drei Elektroden umfasst, wobei eine Elektrode einen Abschnitt zum Einkoppeln des elektrischen Signals und einen Abschnitt zum Auskoppeln des elektrischen Signals umfasst. Eine Elektrode ist als Einkoppelelektrode und eine Elektrode als Auskoppelelektrode ausgebildet. Es können also drei Elektroden vorgesehen sein. Eine Elektrode umfasst separate Bereiche für das Einkoppeln bzw. Auskoppeln, die beiden weiteren können als Elektroden für die Bioimpedanzmessung vorgesehen sein. Auf diese Weise kann ein anatomischer Bereich für die Bioimpedanzmessung freier oder spezifischer gewählt werden. Es kann auch sichergestellt werden, dass sich eingekoppelte und ausgekoppelte Signale zwischen den Elektroden nicht oder nur geringfügig gegenseitig beeinflussen.

Je nach Ausgestaltung können die Elektrodenbereiche zumindest teilweise von einer oder mehreren EKG-Elektroden bereitgestellt werden, sodass eine Funktion zum Erfassen des EKG- Signals und eines Bioimpedanzsignals zumindest teilweise von einer jeweiligen Elektrode ausgeführt werden kann. Insbesondere kann also eine bereits vorgesehene EKG-Ableitung beispielsweise zum Auskoppeln eines Messsignals zum Bestimmen bzw. Messen der Bioimpedanz verwendet werden. Bevorzugt können entsprechende, sich voneinander unterscheidende Frequenzbereiche verwendet werden, um eine eindeutige Trennung der jeweiligen Signale zu ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich kann eine temporale Trennung vorgesehen sein. Beispielsweise können die Messsignale innerhalb unterschiedlicher Zeitfenster erfasst bzw. empfangen werden.

Bevorzugt umfasst die Elektrodenanordnung vier Elektroden, wobei zwei Elektroden jeweils als Einkoppelelektrode und zwei Elektroden jeweils als Auskoppelelektrode ausgebildet sind. Auf diese Weise kann eine eindeutige Bioimpedanzmessung erfolgen. Störsignale oder eine gegenseitige Beeinflussung der Signale werden derart weitestgehend vermieden. Durch die Ausgestaltung der Abschnitte als individuelle Elektroden kann insbesondere eine vollständige elektrisch leitfähige Trennung bzw. Isolierung ermöglicht werden. Die Verwendung einer größeren Anzahl von Elektroden ermöglicht somit noch genauere und eindeutigere Messungen der Bioimpedanz. Die Erfassung kann zudem erheblich vereinfacht werden, da keine komplexe Zuweisung im Frequenzbereich und/oder im temporalen Bereich erforderlich wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht weiterhin eine flexiblere Positionierung am gewünschten anatomischen Bereich des Patienten.

Mit der Zwei-, Drei- oder Vier-Elektrodentechnik können somit eine zumindest einkanalige Messung der Bioimpedanz und bevorzugt zweikanalige bzw. mehrkanalige Messungen der Bioimpedanz ermöglicht werden, welche sich hinsichtlich der hämodynamischen Optimierung des extrakorporalen Kreislaufsystems vorteilhaft auswirken.

Die komplexe Bioimpedanz kann dabei optional als komplexe Größe betrachtet werden, wobei die Bioimpedanz sich aus Realteil als ohmscher Widerstand ohne Phasenverschiebung und Imaginärteil als Wechselstromwiderstand mit Phasenverschiebung zusammensetzt. Für die Messung der Bioimpedanz werden bevorzugt nicht polarisierbare Elektroden, beispielsweise Silber-Silberchlorid-Elektroden, verwendet.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren können die Schritte des Empfangens des EKG-Signals und des Empfangens der kardiologischen Bioimpedanzmessung beispielsweise mittels einer Schnittstelle ermöglicht werden. Die Schnittstelle kann mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit kommunikativ gekoppelt sein. Eine solche Steuer- und/oder Regeleinheit kann weiterhin dazu eingerichtet sein, das EKG-Signal und die Bioimpedanzmessung auszuwerten, wobei bevorzugt eine Auswerteeinheit hierfür vorgesehen sein kann. Auch kann die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet sein, das Triggersignal auszugeben.

