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Diese Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Steuern des von einem CPAP-Gerät gelieferten Drucks gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, ein CPAP-Gerät zur Durchführung eines
solchen Verfahrens und ein entsprechendes Speichermedium. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem der Druck in Abhängigkeit
von respiratorischen Ereignissen eingestellt wird.
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Bekannt sind Geräte zur Durchführung der
CPAP (continuous positive airway pressure)-Therapie. Die CPAP-Therapie
wird in Chest. Volume No. 110, Seiten 1077–1088, Oktober 1996 und Sleep,
Volume No. 19, Seiten 184–188
beschrieben. Ein CPAP-Gerät
appliziert mittels eines Kompressors, vorzugsweise über einen Luftbefeuchter, über einen
Schlauch und eine Nasenmaske einen positiven Überdruck bis zu etwa 30 mbar
in den Atemwegen des Patienten. Dieser Überdruck soll gewährleisten,
dass die oberen Atemwege während
der gesamten Nacht vollständig
geöffnet
bleiben und somit keine obstruktiven Atmungsstörungen (Apnoen) auftreten (
DE 198 49 571 A1 ).
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1 zeigt
CPAP-Gerät 1 und
einen Patienten 19. Das CPAP-Gerät wiederum umfasst einen Kompressor 4,
einen Beatmungsschlauch 9, eine Beatmungsmaske 18,
einen Drucksensor 11 sowie einen Flusssensor 16.
Zur Erzeugung eines Überdrucks
enthält
der Kompressor eine Turbine B. Die Turbine wird auch als Lüfter, Lüftereinheit,
Verdichter, Ventilator oder Gebläse
bezeichnet. Diese Begriffe werden in dieser Patentschrift synonym
verwendet. Bei dem dargestellten CPAP-Gerät befindet sich der Drucksensor 11 im
Kompressorgehäuse
und misst den von der Turbine erzeugten Druck. Der Druckmesser kann über einen
Schlauch mit der Beatmungsmaske verbunden sein und so den Druck
in der Beatmungsmaske messen. Schließlich kann sich der Drucksensor
kann sich aber auch in der Beatmungsmaske befinden und mit dem Kompressorgehäuse über elektrische
Leitungen verbunden sein. In oder nahe bei der Maske sind ein oder
mehrere kleine Löcher 2 angebracht,
so dass im zeitlichen Mittel ein Luftstrom vom Kompressor zu den
Löchern 2 entsteht.
Dies verhindert die Anreicherung von CO2 in
Beatmungsschlauch 9 und ermöglicht die Versorgung der Patienten
mit Sauerstoff.
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Die Drehzahl der Turbine 8 wird
durch einen Mikrocontroller 5 so geregelt, dass der mit
dem Drucksensor 11 gemessene Istdruck mit einem vorgegebenen
Solldruck übereinstimmt.
Der Solldruck wird herkömmlicherweise
unter Aufsicht eines Arztes voreingestellt und als Titrationsdruck
bezeichnet. Der Flusssensor kann z. B. ein Sensor mit Heizdraht 17 sein.
Bei einer anderen Bauform des CPAP-Geräts kann für die Atemflussmessung eine
Verengung im Beatmungsschlauch vorgesehen sein, wobei der Differenzdruck über die
Verengung gemessen wird. Die Drucksensoren können direkt im Beatmungsschlauch
angeordnet sein oder mit diesem über
weitere Druckmessschläuche
verbunden werden. Der Mikrocontroller 5 kann auch die Druckregelung übernehmen.
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Es hat sich herausgestellt, dass
die Patienten den vom CPAP-Gerät
erzeugten Überdruck
als unangenehmen Widerstand empfanden, gegen den sie ausatmen mussten.
Es wurden deshalb Steuerverfahren für CPAP-Geräte entwickelt, die den Solldruck
so weit wie möglich
absenken. Eine solche Steuerung ist aus der WO00/24446 bekannt.
