Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 1
4. Computereinsatz auf Intensivstationen
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Aufgaben einer Intensivstationen•
Einsatz von Computern•
Computerbasiertes Monitoring•
Biosignalanalyse (Beispiel: EKG)Patiententypen auf Intensivstationen
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Patienten mit instabilen physiologischen Regelkreisen (z.B. Unterdrückung des Atmungssystems durch Drogen oder Narkose)•
Patienten in vermutetem lebensbedrohlichem Zustand (z.B. Herzinfarkt).•
Patienten mit Risiko, dass sich ein lebensbedrohlicher Zustand entwickelt (z.B. Patienten nach Herzoperation oder Frühgeborene mit unterentwickelten Herz und Lungen)•
Patienten in kritischem Zustand (z.B. mit multiplen Traumen oder einem septischen Schock)Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 3
Überwachung auf Intensivstationen
Schwerkranke Menschen benötigen engmaschige Überwachung:
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Vier Vitalzeichen (vital signs):–Puls
–Blutdruck
–Atemfrequenz
–Temperatur
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Überwachung folgender Organsysteme:–Herzkreislaufsystem (EKG)
–Atmung (Atemgase, Widerstand, Volumen)
–Nierenfunktion (Elektrolyt-Gleichgewicht; Creatinine)
–Zentrales Nervensystem (EEG)
–Flüssigkeitsgleichgewicht
–Blutgase (Labor)
Mögliche Interventionen
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Infusionen–Flüssigkeit
–Blut Plasma
–Medikamente
–Anästhetika
–Ernährung
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Künstliche Beatmung•
Defibrillation•
Extern angetriebener Blutkreislauf (bei Herzoperationen)Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 5
Aufgaben für Computer auf Intensivstationen
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Datenakquisition (z.B. EKG)•
Kommunikation mit externer Datenakquisition (z.B. Labor)•
Datenspeicherung & -organisation; Berichtsgenerierung•
Integration von Daten aus verschiedenen Quellen•
Qualitätskontrolle–Klinische Effektivität
–Kosteneffektivität
Entscheidungsunterstützung
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Konsistenzüberprüfung einzelner und kombinierter Daten•
Generierung von Alarmen und Warnungen•
Integrierte Auswertung aller Messwerte•
Berechnungshilfen bei Dosierung von Medikamenten•
Abschätzung des Schweregrades der Krankheit•
Vorhersage der Ergebnisse möglicher Interventionen•
Steuerung der künstlichen bzw. unterstützenden Beatmung•
Steuerung von Medikamentenkonzentrationen im Blut•
Steuerung der Künstlichen ErnährungMedizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 7
Computer-basiertes Monitoring
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Beispiel: EKG•
Sensoren: (fehleranfällige) Umwandlung/Messung des biologi- schen Signals (EKG: Spannungen); Output: elektrisches Signal•
Verstärker (Amplifier): da EKG-Signal sehr schwach•
ADC = Analog-Digital-Converter:–Wie genau (wieviel bits pro Signal)? EKG: 10-12 bit
–Wie oft (Abtastrate)? EKG: 200 Mal pro Sekunde
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Computer: Präsentation, Speicherung, WeiterverarbeitungWahl der optimalen Abtastrate
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Abtastrate zu niedrig: Wichtige Ausschläge der Kurve können verloren gehenÎFrequenz der flüchtigsten (hochfrequentesten) Komponente in Kurve bestimmen
ÎAbtastrate sollte mindestens doppelt so hoch sein („Sampling Theorem“ von Shanon Nyquist); bei EKG kleinstes Intervall ca.
1/100 Sek. -> Abtastrate mindestens 200 Mal pro Sek.; aber Herzschrittmachersignale sind noch hochfrequenter.
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Beispiel: EKG
1 & 2: EKG, 3: Blutdruck, 4: Blutdruck der Lungenarterie 1
2
3 4
Effekt: Abtastrate von 500 Werten pro Sek.
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Effekt: Abtastrate von 50 Werten pro Sek.
EKG-Interpretation: Übersicht
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Spezielle Aspekte der EKG-Interpretation
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Erkennen falscher Alarme:–Sensormodelle: Verlauf des Haut-Elektroden-Widerstands kann Hinweis auf lockere Elektroden liefern
–Kreuzvalidierung (Ausnutzung von Redundanzen): Vergleich zwischen Pulsrate aufgrund des EKGs mit Pulsrate aufgrund des Blutdruckmessung
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Erkennung von Rhythmusstörungen:–alle Peaks erkennen (P, QRS-Komplex, T)
–Ausprägungen (Amplituden) bestimmen
–Abstände dazwischen ausmessen
–Vergleich mit Mustern (z.B. normal, Extrasystole, Herzflattern)
–Vergleich mit früheren Herzschlägen vom Patienten
Phasen der EKG-Interpretation
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Aktuelle Themen beim Patienten-Monitoring
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Datenqualität und -validierung zur Verminderung falscher Alarme (s.o.)•
Vermeidung invasiver Monitoring-Techniken–invasive Techniken zum Monitoring (z.B. Katheter) riskant, u.a. wegen Infektionsgefahr
–Beispiel für nichtinvasive Technik: Puls-Oximetrie zur Bestimmung der Sauerstoffsättigung im Blut
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Integration verschiedener Monitoring-Geräte: Einführung von Standard-Schnittstellen, z.B. Medical Information Bus (MIB).•
Closed-Loop-Therapie: (ähnlich wie Herzschrittmacher):Bisher kaum im Einsatz, setzt hohe Datenqualität voraus.
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Behandlungsprotokolle (Standardisierung der Behandlung)•
Nachweis der Effektivität der Intensivstationen•
Konsensus-Konferenzen über landesweite Standards über Ausstattung von IntensivstationenEmpfehlungen aufgrund Konsensus-Konf.
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Automatische Herzrhythmus-Überwachung auf Intensiv- stationen•
Sicherheitsstandards bei invasiver Überwachung•
Plausibilitätskontrolle und korrekte Interpretation der Daten•
Therapieunterstützung (z.B. Therapievorschläge, Berechnung von Medikamentendosierungen, Warnung bei M.-kombinationen)•
Integrierte Anzeige und Interpretation von Labordaten•
Unterstützung bei künstlicher Ernährung (enteral & parenteral;z.B. Berechnung von Nahrungs-Volumen & Zusammensetzung)
