Dialysetechnik, Modell für die personalisierte Medizin. Prof. Dr. Ing. Jörg Vienken BioSciences, Fresenius Medical Care Bad Homburg

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1 Dialysetechnik, Modell für die personalisierte Medizin Prof. Dr. Ing. Jörg Vienken BioSciences, Fresenius Medical Care Bad Homburg

2 Dialysetechnik, Modell für die personalisierte Medizin Dialyse heute: Zahlen, Daten Fakten Sensoren als technische Treiber der Dialysetherapie Therapeutische Feedback-Regelung oder Die Rückkehr der Physik in die Dialyse Schlußfolgerungen

3 Risk [--] SBP [mmhg] RR [msec] Personalisierte Gesundheitssysteme Datenerhebung Datenerhebung und Analyse Callcenter Tilt Sympthoms t [sec] t [sec] Positive 2000 VVS 2200 Risk 0.5 t [sec] SCMI [%]100 Medizinische Expertise t [sec] Sensoren Für multi-parameter Monitoring Intelligente Analyse Service / Unterstützung von Diagnose-Entscheidung und Behandlung Krankenhaus 9315 Datenkommunikation und Feedback Re: L Gatzoulis EU Commission 2009

4 Patientenzahlen x 1, Dialyse Patienten Heute Jährlicher Anstieg der ESRD Patientenzahlen: 6-7% Jährliche Zunahme der Weltbevölkerung: 1.1% Welt 2011*: HD: 1,929,000 PD: 235,000 Japan 2009** HD: 290,661 PD: 9, Japan ,811 HD - Ptn > 10 Jahre Therapie 10,750 HD - Ptn > 25 Jahre Therapie Re: S Moeller, FMC Annual Survey 2012, ** S. Nakai et al., Ther Apher & Dial, 16:11-53 (2012)

5 Die Zahlen aus Japan kummulative Überlebensrate von HD-Patienten Re: S Nakai et al, Ther Aph & Dial, 16:11-53 (2012)

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7 Paradigmenwechsel, aber welcher? 9682 Coca Cola Werbung aus den 1950igern

8 Die Patientenpopulation verändert sich? z.b., USA Mittleres Serumkreatinin bei Dialysebeginn Prevalenz für ESRD pro Altersgruppe 8978 Konsequenzen für technische Rahmenbedingungen Re: C Hsu, J Am Soc Nephrol, 21: (2010)

9 Veränderungen Shift in der Altersverteilung Mehr unterschiedliche Ethnien Nicht erfasste Ko-Morbiditäten Verschiedene Schweregrade der Krankheit Dynamische Änderungen der Medikation Patienten - Kompliance

10 Die Experten Meinung: Wer mißt hat recht! When you can measure what you are speaking about, and express it into numbers, you know something about it! When you cannot express it in numbers your knowledge is of meager and unsatisfactory kind. William Thomson Lord Kelvin, Arzt und Forscher ( ) "You cannot control what you cannot measure." Tom demarco, moderner Software-Guru (*1940) 9312

11 CRP Spiegel bei ESRD Patienten (Europa) Todesursachen Re: P Kotanko et al., RRI New York, Kidney Int, in press 2012 Ann. Meeting Turk Soc Nephrol, Antalya

12 Dialysetechnik, Modell für die personalisierte Medizin Dialyse heute: Zahlen, Daten Fakten Sensoren als technische Treiber der Dialysetherapie Therapeutische Feedback-Regelung oder Die Rückkehr der Physik in die Dialyse Schlußfolgerungen

13 Feedback - Kontrolle T, V, P, Filtration Patientenantwort nach Änderungen der Behandlung DT, DV, DP Kontinuierlich regelmäßiger Check von Patientenparametern Nachregelung der Behandlungsparameter Anpassung der Maschinensteuerung durch Kontrollalgorithmen

14 Feedback als Systemansatz Sensoren Monitor Hydraulik Sensoren Filter Dialyse maschine Dialysate Sensoren OCM Blut Sensoren BTM, BVM Patienten Sensoren BPM

15 Dialysetechnik, Modell für die personalisierte Medizin Dialyse heute: Zahlen, Daten Fakten Sensoren als technische Treiber der Dialysetherapie Therapeutische Feedback-Regelung oder Die Rückkehr der Physik in die Dialyse Schlußfolgerungen

16 9310 Temperaturkontrolle der Dialysierflüssigkeit Der Dialysator als effizienter Wärmetauscher ca Kapillarmembranen Dialysat aus + Filtrat Blut Dialysierflüssigkeit in Datentransfer für die Feedback - Kontrolle

17 Hypotensive Episoden ( % der Behandlungen) Q Maggiore et al, Am J Kidney Dis, 40: (2002) Thermisches Gleichgewicht und Kreislaufstabilität Multizentrische Studie zur Hypotension p<0.001 Median und 25 th and 75 th Percentil n = 95 Patienten 0 Energie bilanzierte Dialyse Temperatur kontrollierte Dialyse

18 9351 Messung und Kontrolle des relativen Blutvolumens Modul für HD Monitore Mißt das relative Blutvolumen mit Hilfe durch Erythrozyten beeinflußte Ultraschallgeschwindigkeiten Zugelassen zur Feedback - Kontrolle der Ultrafiltrationsrate

19 RBV [%] Adaptiertes relatives Blutvolumen RBV [%] UFR [l/h] UFR [l/h] Zeit [min] Zeit [min] Behandlung mit RBV Kontrolle UFV = 3.8L RBV: relatives Blutvolumen 9352 Der gleiche Patient, 2 Tage später UFV = 3.6L Re: M. Krämer in: Kooperative & autonome Systeme der Medizintechnik, Ed. J. Werner, Oldenburg Verlag, 2005

20 Entzündliche Prozesse: Folge einer Scherbelastung im Endothel 6659 K + Hypervolämie Ca 2+ Rattenmodell P Sanders Hypertension, 43:1-5 (2004)

21 Dialysedosis: Einfluß von Fehlerquellen 9991 Re: T Falkvall Contrib Nephrol, 103: (1993)

22 9994 OnLine Clearance Monitor - Meßprinzip Na+ Änderung per HD-Maschine Einlaß Leitfähigkeit Leitfähigkeitszelle Q D in Ausgang Leitfähigkeit Leitfähigkeitszelle Q D aus Einlaß Leitfähigkeit Auslaß Leitfähigkeit

23 Dialysetechnik, Modell für die personalisierte Medizin Dialyse heute: Zahlen, Daten Fakten Sensoren als technische Treiber der Dialysetherapie Therapeutische Feedback-Regelung oder Die Rückkehr der Physik in die Dialyse Schlußfolgerungen

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25 Feedback Systeme wie ein Autopilot für die Dialyse... Photo: Lufthansa AG