Unser Zeichen: 072120WO/Sg/rp

Therapieeinrichtunq mit gedächtnisgestützter Regeleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Therapieeinrichtung mit einem Blutdruckmessgerät und einer gedächtnisgestützten Regeleinrichtung zur Steuerung der Zeitpunkte der Blutdruckmessungen und zur Regelung des Blutdruckes des Patienten während eines Therapievorganges, insbesondere ein Therapiegerät zur extrakorporalen Blutreϊnigung.

Bei verschiedenen Therapien, wie beispielsweise bei der Hämodialyse, ist es erforderlich, den Blutdruck des Patienten laufend zu überwachen. Hierfür werden Geräte zur unblutigen (non-invasiven) Blutdruckmessung mit einer um den Arm des Patienten herumlegbaren Manschette benutzt, die aufgepumpt und dann

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unter Druckmessung langsam entlastet wird. Um eine quasikontinuieriiche Blutdruckregelung zu erreichen, muss die Regeleinrichtung in Intervallen von wenigen Minuten Regeivorgänge durchführen. Die während einer mehrstündigen Behandlung hierfür erforderliche Anzahl von Blutdruckmessungen kann erheblich reduziert werden, wenn zu festgelegten Zeitpunkten die Blutdruckmessungen durch Blutdruckwerte substituiert werden, die aus früheren Behandlungen desselben Patienten gewonnen wurden,

In U.S. 6,578,241 B2 und EP 1 226 838 A2 sind entsprechende Therapieeinrichtungen mit intervallartiger Blutdruckmessung und mit reduzierter Anzahl der Messvorgänge beschrieben. Anhand der gleichen Länge aller Intervalle, beispielsweise 5 Minuten je Intervall, gewährleistet hierbei die Regeleinrichtung die Auswertung des Blutdruckverlaufes und der Blutdrucktrends in jedem Intervall nach einheitlichen Regeln, wie dies in EP 0 956 872 A2 beschrieben ist.

Der erste Teil des Patentanspruchs 1 bezieht sich auf eine Therapieeinrichtung, die in EP 1 226 838 A2 beschrieben ist. Diese Therapieeinrichtung führt Blutdruckmessungen in Intervallen aus und regelt in Abhängigkeit hiervon die UStrafiltratäonsrate UFR in der Weise, dass keine unzulässigen Blutdruckabfälle auftreten. Zu den Zeitpunkten, in denen keine Messung des Blutdrucks durchgeführt wird, werden die Werte einer Leitkurve, die aus früheren Therapieabläufen ermittelt wurde, als Ist-Werte des Blutdrucks zugrundegeiegt, und in den Zeitpunkten der Blutdruckmessung werden die aktuellen Werte des Blutdrucksverlaufs ausgewertet.

Da für morbide Ereignisse während der Hämodialyse, wie Hypotonie, Schwindelanfälle, Erbrechen u. a., multifaktorielle Ursachen zu berücksichtigen sind, werden in der klinischen Praxis mitunter Monitore für weitere Größen (beispielsweise EKG, relatives Blutvolumen, Hämatokrit, Blutsauerstoffgehait) zur Erkennung von Komplikationen verwendet. Hieraus können sich in

Abhängigkeit von den Messergebnissen zu beliebigen Zeitpunkten Anforderungen für zusätzliche Blutdruckmessungen ergeben. Klinische Erfahrungen mit Dialysepatienten zeigen, dass in Abhängigkeit vom Zustand des Patienten mitunter auch Blutdruckmessungen direkt vom medizinischen Personal angefordert werden. Eine entsprechende Therapieeinrichtung mit zeitfiexibler Blutdruckregelung ist in der (nicht vorveröffentlichten) Europäischen Patentanmeldung Nr. 06 112 431.9 beschrieben.

