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DE102018005433A1 - Verfahren und Anpassungsvorrichtung zum Anpassen eines Beatmungsparameters sowie medizintechnisches System - Google Patents

Verfahren und Anpassungsvorrichtung zum Anpassen eines Beatmungsparameters sowie medizintechnisches System Download PDF

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DE102018005433A1
DE102018005433A1 DE102018005433.1A DE102018005433A DE102018005433A1 DE 102018005433 A1 DE102018005433 A1 DE 102018005433A1 DE 102018005433 A DE102018005433 A DE 102018005433A DE 102018005433 A1 DE102018005433 A1 DE 102018005433A1
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DE
Germany
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ventilation
variation
parameter
distribution
data
Prior art date
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Pending
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DE102018005433.1A
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English (en)
Inventor
Birgit Stender
Christian BOZSAK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Draegerwerk AG and Co KGaA
Original Assignee
Draegerwerk AG and Co KGaA
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Filing date
Publication date
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Priority to US16/506,204 priority patent/US11559644B2/en
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen eines Beatmungsparameters (40) für einen Beatmungsvorgang (90) eines Patienten (110), wobei der Beatmungsvorgang (90) durch eine Beatmungsvorrichtung (20) durchgeführt wird, und wobei ferner zumindest zeitweise den Beatmungsvorgang (90) betreffende Elektro-Impedanz-Tomographie-Daten (70) (EIT-Daten (70)) einer Lunge (111) des Patienten (110) durch eine EIT-Vorrichtung (30) erhoben werden. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Anpassungsvorrichtung (1) zum Anpassen eines Beatmungsparameters (40) für einen Beatmungsvorgang (90) eines Patienten (110), aufweisend eine Auswerteeinheit (2) mit einem Datenspeicher (3), eine mit der Auswerteeinheit (2) datenkommunizierend verbundene Dateneingangseinheit (5) zum Empfangen von Daten und eine mit der Auswerteeinheit (2) datenkommunizierend verbundene Datenausgangseinheit (7) zum Ausgeben von Daten. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein medizintechnisches System (100), aufweisend eine Beatmungsvorrichtung (20), eine EIT-Vorrichtung (30) sowie eine Anpassungsvorrichtung (1) zum Anpassen eines Beatmungsparameters (40) für einen Beatmungsvorgang (90) eines Patienten (100).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen eines Beatmungsparameters für einen Beatmungsvorgang eines Patienten, wobei der Beatmungsvorgang durch eine Beatmungsvorrichtung durchgeführt wird, und wobei ferner zumindest zeitweise den Beatmungsvorgang betreffende Elektro-Impedanz-Tomographie-Daten (EIT-Daten) einer Lunge des Patienten durch eine EIT-Vorrichtung erhoben werden. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Anpassungsvorrichtung zum Anpassen eines Beatmungsparameters für einen Beatmungsvorgang eines Patienten, aufweisend eine Auswerteeinheit mit einem Datenspeicher, eine mit der Auswerteeinheit datenkommunizierend verbundene Dateneingangseinheit zum Empfangen von Daten und eine mit der Auswerteeinheit datenkommunizierend verbundene Datenausgangseinheit zum Ausgeben von Daten. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein medizintechnisches System, aufweisend eine Beatmungsvorrichtung, eine EIT-Vorrichtung sowie eine Anpassungsvorrichtung zum Anpassen eines Beatmungsparameters für einen Beatmungsvorgang eines Patienten.
  • STAND DER TECHNIK
  • In der medizinischen Versorgung von Patienten ist es grundsätzlich bekannt, einen Patienten falls nötig durch eine Beatmungsvorrichtung künstlich zu beatmen. Dieser Beatmungsvorgang wird zumeist durch mehrere Beatmungsparameter bestimmt, die insbesondere vom Bedienpersonal der Beatmungsvorrichtung, beispielsweise Ärzten und/oder Pflegekräften, eingestellt werden kann. Um eine möglichst optimale Beatmung des Patienten bereitstellen zu können, werden oftmals diese Beatmungsparameter gemäß dem Wissen des Fachpersonals eingestellt und/oder iterativ unter Beobachtung des Patienten verändert, um einen jeweils zumindest im Wesentlichen optimalen Wert der Beatmungsparameter für den Beatmungsvorgang des betreffenden Patienten zu ermitteln.
  • Ferner sind aus dem Stand der Technik Vorrichtungen zur Elektro-Impedanz-Tomographie bekannt. Diese Vorrichtungen sind mittels einer Anordnung von Elektroden dazu ausgestaltet und vorgesehen, aus mithilfe von Elektro-ImpedanzMessungen gewonnenen Signalen und daraus gewonnenen Daten und Datenströmen ein Bild, mehrere Bilder oder eine kontinuierliche Bildfolge mittels eines Bildrekonstruktionsalgorithmus zu erzeugen. Diese Bilder oder Bildfolgen können insbesondere Veränderungen in der Leitfähigkeit verschiedener Körpergewebe, beispielsweise von Blut in Lunge und Herz, sowie von Atemluft in der Lunge in einer axialen Projektionsebene aufzeigen. Diese Bilder sind zur Beurteilung von Zuständen der Lunge, insbesondere hinsichtlich der Verteilung der Durchblutung (regionale Lungenperfusion, im nachfolgenden kurz Perfusionsverteilung genannt) und die Verteilung des Atemzugvolumens und damit des Atemminutenvolumens (regionale alveoläre Ventilation, im nachfolgenden kurz Ventilationsverteilung genannt) der Lunge beziehungsweise des Lungengewebes, wie auch Zuständen des Herzens, insbesondere durch Analyse der Blutvolumenveränderungen in bestimmten Kammern des Herzens, dienlich.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik hat der Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegen, Verfahren zum Anpassen eines Beatmungsparameters für einen Beatmungsvorgang eines Patienten, Anpassungsvorrichtungen zum Anpassen eines Beatmungsparameters eines Beatmungsvorgangs eines Patienten sowie medizintechnische Systeme zu verbessern. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren, eine Anpassungsvorrichtung sowie ein medizintechnisches System bereitzustellen, die in besonders einfacher und kostengünstiger Art und Weise ein Einstellen eines Beatmungsparameters für einen Beatmungsvorgang ermöglichen oder zumindest verbessern, insbesondere automatisieren, wobei bevorzugt eine EIT-Vorrichtung als Datengrundlage für die Optimierung des Beatmungsparameters des Beatmungsvorgangs verwendet werden soll.
  • Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Anpassen eines Beatmungsparameters für einen Beatmungsvorgang eines Patienten mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch eine Anpassungsvorrichtung zum Anpassen eines Beatmungsparameters für einen Beatmungsvorgang eines Patienten mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 18 sowie durch ein medizintechnisches System mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 22. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anpassungsvorrichtung sowie dem erfindungsgemäßen medizintechnischen System und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Anpassen eines Beatmungsparameters für einen Beatmungsvorgang eines Patienten, wobei der Beatmungsvorgang durch eine Beatmungsvorrichtung durchgeführt wird, und wobei ferner zumindest zeitweise den Beatmungsvorgang betreffende Elektro-Impedanz-Tomographie-Daten (EIT-Daten) einer Lunge des Patienten durch eine EIT-Vorrichtung erhoben werden. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:
    1. a) Festlegung des anzupassenden Beatmungsparameters des Beatmungsvorgangs und/oder eines anzupassenden Beatmungsparameters sowie einer Beatmungszielgröße zum Indizieren des Beatmungsvorgangs und/oder des Beatmungsparameters,
    2. b) Festlegung eines Variationsablaufs einer Variation des in Schritt a) festgelegten Beatmungsparameters, umfassend zumindest zwei Variationsabschnitte mit jeweils einem unterschiedlichen Variationswert des Beatmungsparameters,
    3. c) Durchführung der Variation des in Schritt a) festgelegten Beatmungsparameters anhand des in Schritt b) festgelegten Variationsablaufs, wobei für jeden der zumindest zwei Variationsabschnitte EIT-Daten des Patienten durch die EIT-Vorrichtung erhoben werden,
    4. d) Ermittlung einer Ventilationsverteilung in der Lunge und einer Perfusionsverteilung in der Lunge aus den in Schritt c) erhobenen EIT-Daten für jeden der in Schritt c) durchgeführten zumindest zwei Variationsabschnitte,
    5. e) Vergleich der in Schritt d) für jeden der in Schritt d) durchgeführten zumindest zwei Variationsabschnitte jeweils ermittelten Ventilationsverteilungen und Perfusionsverteilungen zur Ermittlung eines Gütemaßes des Beatmungsvorgangs in jedem der zumindest zwei Variationsabschnitte, wobei das Gütemaß einer Ähnlichkeit der jeweiligen Ventilationsverteilung und Perfusionsverteilung entspricht oder zumindest im Wesentlichen entspricht,
    6. f) Ermittlung des Variationsabschnitts mit dem besten Gütemaß durch Vergleich der in Schritt e) für jeden der in Schritt c) durchgeführten zumindest zwei Variationsabschnitte ermittelten, und
    7. g) Ausgabe des Variationswerts des in Schritt f) ermittelten Variationsabschnitts als Parameterwert für den in Schritt a) festgelegten einzustellenden Beatmungsparameter.
  • Eine Beatmung eines Patienten durch eine Beatmungsvorrichtung bedarf einer individuellen Einstellung und insbesondere einer fortwährenden Überprüfung bzw. Überwachung. Der Beatmungsvorgang wird insbesondere durch zumindest einen Beatmungsparameter bestimmt, dessen Parameterwert auf den jeweiligen Patienten abgestimmt werden kann beziehungsweise werden muss. Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren kann dieses Einstellen zumindest teilweise automatisiert vorgenommen werden und wird darüber hinaus insbesondere unter Verwendung einer EIT-Vorrichtung durchgeführt. Durch eine derartige EIT-Vorrichtung können EIT-Daten einer Lungenregion des betreffenden Patienten erhoben werden, die insbesondere Rückschlüsse auf eine Ventilationsverteilung in der Lunge und eine Perfusionsverteilung in der Lunge, genauer im Lungengewebe, des betreffenden Patienten ermöglichen. Im Folgenden werden die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und deren Einzelheiten und besondere Vorteile im Einzelnen beschrieben.
  • In einem ersten Schritt a) eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird der anzupassende Beatmungsparameter festgelegt. In diesem ersten Schritt a) eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit bereits festgelegt, welcher Beatmungsparameter durch das erfindungsgemäße Verfahren angepasst werden soll beziehungsweise für welchen Beatmungsparameter ein möglichst passender Parameterwert ermittelt werden soll. Im Zuge dieses Schrittes kann insbesondere der Beatmungsparameter selbst oder zusätzlich zum Beatmungsparameter auch eine Beatmungszielgröße festgelegt werden, die zum Indizieren des Beatmungsvorgangs und/oder des Beatmungsparameters dienen kann. Mit anderen Worten ist es möglich, direkt den Beatmungsparameter als einzige festgelegte Größe am Anfang des erfindungsgemäßen Verfahrens festzulegen, oder alternativ und/oder zusätzlich zum Beatmungsparameter noch eine Beatmungszielgröße anzugeben, die zum Indizieren, d. h. bevorzugt eindeutigen Beschreiben des Beatmungsvorgangs und/oder des Beatmungsparameters ausgebildet ist. Die Festlegung einer derartigen Beatmungszielgröße ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Beatmungsparameter selbst nicht oder nur schwer überprüfbar bzw. überwachbar ist und zumindest indirekt durch die Beatmungszielgröße dennoch beschreibbar ist.
  • In einem zweiten Schritt b) eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun ein Variationsablauf einer Variation festgelegt, die für den im Schritt a) festgelegten Beatmungsparameter durchgeführt werden soll. Insbesondere umfasst der festgelegte Variationsablauf der Variation zumindest zwei, bevorzugt mehr als zwei, Variationsabschnitte, in denen jeweils ein unterschiedlicher Variationswert des Beatmungsparameters verwendet werden soll. Mit anderen Worten wird während der gesamten Variation ein Beatmungsvorgang des Patienten durchgeführt, wobei für jeden der Variationsabschnitte die Beatmung mit unterschiedlichen Werten des Beatmungsparameters durchgeführt wird, wobei der jeweilige Wert des Beatmungsparameters in den einzelnen Variationsabschnitten den in Schritt b) festgelegten Variationswerten entsprechen.
  • Diese in Schritt b) festgelegte Variation mit deren Variationsablauf wird im folgenden Schritt c) eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt. So wird der Beatmungsvorgang des Patienten in diesem Schritt c) unter Verwendung der Variationswerte des Beatmungsparameters für die einzelnen Variationsabschnitte durchgeführt. Gleichzeitig wird für jeden der Variationsabschnitte durch die EIT-Vorrichtung zumindest ein EIT-Datensatz an EIT-Daten des Patienten erhoben. Mit anderen Worten liegen nach Durchführung des Schritts c) eines erfindungsgemäßen Verfahrens dahingehen zu jedem der in der Variation eingesetzten Variationswerte des Beatmungsparameters EIT-Daten des Patienten, insbesondere eines Brustkorbs des Patienten, vor.