Entsprechend wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung eines Patienten vorgeschlagen. Diese Vorrichtung umfasst eine Schnittstelle zum Empfangen eines EKG-Signals und einer kardiologischen Bioimpedanzmessung des unterstützten Patienten parallel zum EKG-Signal über einen vorgegebenen Zeitraum, und ferner eine Auswerteeinheit, welche dazu eingerichtet ist, mindestens eine für eine Herzzyklusphase charakteristische Amplitudenänderung eines jeweiligen Herzzyklus im empfangenen EKG-Signal zu identifizieren und mindestens eine „physiologische Eigenschaft" des Patienten aus der Bioimpedanzmessung zu bestimmen. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, für den jeweiligen Herzzyklus ein Triggersignal für die extrakorporale Kreis laufunterstützung auf Grundlage der identifizierten mindestens einen Amplitudenänderung und unter Berücksichtigung der mindestens einen „physiologischen Eigenschaft" bereitzustellen.

Die Vorrichtung umfasst bevorzugt eine Steuer- und Regeleinheit, welche mit einem EKG-Gerät des unterstützten Patienten kommunikativ koppelbar und zum Bereitstellen des Triggersignals eingerichtet ist, bevorzugt mittels der Schnittstelle. Die Vorrichtung kann beispielsweise mittels der Schnittstelle direkt mit mindestens einer EKG-Ableitung oder auch mit einem EKG-Gerät kommunikativ gekoppelt sein, um erfasste EKG-Signale zu empfangen. Bevorzugt ist die Vorrichtung als (Teil einer) Steuer- und Regeleinheit ausgebildet und umfasst ein EKG-Gerät oder ist als Teil eines EKG-Geräts ausgebildet, wobei die Vorrichtung bevorzugt zusammen mit einem EKG-Gerät bzw. einer Sensorbox gemeinsam in einem Gehäuse eines Systems für die extrakorporale Kreislaufunterstützung verbaut ist. Die Vorrichtung kann mit einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung bzw. einem entsprechenden System gekoppelt sein, beispielsweise über dieselbe Schnittstelle.

Insbesondere kann die Vorrichtung dazu eingerichtet sein, das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Obwohl das Bioimpedanzsignal mit unterschiedlichen Ansätzen erfasst und empfangen werden kann, umfasst die Vorrichtung bevorzugt eine Elektrodenanordnung zum Erfassen der Bioimpedanzmessung, welche, wie vorstehend beschrieben, mindestens zwei Elektroden umfasst. Die Elektrodenanordnung umfasst zwei Abschnitte zum Einkoppeln eines elektrischen Signals und zwei Abschnitte zum Auskoppeln eines elektrischen Signals.

Die EKG-Messsignale weisen eine erfasste Signalhöhe auf und bilden entsprechend Datenpunkte, welche mittels der Auswerteeinheit verarbeitet bzw. ausgewertet werden können. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise als integriertes Rechenmodul ausgebildet sein. Sie kann eine Logik umfassen, um die empfangenen Signale auszuwerten und um mindestens eine charakteristische Amplitudenänderung zu bestimmen. Die Signale können von der Auswerteeinheit zumindest für einen bestimmten zeitlichen Abschnitt oder auch den vollständigen vorgegebenen Zeitraum oder länger aufgezeichnet werden, beispielsweise mittels eines gekoppelten oder integrierten Speichermediums oder in einem flüchtigen Arbeitsspeicher.