Die genannten Therapieeinrichtungen nutzen für die Blutdruckregelung grundsätzlich nur Werte und Zeitverläufe der vorangegangenen Therapϊevorgänge bis zum gegenwärtigen Behandlungszeitpunkt. Die in den Therapieeinrichtungen ebenfalls gespeicherten Werte und Zeitveriäufe der vorangegangenen Therapievorgänge für die Zeitabschnitte nach dem gegenwärtigen Behandlungszeitpunkt bis zum Ende der Behandlung werden nicht in die Blutdruckregelung eϊnbezogen.

Klinische Erfahrungen mit Dϊalysepatienten zeigen jedoch, dass sich aus diesen Zeitabschnitten vorangegangener Therapievorgänge wesentliche Informationen über den zu erwartenden Blutdruckverlauf nach dem jeweiligen Behandiungszeitpunkt der gegenwärtigen Behandlung ableiten lassen. Es erscheint aussichtsreich, dass sich daraus insbesondere für den selben Patienten bei vergleichbaren Behandlungsparametem, wie Gesamt-Ultrafiltrationsvolumen, maximale Ultrafiitrationsrate, Dialysatieitfähigkeit, Behandlungsdauer u.a., wichtige SchSussfoigerungen ergeben, die in der klinischen Praxis routinemäßig für eine vorausschauende Blutdruckregelung genutzt werden können. In Verbindung mit analytischen Vergleichen der Zeitverläufe des Blutdruckes sowie weiterer relevanter Einflussgrößen während der gegenwärtigen Behandlung und während vorangegangener Therapievorgänge anhand statistischer ähnlichkeitskriterien ergeben sich günstige Voraussetzungen für die Voraussage bevorstehender Blutdruckabfälle.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Therapieeinrichtung derart auszubilden, dass mit Hilfe einer gedächtnisgestützten Regeleinrichtung eine Voraussage über den bevorstehenden Blutdruckverlauf getroffen wird und eine vorausschauende Blutdruckregelung erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Hiernach ist die gedächtnisgestützte Regeleinrichtung zum Ausführen folgender weiterer Funktionen nach einer Blutdruckmessung ausgebildet:

c) Analysieren der Verläufe des Blutdruckes der ausgewählten vorangegangenen Therapievorgänge in auf den aktuellen Zeitpunkt des gegenwärtigen Therapievorganges nachfolgenden Zeitabschnitten auf Biutdruckabfäile und Selektieren mindestens eines der vorangegangenen Therapievorgänge mit Blutdruckabfali in den nachfolgenden Zeitabschnitten;

d) Vorausschauende Blutdruckregelung zur Prävention von Blutdruckabfällen, wobei der Zeϊtverlauf des mindestens einen selektierten Therapievorganges als Führungsgröße der vorausschauenden Blutdruckregelung in den auf den aktuellen Zeitpunkt nachfolgenden Zeitabschnitten verwendet wird.

Erfindungsgemäß werden die Verläufe des Blutdruckes vorangegangener Therapievorgänge in auf den aktuellen Zeitpunkt des gegenwärtigen Therapievorganges nachfolgenden Zeitabschnitten auf Blutdruckabfälle untersucht. Auf diese Weise werden diejenigen vorangegangenen Therapievorgänge, bei denen in einem Zeitraum nach dem aktuellen Zeitpunkt des gegenwärtigen Therapievorganges mindestens ein Blutdruckabfali auftrat, selektiert und für die Regelung werden nur die Verläufe bei den selektierten Therapievorgängen benutzt. Durch die Einbeziehung der Zeitveriäufe des Blutdruckes (und eventuell weiterer relevanter Einflussgrößen) aus

vorangegangenen Therapievorgängen werden eine Voraussage bevorstehender Blutdruckabfälle und eine vorausschauende Blutdruckregelung auf der Grundlage patientenspezifischer Erfahrungen ermöglicht. Unter vergleichbaren Therapϊebedingungen bezüglich der vom medizinischen Personal vorgegebenen Behandlungsmerkmale, wie Gesamt-Uitrafiltrationsvolumen, Therapiedauer, maximale Ultrafiltrationsrate, Dialysatleitfähigkeit und Grenzwerte des Blutdruck- Regelbereiches, wurden bei der Voraussage von bevorstehenden Abnormalitäten, wie Blutdruckabfällen, innerhalb des nachfolgenden Zeitabschnittes von z. B. 30 Minuten Trefferraten von über 85% erzielt.