Dieser Steuerung liegt ein Algorithmus zugrunde bei dem während eines "Autoset"-Betriebs nacheinander
mindestens drei Druckwerte eingestellt werden. Ist das Atemzugvolumen
unabhängig
von den eingestellten Drücken,
so waren die Drücke
zu hoch. Steigt das Atemzugvolumen mit den eingestellten Drücken an,
so waren die Drücke
zu niedrig.
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Um den als unangenehm empfundenen Überdruck
zu reduzieren wurden ferner BiPAP-Geräte und Multilevel-Geräte entwickelt.
Ein solches Gerät
ist in der
DE 691
32 030 T2 beschrieben. Der Druck wird durch ein Ventil
während
des Einatmens angehoben und während
des Ausatmens abgesenkt. Das Ventil wird so gesteuert, dass der
Druck während
des Einatmens und während
des Ausatmens konstant gehalten wird. Verändert sich die Ventilstellung
während
eines Einatemvorgangs nur mehr langsam, wird dies als Ende des Einatemvorgangs
interpretiert. Nicht hörbare
Schwingungen oder Druckänderungen
können
ausgewertet werden um zu bestimmen, ob die Atmung des Patienten
regelmäßig, unregelmäßig oder
apneisch ist. Darüber
hinaus kann die Dauer des Ein- und Ausatmens sowie die Strömungsgeschwindigkeiten
bestimmt werden. Diese Informationen können in einem Speicher gespeichert
werden. Schließlich
kann eine Admittanz aus Atemfluss dividiert durch Druck berechnet
werden. Der zeitliche Verlauf der Admittanz kann mit gespeicherten
Admittanzschemata verglichen werden. Die Nummer des am besten passenden
Admittanzschemas kann als „Zeiger" für eine Tabelle
verwendet werden, die die durchzuführende Aktion wie z. B. eine
Druckerhöhung
enthält.
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Die WO 94/23780 beschreibt ein Verfahren
zur Steuerung des Drucks eines CPAP-Geräts.
Falls keine Atmungsstörungen
während
des Schlafes auftreten, wird der Druck allmählich abgesenkt. Falls Schlafstörungen wie
Apnoen, Hypopnoen oder Schnarchen auftreten wird der Druck erhöht. Die
US 5,335,654 und die
EP 0 934 723 A1 beschreiben
ein ähnliches
Verfahren.
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Die
EP 0 612 257 B1 beschreibt ebenfalls ein
Auto-CPAP-System, das Apnoen, Hypopnoen und instabile Atmung detektiert,
um den Druck einzustellen.
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Auch die WO 99/24099 beschreibt ein
Steuerverfahren für
ein Auto-CPAP-Gerät,
das Apnoen, Hypopnoen, verminderten Atemfluss und Schnarchen berücksichtigt.
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Gemäß der
US 5,740,795 wird das Atemflusssignal
einem bandbegrenzten Differentiator zugeführt. Wenn das Ausgangssignal
des Differentiators eine Einatemschwelle überschreitet oder eine Ausatemschwelle unterschreitet
wird ein Ausatemdetektionssignal bzw. ein Einatemdetektionssignal
ermittelt.
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Auch die
EP 0 934 723 A1 betrifft
die Steuerung eines CPAP-Geräts
aufgrund der Detektion von Apnoen und teilweisem Verschluss der
oberen Atemwege.
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In der
DE 101 18 968 ist weiteres ein Steuerungsverfahren
für CPAP-Geräte beschrieben.
Die
DE 101 18 968 wird
durch Bezugnahme in diese Anmeldung eingeschlossen. Das Steuerungsverfahren
berechnet zunächst
aus einer gemessenen Atemflusskurve und einer gemessenen Istdruckkurve
eines CPAP-Geräts Merkmale.
Spezielle Kombinationen der Merkmale werden zu Detektoren zusammengefasst.