  • Dies wird im nächsten Schritt d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet, um aus den EIT-Daten für jeden Variationsabschnitt eine Ventilationsverteilung in der Lunge und eine Perfusionsverteilung in der Lunge beziehungsweise im Lungengewebe des Patienten zu ermitteln. Somit steht nach Schritt d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine Information dahingehend zur Verfügung, wie, insbesondere korreliert zu den jeweiligen Variationswerten des Beatmungsparameters, sich eine Luftverteilung und eine Blutverteilung in der Lunge des Patienten ändert, wenn die Variation des Beatmungsvorgangs durchgeführt wird.
  • Im nächsten Schritt e) eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden nun diese im Schritt d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelten Ventilationsverteilungen und Perfusionsverteilungen für jeden einzelnen der durchgeführten Variationsabschnitte miteinander verglichen. Diesem Vergleich liegt insbesondere die Überlegung zugrunde, dass eine gute Beatmung des Patienten insbesondere dann vorliegt beziehungsweise mit hoher Wahrscheinlichkeit anzunehmen ist, wenn es in der Lunge des Patienten zu einem guten Gasaustausch zwischen der Luft in der Lunge und dem Blut in der Lunge kommen kann. Ein derartiger Gasaustausch ist jedoch immer dann besonders effektiv, wenn Orte in der Lunge, an denen die Menge des neu ankommenden Gasvolumens pro Zeit hoch ist, gleichzeitig auch gut durchblutet sind, mit anderen Worten, dass an diesen Orten auch ein hoher, bevorzugt in etwa gleich hoher, Volumenstrom des Blutes vorhanden ist. Dieses Kriterium kann insbesondere dahingehend überprüft werden, indem ermittelt wird, in welchem Grade die beiden Verteilungen, die Ventilationsverteilung und die Perfusionsverteilung, übereinstimmen. Der Vergleich der ermittelten Ventilationsverteilungen und Perfusionsverteilungen hinsichtlich ihrer Übereinstimmung ergibt somit ein Gütemaß, das wiederum einer Ähnlichkeit der jeweiligen Ventilationsverteilungen und Perfusionsverteilungen entspricht oder zumindest im Wesentlichen entspricht. Mit anderen Worten kann somit beispielsweise ein besonders hohes Gütemaß einer besonders großen Ähnlichkeit, ein niedrigeres Gütemaß einer weniger ausgeprägten Ähnlichkeit der verglichenen Verteilungen von Ventilation und Perfusion in der Lunge beziehungsweise im Lungengewebe entsprechen.
  • Um nun einen besonders guten Beatmungsparameter durch ein erfindungsgemäßes Verfahren festlegen zu können, wird im nächsten Schritt f) eines erfindungsgemäßen Verfahrens der Variationsabschnitt mit dem besten Gütemaß ermittelt. Dies wird insbesondere durch einen Vergleich der ermittelten Gütemaße, wobei für jeden der durchgeführten Variationsabschnitte ein Gütemaß vorliegt, durchgeführt. Die in Schritt e) ermittelten Gütemaße entsprechen zumindest im Wesentlichen einer Ähnlichkeit der jeweils verglichenen Verteilungen, wobei das Gütemaß umso besser ist, je ähnlicher sich die jeweils verglichene Ventilationsverteilung und Perfusionsverteilung sind. Als bestes Gütemaß wird im Schritt f) eines erfindungsgemäßen Verfahrens somit dasjenige Gütemaß festgelegt, dessen Wert die größte Ähnlichkeit aller verglichenen Paare an Verteilungen wiederspiegelt. Mit anderen Worten liegt nach Durchführung des Schritts f) eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine Information dahingehend vor, in welchen der Variationsabschnitte das beste Gütemaß erreicht worden ist, bzw. in welchen der Variationsabschnitte die Ventilationsverteilung und die Perfusionsverteilung in der Lunge des Patienten die größte Ähnlichkeit aufgewiesen haben.
  • Im letzten Schritt g) eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun dieser Variationswert des im Schritt f) ermittelten Variationsabschnitts des Beatmungsparameters als Parameterwert für den am Anfang des erfindungsgemäßen Verfahrens festgelegten Beatmungsparameter ausgegeben. Für die zukünftig durchzuführende Beatmung des Patienten kann nun dieser Parameterwert verwendet werden, wodurch eine unter den betrachteten Variationswerten der für die Beatmung effektivste Wert und damit die beste Beatmung bereitgestellt werden kann.
  • Zusammenfassend kann somit durch ein erfindungsgemäßes Verfahren eine Einstellung eines Beatmungsparameters eines Beatmungsvorgangs eines Patienten verbessert werden. Insbesondere kann das gesamte Verfahren auch automatisiert oder zumindest teilweise automatisiert durch entsprechende Vorrichtungen durchgeführt werden, wobei beispielsweise nach einer manuellen Eingabe des einzustellenden Beatmungsparameters eine Einstellung der einzelnen Variationsabschnitte des Variationsablaufs sowie eine Durchführung der Variation des Beatmungsvorgangs durch die entsprechenden Vorrichtungen durchgeführt werden kann. Auch eine vollautomatisierte Durchführung eines Verfahrens ohne zwingende Anwesenheit eines Fachpersonals kann vorgesehen sein, beispielsweise in regelmäßigen Zeitabständen zur kontinuierlichen Nachoptimierung der Einstellungen des Beatmungsgerätes bei einer sich zeitlich verändernden Lunge beziehungsweise Lungenfunktion des Patienten. Insbesondere kann durch ein erfindungsgemäßes Verfahren eine Auswirkung der Veränderung des verwendeten Werts des anzupassenden Beatmungsparameters in Echtzeit ermittelt und überwacht werden. Durch den Einsatz der EIT-Vorrichtung kann dies insbesondere auch direkt am Patientenbett durchgeführt werden, ohne dass der Patient beispielsweise für eine medizinische Bildgebung zu den entsprechenden Bildgebungsvorrichtungen, wie beispielsweise einer CT-Vorrichtung oder einer PET-Vorrichtung, gebracht werden muss. Besonders bei Patienten, die eine Intensivpflege benötigen, ist eine Bildgebung, die für ein kontinuierliches Monitoring geeignet ist, vorteilhaft. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass das gesamte Verfahren oder zumindest Teile davon als maschinenlesbares Computerprogrammprodukt in einem entsprechenden maschinenlesbaren Datenspeicher abgelegt und gespeichert ist.
  • Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass in Schritt a) mindestens einer der folgenden Beatmungsparameter festgelegt wird:
    • - positiver endexspiratorischer Druck (PEEP)
    • - Inspirationsdruck
    • - Atemzugvolumen (Tidalvolumen)
    • - Beatmungsfrequenz
    • - Verhältnis Einatmung/Ausatmung (I:E)
    • - FiO2
    • - Minutenvolumen
  • Diese Liste ist insbesondere nicht abgeschlossen, sodass auch weitere Beatmungsparameter in Schritt a) eines erfindungsgemäßen Verfahrens festgelegt werden können. Ein positiver endexspiratorischer Druck (PEEP) beschreibt insbesondere denjenigen Gasdruck, der sich am Ende eines Ausatemvorgangs in der Lunge des Patienten einstellt. Die Einstellung eines geeigneten PEEPs verhindert das Zusammenfallen von Lungenarealen, die dann einer weiteren alveolären Ventilation nicht mehr zur Verfügung stehen würden. Der Inspirationsdruck beschreibt den Druck der beim Beatmungsvorgang bereitgestellten Atemluft. Das Atemzugvolumen oder Tidalvolumen bezeichnet das in einem Atemzug bereitgestellte Frischgasvolumen. Eine Beatmungsfrequenz wiederum beschreibt eine Anzahl von Atemzügen, die durch die Beatmungsvorrichtung pro Zeiteinheit für den Patienten durchgeführt werden Das Produkt aus Beatmungsfrequenz und Atemzugvolumen bestimmt bei rein mandatorischen (rein maschinell vorgegebenen) Beatmungsformen die alveoläre Ventilation. Ist die Beatmungsfrequenz bei einem sinnvollen Atemzugvolumen zu niedrig gewählt, dann ist die alveoläre Ventilation im ersten Schritt nicht geeignet, das vom Körper produzierte Kohlenstoffdioxid im Blut abzuführen. Im zweiten Schritt kann auch die Sauerstoffversorgung des Patienten sinken, abhängig auch vom relativen Anteil des Sauerstoffs im inspiratorischen Gas. Ist die Beatmungsfrequenz zu hoch gewählt, nimmt die Effektivität der Beatmung ab, da der relative Anteil der Ventilation in Bereichen der oberen Atemwege, die gar nicht am Gasaustausch teilhaben, gegenüber einer optimalen Beatmungsfrequenz zu hoch ist.. Das Verhältnis Einatmungszeit/Ausatmungszeit wiederum beschreibt das Verhältnis aus Länge der Einatmungsphase und Länge der Ausatmungsphase während eines einzelnen Atemzugs. Der FiO2 bezeichnet den relativen Anteil des Sauerstoffs im inspiratorischen Gasvolumenstrom. Das Minutenvolumen wiederum beschreibt das Gasvolumen, das pro Minute durch die Beatmungsvorrichtung dem Patienten bei einem Beatmungsvorgang bereitgestellt wird. In Abhängigkeit von der gewählten Beatmungsform ist eine Untermenge dieser Parameter einstellbar.
  • Auch kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dahingehend ausgebildet sein, dass in Schritt a) mindestens eine der folgenden indizierenden Beatmungszielgrößen festgelegt wird:
    • - alveoläres Minutenvolumen
    • - mittlerer Atemwegsdruck
    • - mittlerer intrathorakaler Druck
    • - (arterielle) Sauerstoffsättigung bzw. Sauerstoffpartialdruck
    • - (arterielle bzw. endtidale) Konzentration bzw. Partialdruck des Kohlenstoffdioxids
  • Auch diese Liste ist nicht abgeschlossen, sodass auch weitere indizierende Beatmungszielgrößen in Schritt a) eines erfindungsgemäßen Verfahrens festgelegt werden können. Beatmungszielgrößen stellen insbesondere Zielgrößen dar, die während eines Beatmungsvorganges überwacht werden können, jedoch nicht direkt als Beatmungsparameter eingestellt werden können. Das alveoläre Minutenvolumen bezeichnet das tatsächlich durch das Ventilationsgerät applizierte Minutenvolumen abzüglich des Anteils der Ventilation in den oberen Atemwegen, dort also, wo eine Ventilation nicht zum Gasaustausch beiträgt. So ergibt sich der mittlere Atemwegsdruck als ein Zusammenspiel des Beatmungsdrucks durch die Beatmungsvorrichtung und der darauf einwirkenden resultierenden Antwort des Patienten. Der mittlere intrathorakale Druck ergibt sich als Druckdifferenz zwischen einem Außendruck und dem Druck im Pleuraspalt des Patienten, dem Spaltraum zwischen Brustkorb und Lunge. Dieser intrathorakale Druck kann beispielsweise durch eine direkte Messung mittels einer Pleurapunktion ermittelt werden, wobei diese Pleurapunktion jedoch als invasiver Eingriff risikobehaftet ist. Eine äquivalente Messung des intrathorakalen Drucks kann durch einen entsprechenden Katheter in der Speiseröhre des Patienten durchgeführt werden. Eine (arterielle) Sauerstoffsättigung gibt denjenigen Prozentsatz des Hämoglobins im (arteriellen) Blut des Patienten an, der mit Sauerstoff gesättigt ist. Eine derartige Sauerstoffsättigung kann beispielsweise durch ein Pulsoximeter, insbesondere durch ein Finger-Clip-Pulsoximeter, ermittelt werden. Als Partialdruck, insbesondere von Sauerstoff und/oder Kohlendioxid, wird derjenige Druck bezeichnet, den der im Blut gelöste Sauerstoff beziehungsweise das im Blut gelöste Kohlendioxid im Vergleich zum Druck aller im Blut gelösten Gase aufweist. Eine Messung des Sauerstoff- und Kohlendioxidpartialdrucks erfolgt zumeist über eine Blutgasanalyse oder aber auch durch eine entsprechende Hautsonde, beispielsweise in der Ellenbogenbeuge. Zielbereiche für die (arterielle) Sauerstoffsättigung und den (arteriellen) Sauerstoffpartialdruck sind oftmals patientenabhängig, beispielsweise basierend auf dem Alter der Patienten und dem zugrunde liegenden Gesundheitszustand des Patienten. So sollten beispielsweise junge gesunde Patienten, die mit Umgebungsluft beatmet werden, eine Sauerstoffsättigung von mehr als 95 %, bevorzugt nahe 100 % aufweisen. Für einen arteriellen Sauerstoffpartialdruck ergibt sich für diese Patienten ein bevorzugter Zielbereich von 70-90 mmHg. Endsprechend ergibt sich für einen Partialdruck des Kohlendioxids ein Zielbereich von 35-45 mmHg.