Weiterhin wird eine Kreislaufunterstützungsvorrichtung vorgeschlagen, welche die vorstehend beschriebene Vorrichtung zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung und weitere Komponenten, bspw. einen Oxygenator, ein EKG-Gerät, eine Blutpumpe und zwei Kanülen zur Entnahme venösen bzw. zur Zufuhr ggf. oxygenierten Bluts durch einen arteriellen Zugang umfasst. Die Kreislaufunterstützungsvorrichtung umfasst daher typischerweise eine Blutpumpe, welche fluidisch mit einem venösen Patientenzugang und einem arteriellen Patientenzugang verbindbar und zum Bereitstellen eines Blutflusses vom venösen Patientenzugang zum arteriellen Patientenzugang ausgelegt ist. Bevorzugt umfasst die Kreislaufunterstützungsvorrichtung als solche oder die Vorrichtung zum Steuern/Regeln der extrakorporalen Kreislaufunterstützung als Komponente derselben ein EKG-Gerät.

Die Vorrichtung zum Steuern/Regeln ist dabei mit der Kreislaufunterstützungsvorrichtung kommunikativ gekoppelt und dazu eingerichtet, ein Steuer- und Regelsignal zum Einstellen der Blutpumpe an einem vorgegebenen Zeitpunkt nach der mindestens einen charakteristischen Amplitudenänderung auszugeben. Die Vorrichtung zum Steuern/Regeln betreibt, betätigt, steuert, regelt und überwacht die Blutpumpe und ermöglicht eine Synchronisierung der Blutpumpe mit dem Herzzyklus des jeweiligen Patienten.

Das Ausgeben des Steuersignals bzw. Regelsignals für die extrakorporale Kreislaufunterstützung kann weiterhin ein unmittelbares Einstellen eines entsprechenden Parameters bzw. Betriebsparameters einer gekoppelten extrakorporalen Kreislaufunterstützungsvorrichtung bewirken. Beispielsweise können auf diese Weise eine oder mehrere in einem System zur extrakorporalen Kreislaufunterstützung vorhandene Pumpenantriebe oder Pumpenköpfe für Blutpumpen, beispielsweise nicht-okklusive Blutpumpen, gesteuert bzw. geregelt werden. Somit kann anhand des EKG-Signals eine gewünschte Blutflussrate in der gewünschten Herzzyklusphase bereitgestellt werden, wobei das EKG-Signal anhand des erfassten Stimulationssignals aufbereitet und spektral korrigiert sein kann.

Die Blutpumpe kann mit einem venösen Zugang mittels einer venösen Kanüle und mit einem arteriellen Zugang mittels einer arteriellen Kanüle zum Ansaugen bzw. Fördern des Bluts verbindbar sein, um einen Blutfluss von einer Seite mit einem niedrigen Druck zu einer Seite mit einem höheren Druck bereitzustellen. Das Blut kann über einen Membranoxygenator geführt werden, um das Blut entsprechend aufzubereiten. Bevorzugt ist die Blutpumpe als Disposable oder Einmalartikel ausgebildet und bevorzugt fluidisch von dem jeweiligen Pumpenantrieb getrennt und leicht koppelbar, beispielsweise über eine magnetische Kopplung. Die Vorrichtung zum Steuern/Regeln betätigt durch die Ausgabe des entsprechenden Signals den Motor des Pumpenantriebs und kann somit eine Änderung der Drehzahl der Blutpumpe bewirken.

Kurze Beschreibung der Figuren

Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs gemäß der Erfindung;

Figur 2 zeigt einen elektrokardiographischen Verlauf und eine parallele Erfassung einer kardialen Bioimpedanz;

Figur 3 zeigt einen alternativen elektrokardiographischen Verlauf und eine parallele Erfassung einer kardialen Bioimpedanz;

Figur 4 zeigt eine Punktwolke als Basis für eine Korrelationsanalyse zwischen einem empfangenen EKG-Signal und einer parallel empfangenen Bioimpedanzmessung;

Figur 5 zeigt eine Punktwolke als Basis für eine Korrelationsanalyse zwischen unterschiedlichen bestimmten physiologischen Eigenschaften;

Figur 6 zeigt ein Verlauf einer Bioimpedanzmessung bei Änderungen einer Stimulationsverzögerung eines herzstimulierten Patienten; und

Figuren 7A und 7B zeigen eine spektro-temporale Auswertung der Bioimpedanzmessung für bestimmte Zeitintervalle. Detaillierte bevorzugter Ausführun

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Es werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.