In den Detektoren werden Flags gesetzt, wenn sie ein Ereignis detektieren,
d.h. auf das Ereignis ansprechen. Das Steuerverfahren verändert dann
anhand der Ereignis-Flags der Detektoren den Solldruck. Das Steuerverfahren
hat drei verschiedene Zustände,
nämlich
einen Normalzustand, einen sensitiven Zustand und einen Leck-Zustand,
zwischen denen hin und her gewechselt werden kann. Manche Detektoren
arbeiten im sensitiven Zustand mit vom Normalzustand abweichenden
Parametern. In den sensitiven Zustand wechselt das Steuerverfahren,
wenn das Steuerverfahren im Normalzustand Druck absenkt. Durch die
Wahl der Parameter für
den sensitiven Zustand reagiert das Steuerverfahren schneller, falls
der CPAP-Istdruck zu niedrig ist. Wird beispielsweise die Maske
abgesetzt, wechselt die Steuerung in den Leck-Zustand
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Die Merkmale umfassen die Expirationszeit,
eine Rückwärtskorrelation,
ein mittleres Inspirationsvolumen, eine mittlere Krümmung des
Atemflusses während
der Inspiration sowie Häufigkeit
von Nulldurchgänge im
Wechselanteil des CPAP-Istdrucks.
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Beim Übergang von Inspiration zu
Expiration ist im Atemfluss eine ausgeprägte Flanke zu erkennen, welche
zur Detektion einzelner Atemzüge
verwendet wird. Die lokalen Maxima der ersten Ableitung entsprechen
der maximalen Steigung des Atemflusses beim Übergang zwischen Inspiration
und Expiration. Vom Ende der Inspiration aus wird der Anfang der
Inspiration gesucht, indem nach dem ersten lokalen Minimum in der Ableitung
gesucht wird. Die Expirationszeit ergibt sich als Zeitdifferenz
zwischen einem Minimum der Ableitung und dem davor liegenden Maximum.
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Zur Berechnung der Rückwärtskorrelation
wird der jüngste
Atemzug mit den vorherigen Atemzügen verglichen
indem eine Kreuzkorrelationsfunktion berechnet wird. Die Kreuzkorrelationsfunktion
hat Werte zwischen Eins und minus Eins, wobei die Korrelation gleich
Eins wird, wenn die beiden Atemzüge
genau aufeinander passen und gleich minus Eins wird, wenn die Kurven
negativ miteinander korreliert sind, d.h. wenn eine Spitze im Atemmuster
genau mit einem Tal im betrachteten Datenstück übereinstimmt. Als Rückwärtskorrelation
wird der Mittelwert über
eine bestimmte Anzahl lokaler Maxima der Kreuzkorrelationsfunktion
vor dem aktuellen Zeitpunkt bezeichnet.
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Zur Berechnung der mittleren Krümmung des
Atemflusses während
der Inspiration wird die erste Ableitung des Atemflusses nach der
Zeit während
der Inspiration geschätzt
oder berechnet. Anschließend
wird an die erste Ableitung eine Gerade angepasst. Die Steigung
dieser angepassten Geraden ergibt die mittlere Krümmung der
Inspiration.
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Es hat sich gezeigt, dass die Anzahl
der Nulldurchgänge
im Wechselanteil des CPAP-Istdrucks ein zuverlässiges Merkmal für das Schnarchen
ist. Die Druckregelung eines typischen CPAP-Geräts ist nämlich nicht so schnell, dass
sie in der Lage wäre,
auch Schnarchgeräusche
auszuregeln. Die Nulldurchgänge
werden nur während
der Inspirationsphase gezählt,
damit die Steuerung nur bei inspiratorischem Schnarchen reagiert. Auch
die Varianz des Istdrucks kann herangezogen werden, um Schnarchen
zu detektieren.
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Gemäß der Lehre der
DE 101 18 968 werden aus den Merkmalen
ein Atemstillstands-Detektor, ein Apnoe-Detektor, ein Hypopnoe-Detektor
und ein Atemflusslimitations-Detektor als Hinweis auf eine Druckerhöhung sowie
ein Normal-Detektor als Hinweis auf stabile Atmung und mögliche Drucksenkung
berechnet. Weiter unten werden insbesondere das Ansprechen des Atemstillstands-,
Apnoe-, Hypnopnoe- und Atemflusslimitationsdetors als respiratorische
Ereignisse bezeichnet.