Mit dem Merkmal d) wird erreicht, dass die auf den aktuellen Zeitpunkt folgende Blutdruckregelung eine „vorausschauende Blutdruckregelung" ist, die sich an einem selektierten Zeitverlauf als Führungsgröße orientiert.

Da das Kriterium „Blutdruckabfair bereits bei der Selektion berücksichtigt wird, erfolgt die Regelung des Blutdrucks in einer Weise, dass zukünftige Blutdruckabfäile mit hoher Wahrscheinlichkeit vermieden werden.

Die Erfindung leistet insbesondere bei hypotonie-gefährdeten Patienten einen wesentlichen Beitrag zur Prävention von Blutdruckabfällen und damit zur Qualitätsverbesserung der Dialysebehandlung.

Vorzugsweise führt die gedächtnisgestützte Regeleinrichtung, die unter anderem auch die intervallartigen Blutdruckmessungen steuert, die folgenden Schritte aus:

Speicherung der Blutdruckmesswerte für eine festgelegte Anzahl von Therapievorgängen, einschließlich von zu festgelegten Zeitpunkten aus vorangegangenen Therapievorgängen in Form von Leitkurven übernommenen Substitutionswerten und der Führungsgrößen der

gedächtnisgestützten Blutdruckregelung (zum Beispiel Uitrafiltratϊonsrate, Dialysatteitfähigkeit),

Speicherung weiterer Behandlungsparameter (zum Beispiel Gesamt- Ultrafiltrationsvolumen, maximale Ultrafiltrationsrate, Therapiedauer, Grenzwerte des Blutdruck-Regelbereiches) für die gemäß d) gespeicherten Therapϊevorgänge,

Analyse und Klassierung der unter d) genannten Blutdruckwerte für verschiedene Zeitabschnitte der vorangegangenen Therapievorgänge entsprechend ihrer ähnlichkeit zum Blutdruckverlauf des gegenwärtigen Therapievorganges,

Ermittlung von Maßnahmen zur vorausschauenden Blutdruckregelung für die verwendeten Führungsgrößen anhand derjenigen vorangegangenen Therapievorgänge mit der größten ähnlichkeit zum gegenwärtigen Blutdruckverlauf,

Anpassung der Regelcharakteristϊken entsprechend den bei dem Schritt Ermittlung ermittelten Maßnahmen in Abhängigkeit vom gegenwärtigen Blutdruckverlauf und vom Zeitpunkt während des laufenden Therapievorganges.

r gedächtnisgestützten Regeleinrichtung werden die folgenden Kategorien utdruckwerten in die vorausschauende Blutdruckregelung einbezogen:

Blutdruckwerte, die durch intervallartige Messungen gemäß dem in der Regeleinrichtung implementierten Zeitregime ermittelt werden, wie dies in EP 0 956 872 Bl beschrieben ist, und

Blutdruckwerte, die zwecks Reduzierung der Anzahl der Blutdruckmessungen in Form von Leitkurven aus vorangegangenen Therapievorgängen substituiert werden, wie dies in der Europäischen Patentanmeldung EP 1 226 838 A2 beschrieben ist, und

Blutdruckwerte, die von angeschlossenen Mess- und Auswertegeräten für andere physiologische Größen (zum Beispiel EKG, Relatives Blutvoiumen, Hämatokrit, Blutsauerstoffgehalt) zu anderen Zeitpunkten automatisch angefordert werden, wie dies in der Europäischen Patentanmeldung 06 112 431.9 beschrieben ist, und