In Figur 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßer Verfahrensablauf zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung eines Patienten dargestellt. Entsprechend wird im Schritt 10 ein EKG-Signal bzw. ein EKG-Messsignal aus einem oder mehreren EKG-Ableitungen empfangen, beispielsweise für eine vorgegebene Zeitdauer oder kontinuierlich für aufeinanderfolgende Herzzyklen. Das EKG-Signal enthält Signalhöhen für jeden Datenpunkt, sodass für jeden nachfolgenden Zeitpunkt im EKG-Signal ein entsprechender Messwert bereitgestellt ist. Die Signalhöhen bilden zusammen ein Elektrokardiogramm, welches es ermöglicht, die verschiedenen Herzzyklusphasen für jede Herzaktion des Patienten grafisch abzubilden und ggf. zu überwachen.

Weiterhin wird im Schritt 12 parallel zum EKG-Signal eine kardiale Bioimpedanzmessung bzw. ein Bioimpedanzsignal empfangen. Die Bioimpedanzmessung kann simultan erfolgen oder auch mit einer geringen Verzögerung erfasst und empfangen werden und dem entsprechenden Messzeitpunkt des EKG-Signals zugeordnet werden.

Nach dem Empfangen des EKG-Signals (Schritt 10) und der Bioimpedanzmessung (Schritt 12) können die Messsignale optional aufbereitet werden, wie in den entsprechenden Schritten 14A und 14B und mit den gestrichelten Linien dargestellt. So können beispielsweise Störsignale, wie etwa Herzstimulationsimpulse, ermittelt und die entsprechenden Datenpunkte sowie die unmittelbar nachfolgenden Datenpunkte ausgeblendet oder mit einem vorgegebenen Wert oder Signalverlauf überschrieben werden. Auf diese Weise können etwaige Verzerrungen im jeweiligen Signal vermieden oder reduziert werden, sodass die Validität der Signale bei der weiteren Verarbeitung erhöht werden kann.

Aus dem aufbereiteten EKG-Signal wird im Anschluss im Schritt 16 eine für eine bestimmte Herzzyklusphase charakteristische Amplitudenänderung identifiziert. Bevorzugt handelt es sich um die sogenannte R-Zacke im QRS-Komplex des Herzzyklus, welche grundsätzlich eine eindeutige und zeitlich stabile Zuordnung des entsprechenden Zeitpunkts zur systolischen Phase ermöglicht.

Die identifizierte, charakteristische Amplitudenänderung, insbesondere die R-Zacke, dient als Basis für die Bereitstellung eines Triggersignals für die extrakorporale Kreislaufunterstützung gemäß Schritt 20. Wie vorstehend erläutert, kann das Triggersignal beispielsweise ein Steuer- und/oder Regelsignal für eine extrakorporale Kreislaufunterstützungsvorrichtung mit zeitlicher Stabilität bereitstellen.

Entsprechend kann das Steuer- und/oder Regelsignal mit einer vorgegebenen Latenzperiode ausgegeben werden, um beispielsweise eine Blutpumpe in einer bestimmten Herzzyklusphase zu betätigen und einen extrakorporalen Blutfluss zu fördern. Derart kann beispielsweise eine verbesserte Durchblutung der Koronararterien innerhalb einer diastolischen Phase bereitgestellt werden. Beispielsweise können eine oder mehrere Amplitudenänderungen bestimmt werden, welche für eine R-Zacke im jeweiligen Herzzyklus kennzeichnend sind, wobei das Steuer- und Regelsignai entsprechend als R-T riggersignal ausgegeben werden kann. Ein Ausblenden bzw. „Blanking" der Stimulationssignalen bzw. Störsignalen ermöglicht es, dass eine Steuerung auch beim Vorliegen von Signalhöhen, welche andernfalls beispielsweise ein Zurücksetzen verursachen und eine Erfassung einer Amplitudenänderung verhindern, bereitgestellt werden kann.