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Der Atemstillstands-Detektor spricht
an, falls mehr als 2 Minuten vergehen, ohne einen Atemzug zu detektieren.
Falls dies mehr als 3 mal passiert, bricht die automatische Druckregelung
ab.
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Der Apnoe-Detektor ermittelt zunächst Atemzüge, bei
denen die Expirationszeit länger
als 10 s ist und die als Atemstillstände bezeichnet werden. Der
Apnoe-Detektor spricht
an, wenn entweder bei 2 aufeinanderfolgenden Atemstillständen einer
der Atemstillstände
länger
als 30 s dauert oder bei mehr als 3 aufeinanderfolgenden Atemstillständen. Atemstillstände sind
aufeinanderfolgend, falls die Dauer des dazwischenliegenden Hyperventilationsblocks
und Atmungszeitraums < 60
s ist.
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Für
die Hypopnoe-Erkennung wird das nicht-normierte mittlere Inspirationsvolumen,
die Rückwärtskorrelation
und das Schnarch-Merkmal verwendet. Für die Erkennung von Atemflusslimitation
wird das Schnarch-Merkmal, die mittlere Krümmung und die Rückwärtskorrelation
verwendet. Für
Details des Hypopnoe-Detektors und des Atemflusslimitations-Detektors
wird auf die
DE 101 18 968 verwiesen.
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Für
die Erkennung stabiler Atmung verwendet der Normal-Detektor das
Korrelationsmerkmal. Stabile Atmung liegt vor, wenn der Solldruck
während
einer vorgegebenen Zeit z. B. 180 s nicht geändert wurde und während dieser
Zeit die Rückwärtskorrelation
beispielsweise ≥ 0.86
ist.
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Im Stand der Technik ist ferner die
Fuzzy-Logik bekannt. Gemäß der herkömmlichen
Logik können
logische Variablen lediglich die Zustände 0 oder 1 – auch als "falsch" bzw. "wahr" bezeichnet – annehmen.
In der Fuzzy-Logik können
Fuzzy-Variablen jeden beliebigen Wert zwischen 0 und 1 einschließlich von
0 und 1 annehmen. Die Fuzzy-Logik wird vor allem bei Steuerungen
eingesetzt, die die Erfahrung von Fachleuten berücksichtigen sollen.
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Gemäß der Fuzzy-Logik geben Fuzzy-Variablen
die Zugehörigkeit
zu einer Menge an. Bei einer Fuzzy-Steuerung entspricht die Menge
einem bestimmten Betriebszustand des zu steuernden Geräts. Mit
dem Hilfsmittel der Fuzzy-Logik ist es möglich, eine Steuerung unter
Berücksichtigung
einer begrenzten Zahl von typischen Betriebszuständen zu entwerfen. Die Fuzzy-Logik
liefert einen Formalismus zur Interpolation zwischen den berücksichtigten
Zuständen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren
zum Steuern des Solldrucks eines CPAP-Geräts,
ein CPAP-Gerät
zur Durchführung
der Verfahrens sowie ein Speichermedium für ein entsprechendes Programm anzugeben,
die es erlauben, anhand des zeitlichen Verlaufs des Atemflussverlaufs
eines Patienten einen für den
Patienten optimalen CPAP-Solldruck einzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der
unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Vorteilhaft an einem langsamen Absenken
des vom CPAP-Gerät
gelieferten Drucks ist, dass der Druck deutlich feiner als die in
DE 101 18 968 erwähnten 1
mbar Schritte einstellbar ist. Der eingestellte Druck wird optimaler
sein, also besser die Bedingung so niedrig wie möglich, aber so hoch wie nötig erfüllen.
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Vorteilhaft an einem Erhöhen des
Absolutwerts der zeitlichen Druckveränderungsrate ist, dass der vom
CPAP-Gerät
gelieferte Druck schnell abgesenkt wird, wenn er noch weit über dem
optimalen Druck liegt.