  • Insbesondere kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterentwickelt sein, dass in Schritt a) eine Kombination aus mindestens zwei einzustellenden Beatmungsparametern und/oder eine Kombination aus mindestens zwei indizierten Beatmungszielgrößen und/oder eine Kombination aus mindestens einem einzustellenden Beatmungsparameter und mindestens einer indizierenden Beatmungszielgröße festgelegt wird. Auf diese Weise kann insbesondere bereitgestellt werden, dass der zu optimierende Beatmungsvorgang noch besser eingestellt und auf den Patienten abgestimmt werden kann. Eine erste bevorzugte Kombination zweier Beatmungsparameter stellt beispielsweise eine Kombination von PEEP und Inspirationsdruck dar, insbesondere dahingehend, dass ein Abstand zwischen dem Inspirationsdruck und dem positiven endexspiratorischen Druck konstant oder zumindest im Wesentlichen konstant ist. In diesem Fall ist somit die Differenz zwischen PEEP und Inspirationsdruck konstant, wobei gleichzeitig das Atemzugvolumen variiert. Alternativ kann der PEEP und Atemzugvolumen kombiniert werden. In diesem Fall variiert dann der Inspirationsdruck. Hierbei kann es sinnvoll sein, den Abstand zwischen PEEP und Inspirationsdruck zu begrenzen. Auch hinsichtlich der Beatmungszielgrößen ergeben sich bevorzugte Kombinationsmöglichkeiten, beispielsweise aus der arteriellen Sauerstoffsättigung, einstellbar durch Variation des PEEP und/oder des FiO2 und arteriellem beziehungsweise endtidalen Partialdruck des Kohlendioxids, einstellbar über eine Variation der Atemrate bei festem Atemzugvolumen. Eine weitere bevorzugte Möglichkeit stellt eine Kombination von arterieller Sauerstoffsättigung und alveolärem Minutenvolumen dar, wobei hierbei vorteilhaft oftmals auch eine Minimierung des Abstands zwischen PEEP und Inspirationsdruck vorgenommen wird. Hinsichtlich einer Kombination aus einem Beatmungsparameter und einer Beatmungszielgröße hat sich eine Kombination aus dem endexspiratorischen Druck und dem alveolären Minutenvolumen als bevorzugt herausgestellt. Auch hierbei kann es sinnvoll sein, den Abstand zwischen PEEP und Inspirationsdruck zu begrenzen beziehungsweise zu minimieren.
  • Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass in Schritt b) zur Festlegung des Variationsablaufs zumindest einer der folgenden Variationsparameter verwendet wird:
    • - Anzahl der Variationsabschnitte
    • - Dauer der Variationsabschnitte
    • - Variationsstartwert
    • - Variationsendwert
    • - Variationswertänderung
  • Diese Liste ist insbesondere nicht abgeschlossen, sodass auch weitere Variationsparameter zur Festlegung des Variationsablaufs verwendet werden können. Eine Anzahl der Variationsabschnitte legt insbesondere fest, wie viele verschiedene Variationswerte des einzustellenden Beatmungsparameters nacheinander überprüft werden sollen. Eine größere Anzahl ermöglicht somit insbesondere eine Überprüfung von einem größeren Bereich an Werten für den Beatmungsparameter und/oder eine Überprüfung mit feinerer Abstufung zwischen den einzelnen verwendeten Variationswerten. Eine Dauer der Variationsabschnitte wiederum legt fest, wie lange zeitlich die einzelnen Variationsabschnitte andauern. Es kann insbesondere vorgesehen sein, diese Dauer auf der einen Seite lang genug festzulegen, sodass Einschwingvorgänge am Anfang des Variationsabschnitts abgeklungen sind, und gleichzeitig jedoch die Dauer kurz genug zu wählen, dass eine zu lang anhaltende Beatmung des Patienten mit einem suboptimalen Beatmungsparameter vermieden werden kann. Der Variationsstartwert bzw. der Variationsendwert legt fest, zwischen welchen Grenzen an Werten der Beatmungsparameter variiert werden soll. Die Variationswertänderung wiederum legt fest, wie sich der Variationswert zwischen den einzelnen Variationsabschnitten ändern soll.
  • Bevorzugt kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterentwickelt sein, dass eine Dauer der Variationsabschnitte zwischen 10 Sekunden und 60 Sekunden, insbesondere zwischen 20 Sekunden und 45 Sekunden, bevorzugt von 30 Sekunden, verwendet wird. Diese bevorzugten Dauern der Variationsabschnitte, insbesondere eine Dauer von 30 Sekunden, stellen besonders bevorzugte Werte dar. Insbesondere zwischen 20 und 45 Sekunden, bevorzugt 30 Sekunden, stellen besonders gute Kompromisse zwischen der oben beschriebenen Einschwingzeit, in der Patientenreaktionen auf die Veränderung des Beatmungsparameters abklingen, und einer möglichst kurzen Zeit einer Beatmung des Patienten mit suboptimalen Variationswerten des Beatmungsparameters dar.
  • Ferner kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterentwickelt sein, dass eine konstante Variationswertänderung verwendet wird. Mit anderen Worten unterscheiden sich die einzelnen Variationsabschnitte hinsichtlich des in ihnen verwendeten Variationswerts des Beatmungsparameters jeweils um dieselbe, konstante Variationswertänderung. Dies kann hinsichtlich einer zugrundeliegenden Regelung und/oder Kontrolle der Variation besonders einfach bereitgestellt werden.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass in einer Weiterentwicklung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine veränderliche Variationswertänderung verwendet wird, wobei insbesondere veränderliche Variationswertänderungen mit unterschiedlichen Vorzeichen verwendet werden. Eine veränderliche Variationswertänderung im Sinne der Erfindung kann insbesondere bedeuten, dass sich die Variationswertänderung, um die sich die einzelnen Variationswerte des einzustellenden Beatmungsparameters zwischen den einzelnen Variationsabschnitten unterscheiden, jeweils unterschiedlich ausgebildet sein kann, insbesondere hinsichtlich eines Betrags der Variationswertänderung. So können beispielsweise die Randbereiche des überprüften Parameterraums des einzustellenden Beatmungsparameters, insbesondere nahe dem Variationsstartwert bzw. dem Variationsendwert, mit größeren Abständen zwischen den verwendeten Variationswerten, d. h. mit Variationswertänderungen mit größeren Beträgen, überprüft werden, ein Mittelbereich des Parameterraums durch eine feinere Variationswertänderung mit kleineren Beträgen. Dies kann insbesondere bevorzugt dann vorgenommen werden, wenn bereits ein gut eingestellter Beatmungsparameter noch weiter verbessert werden soll und dieser in der Mitte oder zumindest im Wesentlichen in der Mitte des überprüften Parameterraums angesiedelt ist. Ein noch genaueres und feineres Einstellen des einzustellenden Beatmungsparameters kann auf diese Weise bereitgestellt werden. Unterschiedliche Vorzeichen der Variationswertänderung, insbesondere in aufeinander folgenden Variationsabschnitten, bewirken insbesondere, dass der einzustellende Beatmungsparameter während der Variation nicht kontinuierlich in eine Richtung verändert wird, sondern dass die Variationswerte des Beatmungsparameters Sprünge aufweisen und sich insbesondere im Laufe der Durchführung der Variation sowohl vergrößern als auch verkleinern. Auf diese Weise können beispielsweise Gewöhnungseffekte bei der Durchführung der Variation auf den veränderlichen Beatmungsparametern in der Antwort des Patienten auf die veränderte Beatmung vermieden werden.
  • Auch kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dahingehend ausgebildet sein, dass in Schritt e) zur Ermittlung des Gütemaßes des Beatmungsvorgangs in jedem der zumindest zwei Variationsabschnitte zumindest eines der folgenden Vergleichskriterien verwendet wird:
    • - euklidischer Abstand der Schwerpunkte der Ventilationsverteilung und der Perfusionsverteilu ng,
    • - Abstand der Schwerpunkte der Ventilationsverteilung und der Perfusionsverteilung in ventral-dorsaler Richtung
    • - Ähnlichkeitsmaß der Ventilationsverteilung und Perfusionsverteilung
    • - Vergleichsmetrik
    • - Vergleich mit vorhandenen und/oder parallel erstellten Simu lationsergebn issen
  • Auch diese Liste ist insbesondere nicht abgeschlossen, sodass auch weitere Vergleichskriterien zur Ermittlung des Gütemaßes des Beatmungsvorgangs eingesetzt werden können. Die Schwerpunkte der Ventilationsverteilung und der Perfusionsverteilung stellen jeweils erste Anhaltspunkte dar, wie sich Ventilation bzw. Perfusion in der Lunge bzw. im Lungengewebe des Patienten verteilen. Ein euklidischer Abstand der Schwerpunkte oder ein Abstand der Schwerpunkte eingeschränkt auf die ventral-dorsale Richtung ermöglichen somit eine erste, einfache Ermittlung des Gütemaßes, wobei ein kleinerer Abstand jeweils eine größere Ähnlichkeit der beiden Verteilungen darstellt. Zur noch genaueren Ermittlung des Gütemaßes können insbesondere spezielle Ähnlichkeitsmaße oder Vergleichsmetriken eingesetzt werden, bei denen jeweils die gesamten Verteilungen betrachtet werden. Durch vorhandene und/oder parallel erstellte Simulationsmodelle kann für verschiedenste Beatmungsparameter das Verhalten der Lunge während des Beatmungsvorgangs berechnet werden. Eingangsparameter dieser Simulationen sind die Ventilationsverteilung und Perfusionsverteilung gemessen in EIT bei den jeweiligen Beatmungseinstellungen, zusammen mit der Atemrate, dem Atemzugvolumen, (alternativ und sogar besser: Kurvenverläufe des Atemwegdrucks und des Gasvolumenstroms am Mund des Patienten), dem Herzzeitvolumen (bestimmt aus EIT oder durch einen externen Monitor) und dem relativen Anteil des Sauerstoffs im inspiratorischen Gasvolumenstrom (FiO2), sowie Schätzungen oder Messungen der Partialdrücke bzw. der Konzentrationen des Sauerstoffs und Kohlenstoffdioxids im gemischtvenösen und/oder arteriellen Blut.. Als Ergebnis dieser Simulationen wird insbesondere zumeist auch ein Maß für die Effektivität der Beatmung ausgegeben, vorzugsweise das pro Zeiteinheit in der gesamten Lunge oder einem bestimmten Lungenbereich ausgetauschte Volumen für die Gase Sauerstoff und/oder Kohlenstoffdioxid. Der Vergleich dieser Simulationsergebnisse, ermöglicht somit ebenfalls eine Ermittlung von besonders guten Variationswerten des Beatmungsparameters und damit eines besonders hohen Gütemaßes des jeweiligen Beatmungsvorgangs während des Variationsabschnitts. Insbesondere kann durch derartige Simulationen auch eine visuelle Darstellung der Lungenfunktionen bereitgestellt werden. So können insbesondere beispielsweise Visualisierungen der Verteilung der ausgetauschten Gasvolumenströme zum Beispiel von Sauerstoff und Kohlendioxid bereitgestellt werden, insbesondere für verschiedene Beatmungsparameter. Bereits im Vorfeld einer Beatmung eines Patienten kann auf diese Weise ein Beatmungsvorgang für den Patienten besonders spezifisch auf den jeweiligen Patienten abgestimmt geplant werden.
  • Auch kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterentwickelt sein, dass für die Verwendung eines Ähnlichkeitsmaßes zur Ermittlung des Gütemaßes die Ventilationsverteilung und die Perfusionsverteilung normiert werden, insbesondere dass die Ventilationsverteilung unter Verwendung eines Atemzugvolumens und der Atemrate und die Perfusionsverteilung unter Verwendung eines Herzzeitvolumens normiert werden. Während eines Variationsabschnittes werden üblicherweise mehrere Atemzyklen des Beatmungsvorgangs durchgeführt, Atemrate und Atemzugvolumen sind in den einzelnen Variationsabschnitten nicht notwendigerweise gleich. Außerdem führt auch der sich verändernde transpulmonale Druck zu Veränderungen des Herzzeitvolumens zwischen den Variationsabschnitten. Eine Normierung auf Werte, die für die einzelnen Variationsabschnitte tatsächlich bestimmt wurden, ermöglicht somit eine besonders aussagekräftige absolute Ventilationsverteilung und absolute Perfusionsverteilung. Durch ein Normieren aller Variationsabschnitte wiederum sind auch die Variationsabschnitte untereinander besser vergleichbar. Ein Einfluss von äußeren Einflüssen, die insbesondere die jeweils ermittelten Ventilationsverteilungen und Perfusionsverteilungen in den einzelnen Variationsabschnitten verändern, können dadurch vermindert oder sogar ausgeschlossen werden. Das Produkt aus Atemrate und Atemzugvolumen, das dem Gasvolumen pro Zeiteinheit entspricht, das in den Alveolen ankommt, und das Herzzeitvolumen, das (unter Vernachlässigung von Shunts) dem Blutvolumen pro Zeiteinheit entspricht, das die Lungenkapillaren um die Alveolen durchblutet, haben sich insbesondere als besonders geeignet herausgestellt, um derartige Normierungen von Ventilationsverteilungen beziehungsweise Perfusionsverteilungen durchzuführen.