Blutdruckwerte, die vom medizinischen Personal manuell zu anderen Zeitpunkten angefordert werden, wie dies in der Europäischen Patentanmeldung 06 112 431.9 beschrieben ist.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die gedächtnisgestützte Regeleinrichtung nach jeder Blutdruckmessung alle gespeicherten Therapϊeverläufe des jeweiligen Patienten hinsichtlich ihrer ähnlichkeit zum gegenwärtigen Blutdruckverlauf analysiert. Um stets einen aktuellen Daten-Pool zu gewährleisten, ist die Speicherung von maximal 100 Behandlungen je Patient vorgesehen (n = 100). Beim üblichen Behandiungsrhythmus von drei Dialysen je Woche repräsentiert der gespeicherte Daten-Pool die Behandlungen von bis zu 33 Wochen und somit maximal etwa acht Monate. Bei Speicherung der 101. Behandlung wird die 1. Behandlung automatisch gelöscht. Dadurch ist eine laufende Aktualisierung des Daten-Pools gewährleistet.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass nach jeder Blutdruckmessung für die vorausschauende Blutdruckregelung eine bestimmte Anzahl von z. B. 3 bis 5 vorangegangenen Behandlungen mit der jeweils größten ähnlichkeit zum gegenwärtigen Blutdruckverlauf analysiert

werden. Dadurch wird gewährleistet, dass im Interesse einer möglichst hohen Voraussagewahrscheinlichkeit bevorstehender Blutdruckabfälle nur Behandlungen betrachtet werden, deren ähnlichkeit sich markant von der Mehrzahl der gespeicherten Behandlungen abhebt. Die ähnlichkeitsanalysen erfassen vorzugsweise die Zeitabschnitte vom Beginn der Behandlung bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt oder nur 15 bis 20 Minuten vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt oder eine Kombination beider Varianten.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass die vorausschauende Blutdruckregelung aktiviert wird, sobald die Mehrzahl der analysierten 3 bis 5 vorangegangenen Therapievorgänge im nachfolgenden Zeitabschnitt von etwa 30 Minuten Blutdruckwerte innerhalb des aktiven Blutdruck-Regelbereiches aufweisen. Die gedächtnisgestützte Regeleinrichtung reagiert dann mit einer Reduzierung der Ultrafiltrationsrate und/oder Erhöhung der Dialysatleitfähigkeit,

Die Erfindung eignet sich insbesondere für Dialysegeräte und andere Geräte für die extrakorporale Blutreinigung, jedoch auch beispielsweise für die Infusionstherapϊe.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen :

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Diaiysegerätes,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm einer Dialysebehandlung (Auszug) ohne vorausschauende Blutdruckregelung, und

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Fig. 3 ein Zeitdiagramm einer Dialysebehancltung (Auszug) mit vorausschauender Blutdruckregelung.

Das in Fig. 1 dargestellte Dialysegerät entspricht in seinem Grundaufbau dem von EP 0 956 872 Bl oder von EP 1 226 838 A2. Das Dialysegerät 10 enthält eine Ultrafiltratϊonsvorrϊchtung 11 mit einer Prϊmärkammer 12 und einer Sekundärkammer 13, die durch eine Membran 14 voneinander getrennt sind. Die Primärkammer 12 ist Bestandteil eines Blutkreislaufes 15, bei dem Blut, welches über das arterielle System des Patienten entnommen wurde, in der Ultrafiltrationsvorrichtung 11 gereinigt und anschließend über das venöse System zum Patienten 16 zurückgeführt wird. In dem Blutkreislauf 15 befindet sich eine Pumpe 17. Diese ist als volumetrϊsche Pumpe ausgebildet, d. h. die Fördermenge dieser Pumpe entspricht ihrer Antriebsgeschwindigkeϊt, und ist steuerbar.