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Das Auftreten eines respiratorischen
Ereignisses zeigt an, dass der vom CPAP-Gerät
gelieferte Druck bereits etwas zu niedrig ist. Unter diesen Umständen ist
es vorteilhaft, den Druck um einen vorbestimmten Wert schnell, also
möglichst
stufenförmig
anzuheben.
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Hat das CPAP-Gerät näherungsweise den optimalen
Druck erreicht, senkt es den eingestellten Druck sozusagen probeweise
rampenförmig
ab, um ein respiratorisches Ereignis zu provozieren. Wird nach dem
stufenförmigen
Anheben des Drucks in etwa der Druck am Anfang der Rampe erreicht,
ist dies ein Hinweis darauf, dass der optimale Druck in etwa erreicht
wurde. Unter diesen Umständen
ist es vorteilhaft, den Patienten weniger häufig mit einem probeweisen
Absenken zu belasten und somit die Zeit für das Konstanthalten des Drucks
zu verlängern.
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Auch die Vermeidung einer Rampe bei
zu geringer Rückwärtskorrelation
hilft in vorteilhafter Weise, den Patienten in seinem Schlaf nicht
durch das testweise Provozieren eines respiratorischen Ereignisses durch
das Absenken des vom CPAP-Gerät
erfolgten Drucks zu stören.
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei
zeigen:
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1 ein
CPAP-Gerät,
und
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2 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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2 erläutert anhand
eines Flussdiagramms das erfindungsgemäße Verfahren. Es beruht im
Wesentlichen auf dem rampenförmigen
Absenken des Solldrucks im Schritt 33.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis
zugrunde, dass selbst bei einer langsamen Veränderung des Solldrucks die
oben genannten Merkmale, wie die Expirationszeit, insbesondere die
Rückwärtskorrelation,
ein mittleres Inspirationsvolumen und eine mittlere Krümmung des
Atmungsflusses mit der Zeit nur unwesentlich ändern, solange der Solldruck
noch über
dem optimalen Druck liegt, solange also noch keine respiratorischen Ereignisse
auftreten. Als oberer Grenzwert für den Absolutwert der Ableitung
des Drucks nach der Zeit kann 1 mbar pro Atemzug angesetzt werden.
Die tatsächlich
gefahrene Rate soll klein gegenüber
diesem Wert, also kleiner als 0,2 mbar pro Atemzug sein.
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Zur Initialisierung des Verfahrens
wird in Schritt 31 in einem Speicher mit dem Namen "NormalZeit" ein Wert von zwei
Minuten gespeichert. Ferner wird der aktuelle Solldruck in Schritt
32 im Speicher "AlterDruck" abgelegt. Anschließend wird
der Solldruck in Schritt 33 rampenförmig mit konstanter Rate abgesenkt,
d.h. die Ableitung des Solldrucks nach der Zeit ist konstant. Wie
oben erwähnt,
wird das CPAP-Gerät
durch einen Mikrocontroller gesteuert. Darüber hinaus wird das vom Drucksensor 11 gelieferte
Signal mit einer ähnlichen Schrittweite
digitalisiert. Auch die Steuerung der Turbine durch den Mikrocontroller
erfolgt in feinen digitalen Schritten. Dies alles führt dazu,
dass der Solldruck tatsächlich
nicht rampenförmig,
sondern vielmehr in kleinen Stufen abgesenkt wird. Unter einem rampenförmigen Absenken
soll deshalb für
die Zwecke dieser Anmeldung verstanden werden, wenn der Druck quasi
rampenförmig
in mehreren kleinen Schritten innerhalb eines Atemzyklusses abgesenkt
wird. Ein Atemzyklus dauert etwa 4 bis 5 s, so dass nach spätetens 1
s ein kleiner Schritt erfolgen soll. Die kleinen Schritte sollen
auf jeden Fall klein gegenüber
1 mbar, also kleiner als 0,2 mbar sein.