  • Darüber hinaus kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterentwickelt sein, dass zumindest eines der folgenden Ähnlichkeitsmaße verwendet wird:
    • - Minkowski-Abstand
    • - inneres Produkt
    • - normiertes inneres Produkt (Kosinus)
    • - Kullback-Leibler-Divergenz
  • Diese Liste ist insbesondere nicht abgeschlossen, sodass auch weitere Ähnlichkeitsmaße verwendet werden können. Die einzelnen aufgezählten Ähnlichkeitsmaße weisen insbesondere unterschiedliche Rechenanforderungen auf, sodass je nach Größe und Feinheit der im Zuge eines erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelten Ventilationsverteilungen und Perfusionsverteilungen und/oder angepasst an die zur Verfügung stehende Rechenkapazität ein entsprechend passendes Ähnlichkeitsmaß zur Verwendung kommen kann. Dabei stellt beispielsweise ein Minkowski-Abstand einen Abstand der beiden Verteilungen bzw. von Teilen der beiden Verteilungen in einem n-dimensionalen Raum dar. Ähnlich zu den euklidischen Abständen sind auch zwei Verteilungen umso ähnlicher, je kleiner ihr Minkowski-Abstand ist. Ein inneres Produkt bzw. ein normiertes inneres Produkt kann als Skalarprodukt der einzelnen Elemente der Verteilungen angesehen werden. Dieses Skalarprodukt und somit die inneren Produkte nehmen insbesondere besonders große Werte an, je ähnlicher sich die betrachteten Verteilungen sind. Die Kullback-Leibler-Divergenz hingegen wird wiederum umso kleiner, je ähnlicher sich die betrachteten Verteilungen sind.
  • Gemäß einer weiteren Weiterentwicklung eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner vorgesehen sein, dass für die Verwendung einer Vergleichsmetrik zur Ermittlung des Gütemaßes die Ventilationsverteilung durch Vergleich mit wenigstens einem Ventilationsgrenzwert in zumindest eine erste Ventilationsunterverteilung und eine zweite Ventilationsunterverteilung und die Perfusionsverteilung durch Vergleich mit wenigstens einem Perfusionsgrenzwert zumindest in eine erste Perfusionsunterverteilung und eine zweite Perfusionsunterverteilung aufgeteilt werden. Eine derartige Aufteilung der Verteilungen in Unterverteilungen kann besonders bevorzugt derart vorgenommen werden, dass die Unterverteilungen entsprechend dann gefüllt werden, wenn der entsprechende Wert der Verteilung größer oder kleiner als der jeweilig betrachtete Grenzwert ist. Wird hierbei nur ein einziger Ventilationsgrenzwert bzw. Perfusionsgrenzwert verwendet, kann man von einem Binärisieren der beiden Verteilungen sprechen. Die beiden Unterverteilungen ergeben sich dann als mehr oder weniger zusammenhängende Punktemengen, die sich für einen Vergleich durch eine Vergleichsmetrik besonders gut eignen.
  • Insbesondere kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterentwickelt sein, dass zumindest eine der folgenden Vergleichsmetriken verwendet wird:
    • - Jaccard-Index
    • - Dice-Koeffizient
    • - Hausdorff-Distanz
  • Diese Liste ist insbesondere nicht abgeschlossen, sodass auch weitere Vergleichsmetriken verwendet werden können. Auch eine Berechnung dieser verschiedenen Vergleichsmetriken stellen unterschiedliche Anforderungen an die Rechnereinheit dar, durch die die Vergleiche durchgeführt werden sollen. Je nach Größe und Feinheit der Verteilungen und/oder angepasst an die zur Verfügung stehende Rechenkapazität, kann die entsprechend passende Vergleichsmetrik gewählt werden. Der Jaccard-Index und der Dice-Koeffizient basieren insbesondere auf einem Vergleich der Schnittmenge der verglichenen Verteilungen mit deren Vereinigungsmenge, wobei insbesondere bei einem Dice-Koeffizienten eine Aufteilung nach N-Tupeln und deren Beträge durchgeführt wird. Für beide Vergleichsmetriken gilt, dass die betrachteten Verteilungen umso ähnlicher sind, je näher ein Ergebnis des Vergleichs an 1 liegt. Eine Hausdorff-Distanz wiederum beschreibt einen Abstand von nicht leeren Teilmengen der Verteilungen, wobei diese Hausdorff-Distanz insbesondere bevorzugt bei beispielsweise binärisierten Verteilungen angewandt werden kann. Wie bei allen anderen Abständen bedeuten bei der Hausdorff-Distanz besonders kleine Werte besonders ähnlichen Verteilungen.
  • Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass in Schritt f) die in Schritt e) ermittelten Gütemaße mit einem Sollgütemaß, wobei das beste Gütemaß dem Sollgütemaß am nächsten kommt. Dieses Vergleichen der einzelnen ermittelten Gütemaße mit einem Sollgütemaß kann insbesondere alternativ oder zusätzlich zum Vergleich der ermittelten Gütemaße untereinander vorgenommen werden. Insbesondere werden in dieser Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens die einzelnen ermittelten Gütemaße mit einem festen, im bevorzugt im Vorfeld bestimmten, Sollgütemaß verglichen. Dies kann oftmals mit einem geringeren Rechenaufwand vorgenommen werden, als die einzelnen Gütemaße untereinander zu vergleichen. Auch kann eine Information dahingehend bereitgestellt werden, wie der Wert der ermittelten Gütemaße zumindest im Wesentlichen absolut zu bewerten ist, insbesondere durch ihren Abstand zum Sollgütemaß.
  • Darüber hinaus kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass in Schritt g) der Parameterwert auf einer Ausgabeeinheit angezeigt wird und/oder als Steuerungsparameter der Beatmungsvorrichtung zur Einstellung des Beatmungsvorgangs übergeben wird. Durch eine Anzeige auf einer Ausgabeeinheit, beispielsweise einer Bildschirmeinheit, kann das Ergebnis der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens für ein Ablesen durch einen Benutzer besonders einfach bereitgestellt werden. Eine Bereitstellung einer Information über den ermittelten Parameterwert des einzustellenden Beatmungsparameters für einen Benutzer kann auf diese Weise besonders einfach ermöglicht werden. Durch eine alternative oder zusätzliche Übergabe von Steuerungsparametern an eine Beatmungsvorrichtung kann insbesondere ein direktes Ansteuern der Beatmungsvorrichtung zur Durchführung und Einstellung des Beatmungsvorgangs mit dem durch ein erfindungsgemäßes Verfahren ermittelten Parameterwert des einzustellenden Beatmungsparameters ermöglicht werden. Dies stellt eine besonders schnelle Umsetzung des Beatmungsvorgangs mit dem im erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Parameterwert des einzustellenden Beatmungsparameters dar, wobei durch das automatische maschinelle Übergeben des Steuerungsparameters eine besonders geringe Fehleranfälligkeit bereitgestellt werden kann. Besonders bevorzugt kann der ermittelte Parameterwert sowohl visuell ausgegeben als auch elektronisch als Steuerungsparameter weitergeleitet werden. Darüber hinaus ist auch ein Speichern der ermittelten Informationen hinsichtlich des Parameterwerts des einzustellenden Beatmungsparameters in einem internen bzw. externen Datenspeicher denkbar. Für diesen Zweck kann besonders bevorzugt die Ausgabeeinheit als eine kabelgebundene oder kabellose Schnittstelle zum Übertragen von elektronischen Daten ausgebildet sein.
  • Darüber hinaus kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass der in Schritt a) festgelegte Beatmungsparameter und/oder der in Schritt b) festgelegte Variationsablauf und/oder die in Schritt c) durchgeführte Variation und/oder die in Schritt d) ermittelten Ventilationsverteilungen und Perfusionsverteilungen und/oder die in Schritt e) ermittelten Gütemaße auf einer Ausgabeeinheit angezeigt werden. Auch hier können eine Ausgabeeinheit ein Bildschirm und/oder eine kabelgebundene oder kabellose Schnittstelle zum Übertragen von elektronischen Daten sein. Auch ist wiederum ein Speichern in einem internen und/oder externen Datenspeicher der einzelnen Informationen denkbar. Eine besonders umfassende Information über eine Durchführung eines Verfahrens, aktuell für einen Benutzer und/oder für eine spätere Nachvollziehbarkeit und/oder Überprüfung des durchgeführten Verfahrens, kann auf diese Weise bereitgestellt werden.
  • Des Weiteren kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass in Schritt a) zur Festlegung des Beatmungsparameters und/oder in Schritt f) zur Ermittlung des Variationsabschnitts mit dem besten Gütemaß zusätzlich zu den EIT-Daten zumindest eine der folgenden weiteren Patienteninformationen verwendet wird:
    • - Alter
    • - Geschlecht
    • - Größe
    • - Gewicht
    • - BMI
    • - Patientenzustand
    • - Erkrankungszustand
    • - Daten anderer bildgebender Verfahren
    • - mittlerer Atemwegsdruck
    • - relativer Anteil des Sauerstoffs im inspiratorischen Gasvolumenstrom (FiO2)
    • - (gemischtvenöse und/oder arterielle) Sauerstoffsättigung bzw. Sauerstoffpartiald ruck
    • - (gemischtvenöse und/oder arterielle und/oder endtidale) Konzentration bzw. Partialdruck des Kohlenstoffdioxids
  • Diese Liste ist nicht abgeschlossen, sodass auch weitere Patienteninformationen verwendet werden können. Ein noch besseres Anpassen des Beatmungsparameters, beispielsweise bereits bei der Festlegung des Beatmungsparameters oder aber alternativ oder zusätzlich bei der Ermittlung des Variationsabschnitts mit dem besten Gütemaß kann auf diese Weise bereitgestellt werden. Andere bildgebende Verfahren können insbesondere radiologische oder nuklearmedizinische Verfahren sein, beispielsweise Computertomographie (CT) und Positronenemissionstomographie (PET). Erkrankungen beziehungsweise Erkrankungszustände, in denen ein erfindungsgemäßes Verfahren besonders vorteilhaft angewendet werden kann, umfassen insbesondere ARDS (acute respiratory distress syndrome), COPD (chronic obstructive pulmonary disease), Lungenödeme, Pneumothorax, Lungenresektion, Lungenhochdruck, Asthma, Lungenkarzinome sowie Lungenfibrose. Diese Erkrankungen beziehungsweise die durch sie verursachten Veränderungen der Lunge, sind zumeist besonders gut durch eine EIT-Bildgebung darstellbar.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Anpassungsvorrichtung zum Anpassen eines Beatmungsparameters für einen Beatmungsvorgang eines Patienten, aufweisend eine Auswerteeinheit mit einem Datenspeicher, eine mit der Auswerteeinheit datenkommunizierend verbundene Dateneingangseinheit zum Empfangen von Daten und eine mit der Auswerteeinheit datenkommunizierend verbundene Datenausgangseinheit zum Ausgeben von Daten. Eine erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dateneingangseinheit eine Eingangsschnittstelle zum Empfangen zumindest von EIT-Daten einer EIT-Vorrichtung aufweist, ferner die Datenausgangseinheit eine Ausgangsschnittstelle zur Ausgabe zumindest von Steuerungsparametern an eine Beatmungsvorrichtung zum variierten Durchführen eines Beatmungsvorgangs aufweist, und die Auswerteeinheit eine Kontroll- und Recheneinheit aufweist, wobei die Kontroll- und Recheneinheit ausgebildet ist:
    • - einen anzupassenden Beatmungsparameter des Beatmungsvorgangs und/oder einen anzupassenden Beatmungsparameter sowie eine Beatmungszielgröße zum Indizieren des Beatmungsvorgangs und/oder des Beatmungsparameters festzulegen,
    • - einen Variationsablauf einer Variation des festgelegten Beatmungsparameters, umfassend zumindest zwei Variationsabschnitte mit jeweils einem unterschiedlichen Variationswert des Beatmungsparameters festzulegen,
    • - über die Ausgangsschnittstelle der Datenausgangseinheit einen Steuerungsparameter zur Durchführung der festgelegten Variation des festgelegten Beatmungsparameters anhand des festgelegten Variationsablaufs bereitzustellen,
    • - eine Ventilationsverteilung in der Lunge und eine Perfusionsverteilung in der Lunge aus den durch die Empfangsschnittstelle der Dateneingangseinheit empfangenen erhobenen EIT-Daten für jeden der durchgeführten zumindest zwei Variationsabschnitte zu ermitteln,
    • - die für jeden der durchgeführten zumindest zwei Variationsabschnitte jeweils ermittelten Ventilationsverteilungen und Perfusionsverteilungen zu vergleichen zur Ermittlung eines Gütemaße des Beatmungsvorgangs in jedem der zumindest zwei Variationsabschnitte, wobei das Gütemaß einer Ähnlichkeit der jeweiligen Ventilationsverteilung und Perfusionsverteilung entspricht oder zumindest im Wesentlichen entspricht,
    • - den Variationsabschnitt mit dem besten Gütemaß durch Vergleich der für jeden der durchgeführten zumindest zwei Variationsabschnitte ermittelten Gütemaße zu ermitteln, und
    • - den Variationswert des ermittelten Variationsabschnitts mit dem besten Gütemaß als Parameterwert für den festgelegten einzustellenden Beatmungsparameter durch die Ausgabeschnittstelle auszugeben.