Die Sekundärkammer 13 der Ultrafiltrationsvorrϊchtung 11 befindet sich in einem Dialysierflüssigkeitsweg 18, in dem Dialysierflüssϊgkeit gepumpt wird. Die Dialysierflüssigkeit kommt von einem (nicht dargestellten) Vorratsbehälter, nimmt in der Ultrafiltratϊonsvorrichtung 11 zusätzliche Substanzen aus dem Blut auf und wird dann zu einem (nicht dargesteliten) Ablauf gepumpt. In dem Dialysierflüssigkeitsweg ist vor und hinter der Sekundärkammer 13 jeweils eine Durchflusskammer 19 bzw. 20 angeordnet, welche die Durchflussrate an der betreffenden Stelle regelt. Die Durchflusskammer 19 und die Durchflusskammer 20 haben die gleiche Förderrate. über die volumengesteuerte Ultrafiltrationspumpe 36 wird die gewünschte Ultrafiltrationsmenge UFV in einer festgelegten Ultrafiltrationsrate UFR abgezogen. Das Zeitintegrai über die Ultrafiitrationsrate UFR bildet das UStrafiitrationsvolumen UFV, also dasjenige Flüssigkeitsvolumen, das seit Beginn der Behandlung die Membran 14 passiert hat. Die Regelung der Ultrafiltrationsrate erfolgt durch die Regeleinrichtung 23, die Steuersignale für die Förderrate der Pumpe 36 liefert. Die Förderrate der

Pumpe wird in der Weise eingestellt, dass sich eine gewünschte Uitrafiitrationsrate ergibt.

Die Regeleinrichtung 23 empfängt ferner das Blutdrucksignal BP eines Blutdruckmessers 24, der am Körper des Patienten angebracht ist. Der Blutdruckmesser weist eine aufblasbare Manschette auf, die um den Arm des Patienten gelegt ist, und führt nicht-invasive Blutdruckmessungen aus. Die Zeitpunkte der Blutdruckmessungen werden intern durch die Regeleinrichtung 23 über die Leitungen 25 und extern durch angeschlossene Monitore und/oder das medizinische Personal festgelegt. Neben dem Biutdruckwert können der Regeleinrichtung 23 auch noch Blutdrucktrendwerte zugeführt werden wie es in EP 0 956 872 Bl beschrieben ist, Die Regeleinrichtung 23 regelt in Abhängigkeit von den erhaltenen Eingangsgrößen die Ultrafiltrationsrate UFR,

Fig. 2 veranschaulicht am Beispiel einer Dialysebehandiung die Blutdruckregelung, wie sie von der Regeleinrichtung 23 bisher ohne vorausschauende Blutdruckregelung gesteuert wird. Zu dem betrachteten Behandlungszeitpunkt Tn = 75 Minuten ergibt sich aus der hier durchgeführten Blutdruckmessung ein Bfutdruck, der beträchtlich über dem oberen Grenzwert des aktiven Regelbereiches der Regeleinrichtung liegt. Dieser obere Grenzwert ist in Fig. 2 als Set Point eingezeichnet. Durch die Regeleinrichtung erfolgt deshalb anhand des Verlaufes der Blutdruckkurve A keine Reduzierung der Ultrafiltrationsrate, so dass die vom medizinischen Personal vorgewählte maximale Ultrafiltrationsrate UFRmax = 2000 ml/h aufrecht erhalten wird. UFRmax beträgt in diesem Beispiel etwa 150% der mittleren Uitrafiitrationsrate UFRm = 1320 mi/h, die sich aus dem vorgegebenen Dialyseziel (Gesamt- Ultrafiltrationsvolumen und Behandiungsdauer) ergibt. Der zu einem späteren Zeitpunkt bei 100 Minuten auftretende Blutdruckabfalf unter den Set Point wird von der bisher verwendeten Regeleinrichtung ohne vorausschauende Blutdruckregelung nicht wahrgenommen, da von ihr gespeicherte Blutdruckverläufe vorangegangener Behandlungen nur bis zum jeweiligen

Behandlungszeitpunkt (in Fig. 2: Tn = 75 min) berücksichtigt werden. Die

Regeleinrichtung beginnt deshalb in diesem Beispiel erst zum Zeitpunkt der

Unterschreitung des Set Point, d. h. erst nach 100 min, mit der Reduzierung der Ultrafiltrationsrate.