Beim Bereitstellen des Triggersignals (Schritt 20) wird weiterhin mindestens eine „physiologische Eigenschaft" des Patienten berücksichtigt, welche zuvor anhand der Bioimpedanzmessung bestimmt wurde (Schritt 18). Die Bioimpedanzmessung und die entsprechende „physiologische Eigenschaft" werden bevorzugt nach dem Triggersignal eines unmittelbar vorherigen Herzzyklus und vor dem Zeitpunkt der bestimmten charakteristischen Amplitudenänderung des aktuellen Herzzyklus erfasst bzw. bestimmt.

Auf diese Weise kann die Auswirkung des Zeitpunkts des zuvor bereitgestellten Triggersignals und somit beispielsweise die Auswirkung einer Ansteuerung einer Blutpumpe der Kreislaufunterstützung auf den Zustand des Patienten berücksichtigt werden. Entsprechend kann der Zeitpunkt des nun bereitzustellenden Triggersignals anhand der bestimmten „physiologischen Eigenschaft" angepasst werden, um zumindest diese „physiologischen Eigenschaft" für nachfolgende Herzzyklen zu optimieren und den Zustand des Patienten zu verbessern.

In den Figuren 2 und 3 sind Verläufe von elektrokardiographischen Signalen 22 und parallel erfassten kardialen Bioimpedanzmessungen 24 in verschiedenen Darstellung und für aufeinanderfolgende Herzzyklen gezeigt. Zu sehen ist, dass die Signalhöhe in der kardialen Bioimpedanzmessung 24 auch bei einer relativen Stabilität des EKG-Signals 22 variieren kann. Erfindungsgemäß wird das Auftreten derartiger Fluktuationen genutzt, um den bestmöglichen Wert der jeweiligen „physiologischen Eigenschaft" und/oder eine weitere Verbesserung der Stabilität der Kreislaufunterstützung zu erreichen. Bevorzugt wird die mindestens eine „physiologische Eigenschaft" durch eine zeitliche Korrektur bzw. Anpassung der eingestellten Latenzperiode zwischen dem Zeitpunkt der bestimmten charakteristischen Amplitudenänderung und dem Zeitpunkt der Bereitstellung des Triggersignals optimiert, insbesondere iterativ für aufeinanderfolgende Herzzyklen oder periodisch.

Als Basis für eine solche iterative Optimierung kann insbesondere eine statistische Auswertung des Bioimpedanzsignals 24 verwendet werden. Wie in Figur 4 dargestellt, kann hierfür eine Punktwolke mit einem Konfidenzintervall vorgesehen sein. Hierdurch lässt sich beispielsweise ein Erwartungswert sowie statistische Werte, wie ein Durchschnittswert oder Medianwert, berechnen, welche(r) als Zielwert für die zeitliche Anpassung des bereitzustellenden Triggersignals vorgesehen sein kann/können.

Eine entsprechende statistische Auswertung ist für die aus dem Bioimpedanzsignal 24 bestimmten „physiologischen Eigenschaften" 26A bis 26D in Figur 5 dargestellt. In diesem vorteilhaften aber optionalen Beispiel wird der Herzindex 26A, das Schlagvolumen 26B, die Herzfrequenz bzw. Herzrate 26C und die Herzperiodendauer 26D beschrieben.