  • Eine Beatmung eines Patienten durch eine Beatmungsvorrichtung bedarf einer Einstellung und fortwährenden Überprüfung. Durch eine erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung kann insbesondere bereitgestellt werden, diesen Beatmungsvorgang mit einem möglichst gut auf den Patienten angepassten Beatmungsparameter durchzuführen. Zur Kommunikation mit weiteren Elementen der Patientenversorgung, insbesondere einer Beatmungsvorrichtung und einer EIT-Vorrichtung zur Bereitstellung von EIT-Daten eines Brustkorbbereichs eines Patienten, weist die erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung entsprechende Dateneingangseinheiten bzw. Datenausgangseinheiten und die dazugehörigen Eingangs- bzw. Ausgangsschnittstellen auf. Intern weist die erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung eine Auswerteeinheit mit einem Datenspeicher auf, in der beispielsweise durchzuführende Verfahrensschritte in einem computer- und/oder maschinenlesbaren Computerprogrammprodukt abgelegt sind.
  • Eine Kontroll- und Recheneinheit ermöglicht insbesondere, die nötigen Maßnahmen durchzuführen, um einen möglichst geeigneten Parameterwert für einen Beatmungsparameter für den Beatmungsvorgang des Patienten zu ermitteln. Dafür ist die Kontroll- und Recheneinheit insbesondere dazu ausgebildet, einen anzupassenden Beatmungsparameter festzulegen. Alternativ oder zusätzlich kann zum Beatmungsparameter auch eine Beatmungszielgröße zum Indizieren des Beatmungsvorgangs durch die Kontroll- und Recheneinheit festgelegt werden.
  • Darüber hinaus ist die Kontroll- und Recheneinheit dahingehend ausgebildet, einen Variationsablauf einer Variation eben dieses Beatmungsparameters festzulegen. Mit anderen Worten kann durch die Kontroll- und Recheneinheit ein Ablauf einer Variation bereitgestellt werden, während der ein Beatmungsvorgang des Patienten dahingehend variiert wird, dass er nach dem festgelegten Variationsablauf mit unterschiedlichen Variationswerten des Beatmungsparameters durchgeführt wird.
  • Eine Ausgangsschnittstelle der Datenausgangseinheit ermöglicht eine Ausgabe von Steuerungsparametern, kommend von der Kontroll- und Recheneinheit, wodurch eben der Beatmungsvorgang im Sinne der festgelegten Variation bzw. des festgelegten Variationsablaufs durchgeführt werden kann. Erfindungsgemäß kann bevorzugt während jedem Variationsabschnitt, der wie oben beschrieben mit einem jeweils unterschiedlichen Variationswert des Beatmungsparameters durchgeführt wird, durch eine zusätzliche EIT-Vorrichtung ein EIT-Datensatz eines Brustkorbbereichs des Patienten erhoben werden. Diese EIT-Daten werden für jeden der durchgeführten zumindest zwei Variationsabschnitte durch eine Empfangsschnittstelle der Dateneingangseinheit empfangen und an die Kontroll- und Recheneinheit der Auswerteeinheit weitergeleitet.
  • Dort werden aus den empfangenen EIT-Daten für jeden der Variationsabschnitte jeweils eine Ventilationsverteilung in der Lunge und eine Perfusionsverteilung in der Lunge beziehungsweise im Lungengewebe ermittelt. Eine Information über das Vorhandensein von Luft in der Lunge und Blut im umgebenden Lungengewebe kann auf diese Weise bereitgestellt werden.
  • Darüber hinaus kann die Kontroll- und Recheneinheit die ermittelten Ventilationsverteilungen und Perfusionsverteilungen für jeden der zumindest zwei Variationsabschnitte miteinander vergleichen, um ein Gütemaß zu ermitteln. Ein derartiges Gütemaß beinhaltet insbesondere eine Information dahingehend, wie ähnlich sich jeweils die beiden verglichenen Verteilungen sind. Mit anderen Worten ist das Gütemaß umso größer, je ähnlicher sich die beiden Verteilungen sind. Dies hat insbesondere den Hintergrund, dass aus Ventilationsverteilungen und Perfusionsverteilungen, die sich besonders ähnlich sind, wiederum auf einen besonders guten Gasaustausch zwischen der Luft in der Lunge und dem Blut im Lungengewebe gefolgert werden kann.
  • Darüber hinaus kann durch die Kontroll- und Recheneinheit derjenige Variationsabschnitt ermittelt werden, der das beste Gütemaß aufweist, wobei diese Ermittlung insbesondere durch einen insbesondere paarweisen Vergleich der ermittelten Gütemaße durchgeführt werden kann. Das beste Gütemaß ist insbesondere dasjenige Gütemaß, das denjenigen Verteilungen entspricht, die sich am ähnlichsten sind.
  • Schlussendlich ist die erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung, insbesondere die Kontroll- und Recheneinheit der Anpassungsvorrichtung, dahingehend ausgebildet, als Parameterwert des Beatmungsparameters denjenigen Variationswert auszugeben, den dieser während des Variationsabschnitts mit dem besten Gütemaß aufgewiesen hat. Eine besonders gute Einstellung des durchzuführenden Beatmungsvorgangs des Patienten, kann auf diese Weise basierend auf dem ermittelten Parameterwert des Beatmungsparameters durchgeführt werden.
  • Zusammenfassend kann somit durch eine erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung eine Einstellung eines Beatmungsparameters eines Beatmungsvorgangs eines Patienten verbessert werden. Insbesondere kann dies durch eine erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung auch automatisiert oder zumindest teilweise automatisiert durchgeführt werden, wobei beispielsweise nach einer manuellen Eingabe des einzustellenden Beatmungsparameters eine Einstellung der einzelnen Variationsabschnitte des Variationsablaufs sowie eine Durchführung der Variation des Beatmungsvorgangs durch die erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung durchgeführt werden kann. Auch eine vollautomatisierte Durchführung eines Verfahrens ohne zwingende Anwesenheit eines Fachpersonals durch eine erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung kann vorgesehen sein, beispielsweise in regelmäßigen Zeitabständen zur kontinuierlichen Kontrolle der Einstellungen des Beatmungsvorgangs. Insbesondere kann durch eine erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung eine Auswirkung der Veränderung des verwendeten Werts des anzupassenden Beatmungsparameters in Echtzeit ermittelt und überwacht werden. Durch den Einsatz der EIT-Vorrichtung kann dies insbesondere auch direkt am Patientenbett durchgeführt werden, ohne dass der Patient beispielsweise für eine medizinische Bildgebung zu den entsprechenden Bildgebungsvorrichtungen, wie beispielsweise einer CT-Vorrichtung oder einer PET-Vorrichtung, gebracht werden muss. Besonders bei Patienten, die eine Intensivpflege benötigen, kann dies von Vorteil sein.
  • Besonders bevorzugt kann bei einer erfindungsgemäßen Anpassungsvorrichtung vorgesehen sein, dass die Anpassungsvorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Sämtliche Vorteile, die ausführlich in Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind, können somit auch durch eine erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bereitgestellt werden, das zur Ausführung eines derartigen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist.
  • Auch kann eine erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Auswerteeinheit eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben von elektrischen und/oder elektronischen und/oder visuellen und/oder akustischen Ausgabeinformationen aufweist. Auf diese Weise kann insbesondere eine Weitergabe der Ergebnisse, insbesondere des ermittelten Parameterwerts des einzustellenden Beatmungsparameters, bereitgestellt werden. Elektrisch bzw. elektronisch können diese Ausgabeinformationen beispielsweise direkt an eine Beatmungsvorrichtung und/oder eine EIT-Vorrichtung weitergeleitet werden, insbesondere auch bereits während der beziehungsweise zur Durchführung der Variation des einzustellenden Beatmungsparameters. Eine visuelle und/oder akustische Weitergabe der Ausgabeinformationen ermöglicht insbesondere eine Bereitstellung der entsprechenden Informationen für einen Benutzer einer erfindungsgemäßen Anpassungsvorrichtung. Entsprechend dieser Möglichkeiten kann die Ausgabeeinheit ausgebildet sein, beispielsweise als elektronische und/oder elektrische Schnittstelle, auch kabellos und/oder kabelgebunden, und/oder als Bildschirmeinheit und/oder Lautsprechereinheit.
  • Ferner kann bei einer erfindungsgemäßen Anpassungsvorrichtung vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit zumindest eine Eingabeeinheit zum Eingeben des zu variierenden Beatmungsparameters und/oder der Beatmungszielgröße und/oder zur Festlegung des Variationsablaufs aufweist. Auf diese Weise kann insbesondere eine Möglichkeit einer Steuerung und/oder Kontrolle des gesamten Ablaufs bzw. des Betriebs der Anpassungsvorrichtung für einen Benutzer bereitgestellt werden. Eine Steigerung der Flexibilität, beispielsweise eine Anpassung der durchzuführenden Maßnahmen an den individuellen Patienten, kann auf diese Weise bereitgestellt werden. Eine derartige Eingabeeinheit kann beispielsweise als Drehregler, Tastatur, Schalter oder Ähnliches ausgebildet sein.
  • Auch eine Integration der Eingabeeinheit in eine Ausgabeeinheit, beispielsweise als berührungsempfindlicher Bildschirm, kann vorgesehen sein.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein medizintechnisches System, aufweisend eine Beatmungsvorrichtung, eine EIT-Vorrichtung sowie eine Anpassungsvorrichtung zum Anpassen eines Beatmungsparameters für einen Beatmungsvorgang eines Patienten. Ein erfindungsgemäßes medizintechnisches System ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Eine Anpassungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann zum Ausführen eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet sein. Ein erfindungsgemäßes medizintechnisches System gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kann somit sämtliche Vorteile bereitstellen, die ausführlich in Bezug auf eine Anpassungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bzw. in Bezug auf ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
  • Darüber hinaus kann bei einem erfindungsgemäßen medizintechnischen System vorgesehen sein, dass die Anpassungsvorrichtung zumindest teilweise in die Beatmungsvorrichtung und/oder die EIT-Vorrichtung integriert ist. Durch eine derartige zumindest teilweise Integration der Anpassungsvorrichtung entweder in die Beatmungsvorrichtung oder in die EIT-Vorrichtung oder in beide Vorrichtungen kann ein besonders kompakter Aufbau eines medizintechnischen Systems bereitgestellt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Anpassungsvorrichtung vollständig in die Beatmungsvorrichtung oder die EIT-Vorrichtung integriert ist.
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
  • Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
    • 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren,
    • 2 Schritt a) eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 3 Schritt b) eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 4 die Schritte c) und d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 5 Schritt e) eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 6 eine alternative Ausgestaltungsform eines Schritts e) eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 7 Schritt f) eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 8 Schritt g) eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 9 ein erfindungsgemäßes medizintechnisches System,
    • 10 eine mögliche Ausgestaltung einer Beatmungsvorrichtung ,
    • 11 eine mögliche Ausgestaltung einer EIT-Vorrichtung ,
    • 12 eine Variation eines Beatmungsparameters , und
    • 13 eine Ausgabeeinheit einer erfindungsgemäßen Anpassungsvorrichtung während der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In den 1 bis 8 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren dargestellt, wobei 1 eine schematische Übersicht, die 2 bis 8 einzelne Schritte des Verfahrens zeigen. Die Schritte des Verfahrens a) bis g) sind in den 1 bis 8 jeweils mit Großbuchstaben gekennzeichnet. Im Folgenden werden die 1 bis 8 gemeinsam beschrieben, wobei die für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen Vorrichtungen, insbesondere ein erfindungsgemäßes medizintechnisches System 100 (nicht mit abgebildet), wie es beispielhaft in 9 gezeigt ist, nicht näher abgebildet sind.