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In Schritt 34 wird überprüft, ob ein
respiratorisches Ereignis aufgetreten ist. Ein respiratorisches
Ereignis ist das Gegenteil von stabiler Atmung, also eine Atmungsstörung. In
einer Ausführungsform
können
die in der
DE 101 18 968 beschriebenen
Detektoren mit Ausnahme des Normal-Detektors, also insbesondere
der Apnoe-, Hypopnoe- und der Atemflusslimitationsdetektor eingesetzt
werden. In anderen Ausführungsformen können letztere
Detektoren mit weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren
zur Erkennung von Atmungsstörungen,
wie die in der
DE
691 32 030 T2 beschriebene Admittanz aus Atemfluss dividiert
durch Druck oder der in der WO 99/24099 erwähnte verminderte Atemfluss
und Schnarchen herangezogen werden.
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Solange kein respiratorisches Ereignis
auftritt, wird der Solldruck in Schritt 33 weiter erniedrigt. Tritt
ein respiratorisches Ereignis in Schritt 34 auf, wird die aktuelle
Zeit im Speicher "StartZeit" im Schritt 35 zur
weiteren Verwendung in Schritt 41 gespeichert.
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Anschließend wird in Schritt 36 der
Solldruck um einen vorbestimmten Wert stufenförmig beispielsweise um 1 mbar
erhöht.
Der Istdruck folgt dem Solldruck entsprechend der Trägheit der
Turbine 8 und den gewählten
Regelparametern für
die Regelung des Istdrucks auf den Solldruck hin. Unter einem stufenförmigen Anheben
des vom CPAP-Gerät
gelieferten Istdrucks soll ein Anstieg verstanden werden, der innerhalb
eines Atemzyklusses, also innerhalb von 4 bis 5 s erfolgt. Der Grund
für das
stufenförmige,
möglichst
schnelle Anheben des Solldrucks liegt darin, dass bei Auftreten
eines respiratorischen Ereignisses der Istdruck bereits zu niedrig
für den
aktuellen Schlafzustand des Patienten ist. Der zu niedrige Druck
soll möglichst
schnell angehoben werden, um den Schlaf des Patienten nicht durch
weitere respiratorische Ereignisse zu stören.
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Nach dem Anheben des Solldrucks in
Schritt 36 wird der Solldruck mit dem im Speicher "AlterDruck" gespeicherten Wert
verglichen. Im Speicher "AlterDruck" wurde in Schritt
32 der Solldruck am Anfang der Rampe gespeichert. Weicht der Solldruck
vom im Speicher "AlterDruck" gespeicherten Druck
um mehr als Toleranz in Schritt 37 ab, wird dies als Hinweis darauf
interpretiert, dass der Druck am Anfang der Rampe nahe dem optimalen
Druck für
den aktuellen Schlafzustand des Patienten lag. In diesem Fall wird
die im Speicher "NormalZeit" abgelegte Zeit in
Schritt 38 verlängert,
um den Schlaf des Patienten nicht unnötig durch weitere respiratorische
Ereignisse zu stören,
die durch das Absenken des Solldrucks in Schritt 33 testweise provoziert werden.
Die Verlängerung
in Schritt 38 kann durch Addition eines konstanten Werts oder Multiplikation
mit einem Wert größer als
1 erfolgen.
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Im Anschluss an Schritt 37 oder 38
wird der Solldruck mindestens für
die im Speicher "NormalZeit" gespeicherte Zeit
konstant gehalten. Diese Bedingung wird in Schritt 41 überprüft. In Schritt
40 wird während des
Konstanthaltens des Solldrucks weiterhin überprüft, ob respiratorische Ereignisse
auftreten. Falls dies der Fall ist, wird der Solldruck in Schritt
36 weiter erhöht,
nachdem die aktuelle Zeit im Speicher "Startzeit" in Schritt 35 abgelegt wurde.