Fig. 3 veranschaulicht die Vorteile einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung mit vorausschauender Blutdruckregelung anhand des selben Blutdruckverlaufes A bis zum betrachteten Behandlungszeitpunkt Tn = 75 min wie in Fig. 2. Zusätzlich sind in Fig. 3 die gespeicherten Blutdruckwerte BDsp der drei Blutdruckkurven B, C und D aus vorangegangenen Behandlungen eingezeichnet, die anhand der in der Regeleinrichtung implementierten ähnlichkeitskriterien für den gegenwärtigen Behandlungsabschnϊtt von 0 min bis 75 min die größte ähniichkeit zum aktuellen Blutdruckverlauf BDakt aufweisen. Die ähnlichkeitskriterien ergeben sich hierbei aus statistischen Analysen der Blutdruckverläufe (beispielsweise Mittelwerte, Standardabweichungen, t-Tests, Mustererkennung).

Die gedächtnisgestützte Regeleinrichtung mit vorausschauender Blutdruckregelung erkennt jetzt bereits zum betrachteten Behandlungszeitpunkt Tn = 75 min, dass zwei der drei selektierten Blutdruckkurven aus vorangegangen Behandlungen im gewählten Voraussagezeitraum Tn+30min, d. h. im nachfolgenden Behandiungsabschnitt von 75 min bis 105 min, Blutdruckabfälle unter den Set Point, aufweisen, nämlich die Kurven C und D.

Da zwischen einer änderung der Ultrafiitrationsrate und der zugehörigen änderung des Blutdruckes physiologische Reaktionszeiten von mehreren Minuten zu berücksichtigen sind, werden für die vorausschauende Blutdruckregelung deshalb die gespeicherten Blutdruckveriäufe BDsp der selektierten vorangegangenen Therapϊevorgänge im Zeitabschnitt von Tn + 15 min bis Tn + 30 min analysiert. Für die vorausschauende Blutdruckregelung sind hierbei sowohl die Zeitpunkte wie auch die Tiefe der Blutdruckabfälle wesentlich. Im gezeigten Beispiel Fig. 3 liegen für die Kurven C und D die Zeitpunkte des

Blutdruckabfalls unter den Set Point bei 90 min. Die Tiefe des Blutdruckabfails ist jedoch für Kurve C im Zeitabschnitt von 90 min bis 105 min wesentlich größer als für Kurve D. Deshalb selektiert die Regeleinrichtung in diesem Beispiel den Biutdruckveriauf der Kurve C ab Tn + 15 min = 90 min und benutzt ihn als Führungsgröße FG der vorausschauenden Blutdruckregelung für den Behandlungsabschnitt von Tn = 75 min bis zur nächsten Blutdruckmessung.

Die Regeleinrichtung veraniasst deshalb jetzt bereits bei Tn = 75 min eine vorausschauende Reduzierung der Ultrafiltrationsrate mit dem Ziel, dadurch einen Blutdruckabfall unter den Set Point wie bei Kurve A in der gegenwärtigen Behandlung möglichst zu vermeiden oder zumindest zu minimieren. Diese Zielfunktion ist in Fig. 3 durch den zu erwartenden hypothetischen Blutdruckverlauf A ¹ angedeutet. Wesentliche Einflussgrößen der gegenwärtigen Behandlung und der selektierten Blutdruckveriäufe B, C und D, wie beispielsweise Gesamtultrafiltrationsvoiumen, Therapiedauer, maximale Ultrafiltrationsrate, oberer und unterer Grenzwert des Biutdruckregelbereiches, werden bei der Bemessung der jeweiligen Reduzierung der Uitrafiltrationsrate berücksichtigt.

Die gedächtnϊsgestützte Regeleinrichtung mit vorausschauender Blutdruckregelung wiederholt die in Fig.3 veranschaulichten Arbeitsschritte nach jeder Blutdruckmessung. Hierfür sind im implementierten Zettregime in Abhängigkeit von der laufenden Behandlungszeit und dem bereits entzogenen Ultrafiltrationsvolumen Zeitabschnitte von 15min bis 30min festgelegt. Der tatsächliche Verlauf von A' während der laufenden Behandlung wird deshalb durch jede nachfolgende Blutdruckmessung im Sinne einer schrittweisen Optimierung der Behandlung modifiziert.