  • In Schritt a) eines erfindungsgemäßen Verfahrens, in 1 mit A bezeichnet, wird ein anzupassender Beatmungsparameter 40 eines Beatmungsvorgangs 90 und/oder ein anzupassender Beatmungsparameter 40 sowie eine Beatmungszielgröße 42 zum Indizieren des Beatmungsvorgangs 90 und/oder des Beatmungsparameters 40 festgelegt. Dies kann beispielsweise durch eine Anpassungsvorrichtung 1 eines medizintechnischen Systems 100, wie es beispielhaft in 9 gezeigt ist, durchgeführt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass in diesem Schritt a) auch eine Kombination aus mindestens zwei einzustellenden Beatmungsparametern 40 und/oder eine Kombination aus mindestens zwei indizierenden Beatmungszielgrößen 42 und/oder eine Kombination aus mindestens einem einzustellenden Beatmungsparameter 40 um mindestens einer indizierenden Beatmungszielgröße 42 festgelegt wird. Als Beatmungsparameter 40 kann beispielsweise ein positiver endexspiratorischer Druck 43 (nicht mit abgebildet), ein Inspirationsdruck, ein Atemzugvolumen (Tidalvolumen), eine Beatmungsfrequenz, ein Verhältnis-Einatmungszeit/Ausatmungszeit, FiO2 und/oder ein Minutenvolumen festgelegt werden. Als indizierende Beatmungszielgrößen 42 haben sich ein alveoläres Minutenvolumen, ein mittlerer intrathorakaler Druck, eine (arterielle) Sauerstoffsättigung bzw. ein (arterieller) Sauerstoffpartialdruck, eine (arterielle) Kohlenstoffdioxidsättigung bzw. ein (arterieller) Partialdruck des Kohlenstoffdioxids als geeignet erwiesen. Insbesondere liegt somit nach Abschluss des Schritts a) eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine Festlegung dahingehend vor, welcher Beatmungsparameter 40 im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens optimiert werden soll.
  • Im nächsten Schritt b), in 1 mit B bezeichnet und in 3 näher erläutert, wird ein Variationsablauf 51 der Variation 50 des festgelegten Beatmungsparameters 40 festgelegt. Insbesondere können hierbei verschiedenste Variationsparameter 54 berücksichtigt werden, beispielsweise eine Anzahl 55 der vorgesehenen Variationsabschnitte 52, eine Dauer 56 der vorgesehenen Variationsabschnitte 52, ein Variationsstartwert 57, ein Variationsendwert 58 sowie eine Variationswertänderung 59. Insbesondere werden für die Durchführung der Variation 50, mit anderen Worten für den Variationsablauf 51, zumindest zwei Variationsabschnitte 52 festgelegt, in denen für den einzustellenden Beatmungsparameter 40 jeweils ein unterschiedlicher Variationswert 53 festgesetzt ist. Durch die entsprechende Einstellung und Anpassung der Variationsparameter 54 kann wiederum die gesamte Variation 50 und deren Variationsablauf 51 individuell auf den Patienten 110 (nicht mit abgebildet) angepasst werden. So kann beispielsweise eine Dauer 56 der Variationsabschnitte 52 bevorzugt zwischen 10 Sekunden und 60 Sekunden, insbesondere zwischen 20 Sekunden 45 Sekunden, bevorzugt auf 30 Sekunden, festgelegt werden. Auch eine Variationswertänderung 59 kann beispielsweise als konstant oder veränderlich festgelegt werden, insbesondere sogar mit unterschiedlichen Vorzeichen. Eine besonders große Bandbreite und Variabilität bei der Durchführung der Variation 50 des Beatmungsparameters 40 im Zuge eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf diese Weise bereitgestellt werden.
  • In 4 sind nun die Schritte c) und d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, die in 1 und 4 mit C und D bezeichnet sind. Im Schritt c) eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Variation 50 des Beatmungsparameters 40 durchgeführt. Mit anderen Worten wird der Beatmungsvorgang 90 kontinuierlich oder zumindest im Wesentlichen kontinuierlich ausgeführt, wobei durch die Durchführung der Variation 50 jeweils für den einzelnen Variationsabschnitt 52 ein Beatmungsparameter 40 verwendet wird, der in jedem der Variationsabschnitt 52 jeweils einen unterschiedlichen Variationswert 53 aufweist. Die einzelnen Variationsabschnitte 52 werden insbesondere während des Variationsablaufs 51 der Variation 50 nacheinander durchgeführt. Für jeden der Variationsabschnitte 52 werden durch die EIT-Vorrichtung 30 jeweils EIT-Daten 70 als Datensatz ermittelt, wobei insbesondere ein Brustkorbbereich und damit eine Lunge 111 des Patienten 110 (jeweils nicht mit abgebildet) durch die EIT-Vorrichtung 30 untersucht und abgebildet wird. Im folgenden Schritt d) werden für jeden der Variationsabschnitte 52 diese EIT-Daten 70 ausgewertet und aus ihnen eine Ventilationsverteilung 60 der Lunge 111 sowie eine Perfusionsverteilung 64 der Lunge 111 beziehungsweise des Lungengewebes des Patienten 110 ermittelt. Mit anderen Worten steht nach Durchführung des Schritts d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine Information dahingehend bereit, welche Ventilationsverteilung 60 bzw. Perfusionsverteilung 64 den einzelnen Variationswerten 53 des Beatmungsparameters 40 zugeordnet sind.
  • 5 zeigt eine erste mögliche Ausgestaltungsform eines Schritts e) eines erfindungsgemäßen Verfahrens, in 1 und 5 mit E bezeichnet. Dargestellt sind ein einzelner Variationsabschnitt 52 und dessen zugehöriger Variationswert 53, wobei die folgenden Schritte für jede der Variationswertschritte 52 durchgeführt werden. So werden die Ventilationsverteilung 60 sowie die Perfusionsverteilung 64 verglichen, um ein Gütemaß 80 zu ermitteln. Dieses Gütemaß 80 entspricht insbesondere zumindest im Wesentlichen einer Ähnlichkeit der beiden Verteilungen 60, 64. Insbesondere können zum Ermitteln des Gütemaßes 80 verschiedene Vergleichskriterien angewandt werden, beispielsweise ein euklidischer Abstand der Schwerpunkte der Ventilationsverteilungen 60 und Perfusionsverteilungen 64, ein Abstand der Schwerpunkte der Ventilationsverteilung 60 und Perfusionsverteilung 64 in ventral-dorsaler Richtung, oder ein Vergleich mit vorhandenen und/oder parallel erstellten Simulationsdaten der einzelnen Verteilungen 60, 64. Weitere Möglichkeiten eines Vergleichs der Verteilungen 60, 64 sind beispielsweise eine Verwendung eines Ähnlichkeitsmaß der Ventilationsverteilung 60 und Perfusionsverteilung 64, beispielsweise ein Minkowski-Abstand, ein inneres Produkt, ein normiertes inneres Produkt oder eine Kullback-Leibler-Divergenz. Vorteilhaft können für eine Verwendung eines derartigen Ähnlichkeitsmaßes zur Ermittlung des Gütemaßes 80 die Ventilationsverteilungen 60 und Perfusionsverteilungen 64 im Vorfeld normiert werden, beispielsweise auf ein alveoläres Minutenvolumen bzw. ein Herzzeitvolumen.
  • Eine weitere Möglichkeit zum Ermitteln des Gütemaßes 80 stellen Vergleichsmetriken dar, wie beispielsweise ein Jaccard-Index, ein Dice-Koeffizient oder eine Hausdorff-Distanz. Dies ist insbesondere in 6 gezeigt, in der eine alternative Ausgestaltung des Schritts e) eines erfindungsgemäßen Verfahrens abgebildet ist. In dieser Ausgestaltungsform des Schritts e) eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden für eine Verwendung einer derartigen Vergleichsmetrik insbesondere die Ventilationsverteilungen 60 durch Vergleich mit einem Ventilationsgrenzwert 63 in eine erste Ventilationsunterverteilung 61 und eine zweite Ventilationsunterverteilung 62 aufgeteilt wurden. Entsprechend wurde die Perfusionsverteilung 64 durch Vergleich mit einem Perfusionsgrenzwert 67 in eine erste Perfusionsunterverteilung 65 und eine zweite Perfusionsunterverteilung 66 aufgeteilt. Durch ein insbesondere paarweises Vergleichen der Ventilationsunterverteilungen 61, 62 mit den Perfusionsunterverteilungen 65, 66 kann auf diese Weise ein besonders geeigneter Einsatz für eine Vergleichsmetrik zur Ermittlung eines Gütemaßes 80 bereitgestellt werden. Auch hier bedeutet ein besonders hohes Gütemaß 80 eine besonders hohe Übereinstimmung bzw. Ähnlichkeit der jeweiligen Unterverteilungen 60, 61, 65, 66 bzw. der zugrundliegenden Verteilungen 60, 64.
  • Der folgende Schritt f) eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 7 gezeigt und in 1 und 7 insbesondere mit F bezeichnet. Schritt f) umfasst insbesondere eine Ermittlung desjenigen Variationsabschnitts 52, der das beste Gütemaß 80 aufweist. Für diesen Zweck werden die einzelnen Gütemaße 80 der einzelnen Variationsabschnitte 52, hier beispielhaft dargestellt für zwei Variationsabschnitte 52, mit einem Sollgütemaß 81 verglichen. Hierbei wird derjenige Variationsabschnitt 52 als der Variationsabschnitt 52 mit dem besten Gütemaß 80 angesehen, dessen Gütemaß 80 dem Sollgütemaß 81 am nächsten kommt. Mit anderen Worten steht nach Durchführung des Schritts f) eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine Information dahingehend zur Verfügung, in welchem Variationsabschnitt 52 die größte Ähnlichkeit zwischen der Ventilationsverteilung 60 und der Perfusionsverteilung 64 in der Lunge 111 des Patienten 110 vorgeherrscht hat. Da eine große Ähnlichkeit dieser Verteilungen 60, 64 auf einen besonders effektiven Gasaustausch zwischen dem Gas in den Lungenbläschen (Alveolen) des Lungengewebes 111 und Blut in den die Lungenbläschen umschließenden Blutgefäßen (Kapillaren) des Lungengewebes 111 schließen lässt, lässt dies darüber hinaus die Schlussfolgerung zu, dass der Beatmungsparameter 40 bzw. dessen Variationswert 53 für den Beatmungsvorgang 90 des Patienten 110 am geeignetsten ist bzw. sein könnte.
  • Im letzten Schritt g) eines erfindungsgemäßen Verfahrens, in 1 und 8 mit G bezeichnet, wird derjenige Variationswert 53 als einzustellender Parameterwert 41 des Beatmungsparameters 40 ausgegeben, der im Schritt f) ermittelten Variationsabschnitt 52 verwendet wurde. Dies kann beispielsweise über eine Ausgabeeinheit 9 als optische und/oder akustische Informationen an einen Benutzer ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch über eine elektrische und/oder elektronische Schnittstelle diese Information direkt als Steuerungsparameter 72 an eine Beatmungsvorrichtung 20 übergeben werden, um einen entsprechenden Beatmungsvorgang 90 basierend auf dem ermittelten idealen Parameterwert 41 des Beatmungsparameters 40 durchzuführen.
  • Zusammenfassend kann somit durch ein erfindungsgemäßes Verfahren für einen speziellen Beatmungsparameter 40 eine zumindest im Wesentlichen automatisierbare Bestimmung eines idealen Parameterwerts 41 durchgeführt werden. Erfindungswesentlich basiert die Auswahl des besten Parameterwerts 41 auf einer Auswertung von EIT-Daten 70 einer EIT-Vorrichtung 30, die für jeden Variationsabschnitt 52 einer Variation 50 des Beatmungsparameters 40 von einem Brustkorbbereich eines Patienten 110 erhoben und ausgewertet werden. Nicht dargestellt, aber dennoch von der Erfindung umfasst, können neben dem ermittelten Parameterwert 41 des Beatmungsparameters 40 auch weitere Informationen auf einer Ausgabeeinheit 9 ausgegeben werden, beispielsweise der Beatmungsparameter 40 selbst und/oder der festgelegte Variationsablauf 51 und/oder die jeweils durchgeführte Variation 50 und/oder die ermittelten Ventilationsverteilungen 60 und Perfusionsverteilungen 64 und/oder die ermittelten Gütemaße 80. Auch kann bereits zur Festlegung des Beatmungsparameters 40 und/oder zur Ermittlung des Variationsabschnitts 52 mit dem besten Gütemaß 80 zusätzlich zu den EIT-Daten 70 eine weitere Patienteninformation 71 verwendet werden, beispielsweise ein Alter, Geschlecht, Größe, Gewicht, BMI, Patientenzustand, Erkrankungszustand, Daten anderer bildgebender Verfahren, mittlerer Atemwegsdruck, relativer Anteil des Sauerstoffs im inspiratorischen Gasvolumenstrom (FiO2), (gemischtvenöse und/oder arterielle) Sauerstoffsättigung bzw. (gemischtvenöser und/oder arterieller) Sauerstoffpartialdruck und/oder (gemischtvenöse und/oder arterielle und/oder endtidale) Kohlenstoffdioxidkonzentration bzw. (gemischtvenöse und/oder arterielle und/oder endtidale) Partialdruck des Kohlenstoffdioxids. Eine noch bessere und individuellere Anpassung des festzulegenden Beatmungsparameters 40 kann auf diese Weise bereitgestellt werden.