Anhand der statistisch ausgewerteten Daten kann beispielsweise eine Korrelationsanalyse durchgeführt werden, um einen Pearson-Koeffizienten bzw. Korrelationskoeffizienten zu bestimmen. Wie vorstehend erläutert, kann diese Analyse für jeden folgenden Herzzyklus oder auch periodisch, beispielsweise für jeden fünften Herzzyklus, nach entsprechender Mittelung, erfolgen.

In Figur 6 ist ein weiteres Beispiel eines Verlaufs einer Bioimpedanzmessung 24 gezeigt, wobei zu unterschiedlichen Zeitpunkten Änderungen 28 an einer Stimulationsverzögerung bei einem herzstimulierten Patienten vorgenommen wurden. Im vorliegenden, nicht beschränkenden Beispiel wurden als physiologische Eigenschaften 26A bis 26D die Herzperiodendauer 26A, die linksventrikuläre Ejektionszeit 26B, der Acceleration Index 26C und das Schlagvolumen 26D bestimmt.

Die Herzstimulation wurde zur kardialen Resynchronisationstherapie mit rechtsatrialem, rechtsventrikulärem und linksventrikulärem Pacing verabreicht. Zu den Zeitpunkten der Änderung 28 wurden unterschiedliche atrioventrikuläre und interventrikuläre Stimulationsverzögerungen eingestellt. Dies erfolgte auf iterative Weise, wobei zunächst die atrioventrikuläre Stimulationsverzögerung und im Anschluss die interventrikuläre Stimulationsverzögerung hämodynamisch optimiert wurden. Die AVp-Delay-Werte wurden in einem Bereich zwischen 140 ms und 200 ms und VV-Delay-Werte zwischen -20 ms und +20 ms gewählt. Auf diese Weise konnte beispielsweise ein Optimum beim Schlagvolumen, bei der Herzperiodendauer, und beim Herzindex bei einem stabilen und geringfügig niedrigeren Herzfrequenzwert erzielt werden. In den Figuren 7A und 7B ist die Bioimpedanzmessung 24 im Zeit- und Spektralbereich dargestellt, wobei die Zeitachse in Zeilennummern abgebildet ist. Der Darstellung ist entnehmbar, dass zu unterschiedlichen Zeitpunkten eine höhere Frequenz mit hinreichender Stabilität erzielt werden konnte. Diese Zeitpunkte stimmen mit entsprechenden Änderungen bei der Stimulationsverzögerung überein, wie beispielsweise auch in Figur 6 dargestellt. Während in Figur 6 der zeitliche hämodynamische Trend abgebildet ist, wird in Figur 7 der spektrale hämodynamische Trend dargestellt. Entsprechend kann der spektrale Trend unterschiedlicher hämodynamischer Parameter bei intermittierenden Herzrhythmusstörungen und/oder Herzstimulationen zur hämodynamischen Optimierung der Triggerung der Steuerung der extrakorporalen Kreislaufunterstützung verwendet werden. Der zeitliche und spektrale hämodynamische Trend können folglich zur hämodynamischen Beurteilung des Herzrhythmus, der Herzstimulation und von Herzrhythmusstörungen sowie unterschiedlichen ventrikulären Schenkelblockierungen verwendet werden.

Entsprechend kann eine Auswertung im Spektralbereich unter Berücksichtigung hinreichender Patientensicherheit als Grundlage für einen anzupassenden Zeitpunkt des bereitzustellenden Triggersignals bzw. Stimulationsimpulses dienen.

Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

10 Empfangen eines EKG-Signals

12 Empfangen einer Bioimpedanzmessung

14A Aufbereiten des EKG-Signals 14B Aufbereiten der Bioimpedanzmessung

16 Identifizieren einer charakteristischen Amplitudenänderung

18 Bestimmen einer physiologischen Eigenschaft

20 Bereitstellen eines Triggersignals

22 EKG-Signal 24 Bioimpedanzsignal

26A-D physiologische Eigenschaft

28 Änderung der Stimulationsverzögerung