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Nachdem in Schritt 41 bestimmt wurde,
dass seit der im Speicher "Startzeit" gespeicherten Zeit
die im Speicher "NormalZeit" gespeicherte Zeit
vergangen ist, wird in Schritt 42 überprüft, ob der Normal-Detektor
angesprochen hat. Wie oben erwähnt,
kann hierzu die Rückwärtskorrelation
ausgewertet werden. Demnach liegt ein Normal-Ereignis vor, wenn
die Rückwärtskorrelation
größer als
ein vorgegebener Wert, beispielsweise 0,86 ist. Auf diese Weise
wird dann, wenn die Atmung bereits anfängt, ungleichmäßig zu werden,
also wenn die Rückwärtskorrelation
unter den vorgegebenen Schwellenwert absinkt, darauf verzichtet,
durch weiteres Absinken des Solldrucks ein respiratorisches Ereignis
in Schritt 34 zu provozieren. Ein anderer Normal-Detektor ist in
der HEP17 (anwaltliches Aktenzeichen HEP17, Titel "Verfahren für ein Beatmungsgerät, Beatmungsgerät sowie
Speichermedium",
Anmelder: seleon gmbh) beschrieben.
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Dies führt in vorteilhafter Weise
zu einem ruhigeren, erholsameren Schlaf. Ist die Rückwärtskorrelation ausreichend
hoch, wird also ein Normal-Ereignis in Schritt 42 ermittelt, wird
nach dem Speichern des aktuellen Solldrucks im Speicher "AlterDruck" in Schritt 32 wieder
damit begonnen, den Solldruck in Schritt 33 abzusenken, bis in Schritt
34 ein respiratorisches Ereignis ermittelt wird.
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In einer anderen Ausführungsform
wird der Solldruck in Schritt 33 nicht mit einer Rampe mit konstanter Rate,
sondern mit einer in ihrem Absolutwert mit der Zeit ansteigenden
Rate abgesenkt. Dies führt
dazu, dass der Solldruck sich in kürzerer Zeit dem optimalen Druck
annähert,
wenn der Solldruck anfangs noch weit über dem optimalen Druck liegt.
Beispielsweise kann man die Rate proportional zu der seit dem Anfangszeitpunkt der
Rampe vergangenen Zeit ansteigen lassen, so dass sich für den Solldruck
eine nach unten geöffnete
Parabel ergibt.
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In einer weiteren Ausführungsform
werden die von den Detektoren ermittelten Ereignisse als Fuzzy-Variablen
behandelt. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass die Steuerung
kontinuierlicher arbeitet. Vorzugsweise erfolgt der Übergang
von "kein Ereignis" zu "Ereignis eingetreten", also der Bereich,
in dem die Fuzzy-Variable
von 0 auf 1 ansteigt, so, dass die entsprechende Fuzzy-Variable
beim oben angegebenen Grenzwert den Wert 0,5 erreicht. Man kann
unter Berücksichtigung
des graduellen Übergangs
von 0 zu 1 von Fuzzy-Variablen also formulieren, dass beispielsweise
ein Normalereignis umso mehr detektiert oder erkannt wird, je deutlicher
die Rückwärtskorrelation
Schwellenwert von beispielsweise 0,86 überschreitet.
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Die Breite des gewählten Übergangsbereichs
und der Verlauf der Übergangsfunktion
ist für
die Qualität
des Steuerverfahrens von untergeordneter Bedeutung. So kann die
Normal-Fuzzy-Variable beispielsweise den Wert Null annehmen, wenn
die Rückwärtskorrelation
kleiner als 0,82 ist, linear von 0 auf 1 ansteigen, wenn die Rückwärtskorrelation
im Bereich zwischen 0,82 und 0,9 fällt und 1 betragen, wenn die
Rückwärtskorrelation den
Wert von 0,9 überschreitet.
Zur Ausgestaltung des Übergangsbereichs
können
jedoch auch andere Funktionen, wie beispielsweise eine geeignet
skalierte Arctan-Funktion oder ein Wahrscheinlichkeitsintegral Φ(x) verwendet
werden:
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Die Rate der Druckveränderung
wird bei Verwendung von Fuzzy-Variablen aus der Summe der von den
einzelnen Detektoren gelieferten und vorzugsweise mit Koeffizienten
gewichteten Fuzzy-Variablen bestimmt. Bei den Koeffizienten wird
berücksichtigt,
dass beispielsweise bei Detektion eines Atemstillstands der Druck
schnell erhöht
wird, während
bei Atemflusslimitierung der Solldruck des CPAP-Geräts
langsamer erhöht wird.