  • 9 zeigt ein erfindungsgemäßes medizintechnisches System 100, das insbesondere eine erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung 1 aufweist. Ferner weist das medizintechnische System 100 eine Beatmungsvorrichtung 20 sowie eine EIT-Vorrichtung 30 auf. Durch die Beatmungsvorrichtung 20 kann ein Beatmungsvorgang 90 eines Patienten 110 durchgeführt werden. Die EIT-Vorrichtung 30 wiederum ist zum Ermitteln von EIT-Daten 70, insbesondere einer Brustkorbregion des Patienten 110, zur Überwachung einer Ventilationsverteilung und einer Perfusionsverteilung (jeweils nicht mit abgebildet) in der Lunge 111 beziehungsweise einem Lungengewebe des Patienten 110 ausgebildet. Zentrales Bauelement einer erfindungsgemäßen Anpassungsvorrichtung 1 ist eine Auswerteeinheit 2 mit einem Datenspeicher 3. In diesem Datenspeicher 3 können beispielsweise Steuerbefehle zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens als maschinenlesbares Computerprogrammprodukt hinterlegt sein, wodurch eine erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung 1 zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Mit anderen Worten können insbesondere durch eine Kontroll- und Recheneinheit 4 sämtliche Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden. So kann ein Beatmungsparameter 40 bzw. eine Beatmungszielgröße 42 eines Beatmungsvorgangs 90, der optimiert werden soll, festgelegt werden. Um dies bereitzustellen und/oder noch weiter zu verbessern, kann eine erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung 1 eine Eingabeeinheit 10 aufweisen, über die beispielsweise der Beatmungsparameter 40, die Beatmungszielgröße 42, eine durchzuführende Variation 50 und deren Ablauf 51 sowie zusätzliche Patienteninformationen 71 eingegeben werden können. Auf diese Weise kann ein besonders guter und patientenangepasster Variationsablauf 51 der Variation 50 festgelegt werden. Anschließend kann durch die erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung 1 des erfindungsgemäßen medizintechnischen Systems 100 die Variation 50 des Beatmungsparameters 40 während der Durchführung des Beatmungsvorgangs 90 vorgenommen werden. Mit anderen Worten wird der Beatmungsvorgang 90 des Patienten 110 durchgeführt, wobei abhängig vom festgelegten Variationsablauf 51 die Variationswerte 53 (nicht mit abgebildet) des Beatmungsparameters 40 entsprechend variiert werden. Dies kann beispielsweise über eine Datenausgangseinheit 7, insbesondere eine Ausgangsschnittstelle 8 der Datenausgangseinheit 7, bereitgestellt werden, über die Steuerungsparameter 72, insbesondere umfassend die Variation 50, an die Beatmungsvorrichtung 20 übertragen werden können. Gleichzeitig können diese Steuerungsparameter 72 auch an die EIT-Vorrichtung 30 übertragen werden, um eine entsprechende Aufnahme von EIT-Daten 70 während der einzelnen Variationsabschnitte 52 sicherzustellen. Für jeden der Variationsabschnitte 52 werden zumindest EIT-Daten 70 an eine Dateneingangseinheit 5 der erfindungsgemäßen Anpassungsvorrichtung 1, insbesondere aufweisend eine Eingangsschnittstelle 6, geleitet. Zusätzlich können durch die Beatmungsvorrichtung 20 auch Beatmungsdaten 48 für die Anpassungsvorrichtung 1 bereitgestellt werden. Durch die Kontroll- und Recheneinheit 4 der Auswerteeinheit 2 können im Folgenden zum einen die EIT-Daten 70 dahingehend ausgewertet werden, sodass für jeden der Variationsabschnitte 52 eine Ventilationsverteilung 60 sowie eine Perfusionsverteilung 64 ermittelt werden können. Diese Verteilungen 60, 64 werden im Anschluss bevorzugt durch die Kontroll- und/oder Recheneinheit 4 der Auswerteeinheit 2 miteinander verglichen, wobei entsprechend ihrer Ähnlichkeit ein Gütemaß 80 ermittelt wird. Die einzelnen Gütemaße 80 der verschiedenen Variationsabschnitte 52 werden verglichen, um den Variationsabschnitt 52 mit dem besten Gütemaß 80 zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Vergleich der einzelnen Gütemaße 80 mit einem Sollgütemaß 81 vorgesehen sein, wobei derjenige Variationsabschnitt 52 als mit dem besten Gütemaß 80 ausgestattet ermittelt wird, , dessen Gütemaß 80 dem Sollgütemaß 81 am nächsten kommt. Der entsprechende Variationswert 53, der in dem Variationsabschnitt 52 mit dem besten Gütemaß 80 verwendet wurde, kann als Ergebnis der Variation 50 als Parameterwert 41 des Beatmungsparameters 40 ausgegeben werden. Für diesen Zweck kann die Datenausgangseinheit 7 beispielsweise eine Ausgabeeinheit 9, insbesondere eine Bildschirmeinheit, aufweisen. Über diese Ausgabeeinheit 9 können insbesondere neben dem Beatmungsparameter 40 und dessen ermittelten Parameterwert 41 auch weitere Informationen, wie beispielsweise die Beatmungszielgröße 42, die Variation 50, der Variationsablauf 51, der Variationsparameter 54, die Ventilationsverteilung 60, die Perfusionsverteilungen 64, die EIT-Daten 70, die Patienteninformationen 71, das jeweilige Gütemaß 80 und wenn verwendet das Sollgütemaß 81 ausgegeben werden.
  • Zusammenfassend kann somit durch ein erfindungsgemäßes medizintechnisches System 100 bzw. eine erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung 1 ein möglichst idealer oder zumindest optimierter Parameterwert 41 eines Beatmungsparameters 40 für einen Beatmungsvorgang 90 eines Patienten 110 ermittelt werden. Dieses Ermitteln kann insbesondere zumindest teilweise automatisiert und durch den Einsatz der EIT-Vorrichtung 30 auch ohne zusätzliche, aufwendige medizinische Bildgebungsvorrichtungen wie beispielsweise CT-Vorrichtungen und/oder PET-Vorrichtungen direkt am Patientenbett durchgeführt werden.
  • In den 10 und 11 sind besonders bevorzugte Ausgestaltungsformen einer erfindungsgemäßen Anpassungsvorrichtung 1 gezeigt. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Anpassungsvorrichtung 1, wie in 10 gezeigt, zumindest teilweise in der Beatmungsvorrichtung 20 integriert sein. Auch eine zumindest teilweise Integration der erfindungsgemäßen Anpassungsvorrichtung 1 in die EIT-Vorrichtung 30, wie gezeigt in 11, ist möglich. Eine besonders kompakte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen medizintechnischen Systems 100 kann auf diese Weise bereitgestellt werden.
  • 12 zeigt eine mögliche Durchführung einer Variation 50 eines Beatmungsparameters 40. Insbesondere ist in diesem Fall der zu variierende Beatmungsparameter 40 ein positiver endexspiratorischer Druck 43. Abgebildet ist ein Diagramm, in dem ein Druck 46 gegenüber einer Zeit 47 aufgetragen ist, wobei als Messdaten insbesondere ein Atemwegsdruck 44 bzw. der mittlere Atemwegsdruck 45 eingezeichnet sind. Gezeigt sind ferner vier Variationsabschnitte 52 der Variation 50 des Beatmungsparameters 40, die während des Variationsablaufs 51 mit jeweils verschiedenen Variationsparametern 54 des Beatmungsparameters 40 durchgeführt werden. Als Anzahl 55 der Variationsabschnitte 52 ist somit vier gewählt. Wie gezeigt, kann eine kontinuierliche Variationswertänderung 59 durchgeführt werden, wodurch der Variationswert 53 im Laufe der Variationsabschnitte 52 kontinuierlich und gleichmäßig schrittweise von einem Variationsstartwert 57 auf einen Variationsendwert 58 abnimmt. Auch die Variationsdauer 56 ist konstant gewählt, beispielsweise bevorzugt 30 Sekunden.
  • 13 zeigt eine mögliche Anzeige auf einer als Ausgabeeinheit 9 ausgebildeten Datenausgangseinheit 7, wie sie bei der Durchführung der in 12 gezeigten Variation 50 auftreten kann. Die einzelnen Variationsabschnitte 52 sind in Spalten dargestellt, wobei zur besseren Übersicht im Wesentlichen nur die Elemente der ersten Spalte mit Bezugszeichen versehen sind. So sind für die einzelnen Variationsabschnitte 52 insbesondere in der obersten Reihe jeweils der Variationswert 53 des einzustellenden Beatmungsparameters 40, hier des positiven endexspiratorischen Drucks 43, gezeigt. In den nächsten drei Reihen sind die aufgenommenen EIT-Daten 70 jeweils als Ventilationsverteilung 60 bzw. Perfusionsverteilung 64 gezeigt, wobei die zweite Reihe von oben eine zweidimensionale Ansicht der Ventilationsverteilungen 60, die dritte Reihe von oben eine zweidimensionale Ansicht der Perfusionsverteilungen 64 und die vierte Reihe von oben eine eindimensionale Projektion beider Verteilungen 60, 64 zeigen. Die unterschiedlichen Verteilungen 60, 64, die sich, hier dargestellt für die beiden Lungenhälften links und rechts, für die einzelnen Variationswerte 53 des Beatmungsparameters 40 ergeben, sind in den zweidimensionalen Ansichten durch unterschiedliche Schraffierungen dargestellt. Die letzte Reihe von oben zeigt das Ergebnis einer Auswertung der Verteilungen 60, 64, insbesondere eine Ermittlung einer Ähnlichkeit der beiden Verteilungen 60, 64. Dargestellt ist insbesondere das jeweils ermittelte Gütemaß 80 und ferner das in dieser Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Sollgütemaß 81. Deutlich sichtbar ist, dass bei der Verwendung des Variationswerts 53 in dem dritten Variationsabschnitt 52 von links dasjenige Gütemaß 80 erzielt wird, das dem Sollgütemaß 81 am nächsten kommt. Dies wird auch durch einen Anzeigerahmen 11 näher verdeutlicht, wodurch einem Benutzer der erfindungsgemäßen Anpassungsvorrichtung 1, das die dargestellte Ausgabeeinheit 9 aufweist, besonders einfach, sicher und schnell denjenigen Variationsabschnitt 52 mit dem besten Variationswert 53 des Beatmungsparameters 40 ermitteln kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Anpassungsvorrichtung
    2
    Auswerteeinheit
    3
    Datenspeicher
    4
    Kontroll- und Recheneinheit
    5
    Dateneingangseinheit
    6
    Eingangsschnittstelle
    7
    Datenausgangseinheit
    8
    Ausgangsschnittstelle
    9
    Ausgabeeinheit
    10
    Eingabeeinheit
    11
    Anzeigerahmen
    20
    Beatmungsvorrichtung
    30
    EIT-Vorrichtung
    40
    Beatmungsparameter
    41
    Parameterwert
    42
    Beatmungszielgröße
    43
    positiver Endexspiratorischer Druck
    44
    Atemwegsdruck
    45
    mittlerer Atemwegsdruck
    46
    Druck
    47
    Zeit
    48
    Beatmungsdaten
    50
    Variation
    51
    Variationsablauf
    52
    Variationsabschnitt
    53
    Variationswert
    54
    Variationsparameter
    55
    Anzahl
    56
    Dauer
    57
    Variationsstartwert
    58
    Variationsendwert
    59
    Variationswertänderung
    60
    Ventilationsverteilung
    61
    erste Ventilationsunterverteilung
    62
    zweite Ventilationsunterverteilung
    63
    Ventilationsgrenzwert
    64
    Perfusionsverteilung
    65
    erste Perfusionsunterverteilung
    66
    zweite Perfusionsunterverteilung
    67
    Perfusionsgrenzwert
    70
    EIT-Daten
    71
    Patienteninformation
    72
    Steuerungsparameter
    80
    Gütemaß
    81
    Sollgütemaß
    90
    Beatmungsvorgang
    100
    Medizintechnisches System
    110
    Patienten
    111
    Lunge

Claims (23)

  1. Verfahren zum Anpassen eines Beatmungsparameters (40) für einen Beatmungsvorgang (90) eines Patienten (110), wobei der Beatmungsvorgang (90) durch eine Beatmungsvorrichtung (20) durchgeführt wird, und wobei ferner zumindest zeitweise den Beatmungsvorgang (90) betreffende Elektro-Impedanz-Tomographie-Daten (70) (EIT-Daten (70)) einer Lunge (111) des Patienten (110) durch eine EIT-Vorrichtung (30) erhoben werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Festlegung des anzupassenden Beatmungsparameters (40) des Beatmungsvorgangs (90) und/oder eines anzupassenden Beatmungsparameters (40) sowie einer Beatmungszielgröße (42) zum Indizieren des Beatmungsvorgangs (90) und/oder des Beatmungsparameters (40), b) Festlegung eines Variationsablaufs (51) einer Variation (50) des in Schritt a) festgelegten Beatmungsparameters (40) umfassend zumindest zwei Variationsabschnitte (52) mit jeweils einem unterschiedlichem Variationswert (53) des Beatmungsparameters (40), c) Durchführung der Variation (50) des in Schritt a) festgelegten Beatmungsparameters (40) anhand des in Schritt b) festgelegten Variationsablaufs (51), wobei für jeden der zumindest zwei Variationsabschnitte (52) EIT-Daten (70) des Patienten (110) durch die EIT-Vorrichtung (30) erhoben werden, d) Ermittlung einer Ventilationsverteilung (60) in der Lunge (111) und einer Perfusionsverteilung (64) in der Lunge (111) aus den in Schritt c) erhobenen EIT-Daten (70) für jeden der in Schritt c) durchgeführten zumindest zwei Variationsabschnitte (52), e) Vergleich der in Schritt d) für jeden der in Schritt c) durchgeführten zumindest zwei Variationsabschnitte (52) jeweils ermittelten Ventilationsverteilungen (60) und Perfusionsverteilungen (64) zur Ermittlung eines Gütemaßes (80) des Beatmungsvorgangs (90) in jedem der zumindest zwei Variationsabschnitte (52), wobei das Gütemaß (80) einer Ähnlichkeit der jeweiligen Ventilationsverteilung (60) und Perfusionsverteilung (64) entspricht oder zumindest im Wesentlichen entspricht, f) Ermittlung des Variationsabschnitts (52) mit dem besten Gütemaß (80) durch Vergleich der in Schritt e) für jeden der in Schritt c) durchgeführten zumindest zwei Variationsabschnitte (52) ermittelten Gütemaße (80), und g) Ausgabe des Variationswerts (53) des in Schritt f) ermittelten Variationsabschnitts (52) als Parameterwert (41) für den in Schritt a) festgelegten einzustellenden Beatmungsparameter (40).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) mindestens einer der folgenden Beatmungsparameter (40) festgelegt wird: - positiver endexspiratorischer Druck (43) (PEEP) - Inspirationsdruck - Atemzugvolumen (Tidalvolumen) - Beatmungsfrequenz - Verhältnis Einatmungszeit/Ausatmungszeit (I:E) - FiO2 - Minutenvolumen
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) mindestens eine der folgenden indizierenden Beatmungszielgrößen (42) festgelegt wird: - alveoläres Minutenvolumen (arterielle) Sauerstoffsättigung bzw. (arterieller) Sauerstoffpartialdruck (arterielle bzw. endtidale) Konzentration bzw. Partialdruck des Kohlenstoffdioxids
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) eine Kombination aus mindestens zwei einzustellenden Beatmungsparametern (40) und/oder eine Kombination aus mindestens zwei indizierenden Beatmungszielgrößen (42) und/oder eine Kombination aus mindestens einem einzustellenden Beatmungsparameter (40) und mindestens einer indizierenden Beatmungszielgröße (42) festgelegt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) zur Festlegung des Variationsablaufs (51) zumindest einer der folgenden Variationsparameter (54) verwendet wird: - Anzahl (55) der Variationsabschnitte (52) - Dauer (56) der Variationsabschnitte (52) - Variationsstartwert (57) - Variationsendwert (58) - Variationswertänderung (59)
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dauer (56) der Variationsabschnitte (52) zwischen 10s und 60s, insbesondere zwischen 20s und 45s, bevorzugt von 30s, verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine konstante Variationswertänderung (59) verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine veränderliche Variationswertänderung (59) verwendet wird, wobei insbesondere veränderliche Variationswertänderungen (59) mit unterschiedlichen Vorzeichen verwendet werden.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt e) zur Ermittlung des Gütemaßes (80) des Beatmungsvorgangs (90) in jedem der zumindest zwei Variationsabschnitte (52) zumindest eines der folgenden Vergleichskriterien verwendet wird: - euklidischer Abstand der Schwerpunkte der Ventilationsverteilung (60) und Perfusionsverteilung (64) - Abstand der Schwerpunkte der Ventilationsverteilung (60) und Perfusionsverteilung (64) in ventral-dorsaler Richtung - Ähnlichkeitsmaß der Ventilationsverteilung (60) und Perfusionsverteilung (64) - Vergleichsmetrik - Vergleich mit vorhandenen und/oder parallel erstellten Simulationsergebnissen
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verwendung eines Ähnlichkeitsmaßes zur Ermittlung des Gütemaßes (80) die Ventilationsverteilung (60) und die Perfusionsverteilung (64) normiert werden, insbesondere dass die Ventilationsverteilung (60) unter Verwendung eines Atemzugvolumens und der Atemrate und die Perfusionsverteilung unter Verwendung eines Herzzeitvolumens normiert werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der folgenden Ähnlichkeitsmaße verwendet werden: - Minkowski Abstand - Inneres Produkt - normiertes Inneres Produkt (Kosinus) - Kullback-Leibler-Divergenz
  12. Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verwendung einer Vergleichsmetrik zur Ermittlung des Gütemaßes (80) die Ventilationsverteilung (60) durch Vergleich mit wenigstens einem Ventilationsgrenzwert (63) in zumindest eine erste Ventilationsunterverteilung (61) und eine zweite Ventilationsunterverteilung (62) und die Perfusionsverteilung (64) durch Vergleich mit wenigstens einem Perfusionsgrenzwert (67) in zumindest eine erste Perfusionsunterverteilung (65) und eine zweite Perfusionsunterverteilung (66) aufgeteilt werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der folgenden Vergleichsmetriken verwendet wird: - Jaccard-Index - Dice-Koeffizient - Hausdorff-Distanz
  14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt f) die in Schritt e) ermittelten Gütemaße (80) mit einem Sollgütemaß (81), wobei das beste Gütemaß (80) dem Sollgütemaß (81) am nächsten kommt.
  15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt g) der Parameterwert (41) auf einer Ausgabeeinheit (9) angezeigt wird und/oder als Steuerungsparameter (72) der Beatmungsvorrichtung (20) zur Einstellung des Beatmungsvorgangs (90) übergeben wird.
  16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in Schritt a) festgelegte Beatmungsparameter (40) und/oder der in Schritt b) festgelegte Variationsablauf (51) und/oder die in Schritt c) durchgeführte Variation (50) und/oder die in Schritt d) ermittelten Ventilationsverteilungen (60) und Perfusionsverteilungen (64) und/oder die in Schritt e) ermittelten Gütemaße (80) auf einer Ausgabeeinheit (9) angezeigt werden.
  17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) zur Festlegung des Beatmungsparameters (40) und/oder der in Schritt f) zur Ermittlung des Variationsabschnitts (52) mit dem besten Gütemaß (80) zusätzlich zu den EIT-Daten (70) zumindest eine der folgenden weiteren Patienteninformationen (71) verwendet wird: - Alter - Geschlecht - Größe - Gewicht - BMI - Patientenzustand - Erkrankungszustand - Daten anderer bildgebender Verfahren - mittlerer Atemwegsdruck - relativer Anteil des Sauerstoffs im inspiratorischen Gasvolumenstrom (FiO2) - (gemischtvenöse und/oder arterielle) Sauerstoffsättigung bzw. Sauerstoffpartiald ruck - (gemischtvenöse und/oder arterielle und/oder endtidale) Konzentration bzw. Partialdruck des Kohlenstoffdioxids
  18. Anpassungsvorrichtung (1) zum Anpassen eines Beatmungsparameters (40) für einen Beatmungsvorgang (90) eines Patienten (110), aufweisend eine Auswerteeinheit (2) mit einem Datenspeicher (3), eine mit der Auswerteeinheit (2) datenkommunizierend verbundene Dateneingangseinheit (5) zum Empfangen von Daten und eine mit der Auswerteeinheit (2) datenkommunizierend verbundene Datenausgangseinheit (7) zum Ausgeben von Daten, dadurch gekennzeichnet, dass die Dateneingangseinheit (5) eine Eingangsschnittstelle (6) zum Empfangen zumindest von EIT-Daten (70) einer EIT-Vorrichtung (30) aufweist, ferner die Datenausgangseinheit (7) eine Ausgangsschnittstelle (8) zur Ausgabe zumindest von Steuerungsparametern (72) an eine Beatmungsvorrichtung (20) zum variierten Durchführen eines Beatmungsvorgangs (90) aufweist und die Auswerteeinheit (2) eine Kontroll- und Recheneinheit (4) aufweist, wobei die Kontroll- und Recheneinheit (4) ausgebildet ist: - einen anzupassenden Beatmungsparameter (40) des Beatmungsvorgangs (90) und/oder einen anzupassenden Beatmungsparameter (40) sowie eine Beatmungszielgröße (42) zum Indizieren des Beatmungsvorgangs (90) und/oder des Beatmungsparameters (40) festzulegen, - einen Variationsablauf (51) einer Variation (50) des festgelegten Beatmungsparameters (40) umfassend zumindest zwei Variationsabschnitte (52) mit jeweils einem unterschiedlichem Variationswert (53) des Beatmungsparameters (40) festzulegen, - über die Ausgangsschnittstelle (8) der Datenausgangseinheit (7) einen Steuerungsparameter (72) zur Durchführung der festgelegten Variation (50) des festgelegten Beatmungsparameters (40) anhand des festgelegten Variationsablaufs (51) bereitzustellen, - eine Ventilationsverteilung (60) in der Lunge (111) und eine Perfusionsverteilung (64) in der Lunge (111) aus den durch die Empfangsschnittstelle der Dateneingangseinheit (5) empfangenen erhobenen EIT-Daten (70) für jeden der durchgeführten zumindest zwei Variationsabschnitte (52) zu ermitteln, - die für jeden der durchgeführten zumindest zwei Variationsabschnitte (52) jeweils ermittelten Ventilationsverteilungen (60) und Perfusionsverteilungen (64) zu vergleichen zur Ermittlung eines Gütemaßes (80) des Beatmungsvorgangs (90) in jedem der zumindest zwei Variationsabschnitte (52), wobei das Gütemaß (80) einer Ähnlichkeit der jeweiligen Ventilationsverteilung (60) und Perfusionsverteilung (64) entspricht oder zumindest im Wesentlichen entspricht, - den Variationsabschnitt (52) mit dem besten Gütemaß (80) durch Vergleich der für jeden der durchgeführten zumindest zwei Variationsabschnitte (52) ermittelten Gütemaße (80) zu ermitteln, und - den Variationswert (53) des ermittelten Variationsabschnitts (52) mit dem besten Gütemaß (80) als Parameterwert (41) für den festgelegten einzustellenden Beatmungsparameter (40) durch die Ausgabeschnittstelle auszugeben.
  19. Anpassungsvorrichtung (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsvorrichtung (1) zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 17 ausgebildet ist.
  20. Anpassungsvorrichtung (1) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (2) eine Ausgabeeinheit (9) zum Ausgeben von elektrischen und/oder elektronischen und/oder visuellen und/oder akustischen Ausgabeinformationen aufweist.
  21. Anpassungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (2) zumindest eine Eingabeeinheit (10) zum Eingeben des zu variierenden Beatmungsparameters (40) und/oder der Beatmungszielgröße (42) und/oder zur Festlegung des Variationsablaufs (51) aufweist.
  22. Medizintechnisches System (100), aufweisend eine Beatmungsvorrichtung (20), eine EIT-Vorrichtung (30) sowie eine Anpassungsvorrichtung (1) zum Anpassen eines Beatmungsparameters (40) für einen Beatmungsvorgang (90) eines Patienten (110), dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 18 bis 21 ausgebildet ist.
  23. Medizintechnisches System (100) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsvorrichtung (1) zumindest teilweise in die Beatmungsvorrichtung (20) und/oder die EIT-Vorrichtung (30) integriert ist.
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