Folglich wird beispielsweise der Koeffizient für die Atemstillstands-Fuzzy-Variable
größer sein
als der für die
Atemflusslimitierungs-Fuzzy-Variable.
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In einer Fuzzy-Ausführungsform
der Erfindung kann der Absolutwert der Rate, mit der der Solldruck
in Schritt 33 erniedrigt wird, abgesenkt werden, wenn ein oder mehrere
respiratorische Ereignisse schon ein wenig erkannt werden, also
die Fuzzy-Variablen
Werte im Bereich von 0,1 oder 0,2 aufweisen. Auf diese Art und Weise
wird der Solldruck langsamer abgesenkt, wenn die Atmung weniger
regelmäßig wird.
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Auch die Schritthöhe der Anhebung des Solldrucks
in Schritt 36 kann von den Fuzzy-Variablen abhängig gemacht werden, mit der
das respiratorische Ereignis eingetreten ist. In einer Ausführungsform
ist je eine Fuzzy-Variable für
ein bestimmtes respiratorisches Ereignis wie eine Apnoe oder Hypopnoe
eingetreten ist. In einer Ausführungsform
hängt die
Erhöhung
des Solldrucks von der Fuzzy-Variablen
mit dem höchsten
Wert ab, also von der Fuzzy-Variablen, die am ehesten ein respiratorisches
Ereignis signalisiert. Hat diese Variable beispielsweise einen Wert
von 0,8, so wird der Solldruck um 1 mbar angehoben. Hat sie einen
Wert von 0,9, kann die Anhebung des Solldrucks 1,1 mbar betragen.
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Auch kann beispielsweise mit dem
Absenken des Solldrucks mit einer sehr geringen Rate begonnen werden,
wenn sich die Rückwärtskorrelation
dem Wert von 0,86 von unten annähert,
so dass die entsprechende Fuzzy-Variable immer deutlicher ein Normalereignis
ankündigt.
In einer anderen Ausführungsform
kann auch mit dem Absenken des Solldrucks mit geringer Rate begonnen
werden, wenn die im Speicher "NormalZeit" gespeicherte Zeit
noch nicht ganz abgelaufen ist.
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Die oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Solldrucksteuerverfahren
können
auch bei BiPAP-Geräten
und bei Multilevel-Geräten
eingesetzt werden. Dabei kann der nach dem Steuerverfahren ermittelte
Solldruck als der höhere
Druck bei BiPAP-Geräten oder
der höchste
Druck bei Multilevel-Geräten
verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform gibt der nach einem
erfindungsgemäßen Steuerverfahren
ermittelte Druck den zeitlichen Mittelwert der von einem BiPAP-
oder Multilevel-Geräterzeugen
Drücke
an.
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Ein CPAP-Gerät kann mit einem Steckplatz 6 ausgerüstet sein,
der über
eine Datenleitung 10 mit dem Mikrocontroller 5 verbunden
ist. In den Steckplatz 6 kann ein Speichermedium 7 eingesteckt
werden, um ein anderes Programm im Mikrocontroller 5 zu
speichern. Auf diese Art und Weise kann die Firmware aktualisiert werden.
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Die Erfindung wurde zuvor anhand
von bevorzugten Ausführungsformen
näher erläutert. Für einen Fachmann
ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen
gemacht werden können,
ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Deshalb wird der Schutzbereich
durch die nachfolgenden Ansprüche
und ihre Äquivalente
festgelegt.
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- 1
- CPAP-Gerät
- 2
- Loch
- 4
- Kompressor
- 5
- Mikrocontroller
- 6
- Steckplatz
- 7
- Speichermedium
- 8
- Turbine
- 9
- Beatmungsschlauch
- 10
- Datenleitung
- 11
- Drucksensor
- 16
- Flusssensor
- 17
- Heizdraht
- 18
- Beatmungsmaske
- 19
- Schlafender
- 31–42
- Schritte