4. Computereinsatz auf Intensivstationen

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1 4. Computereinsatz auf Intensivstationen Aufgaben einer Intensivstationen Einsatz von Computern Computerbasiertes Monitoring Biosignalanalyse (Beispiel: EKG) Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 1 Patiententypen auf Intensivstationen 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 2

2 Überwachung auf Intensivstationen Schwerkranke Menschen benötigen engmaschige Überwachung: Vier Vitalzeichen (vital signs): Puls Blutdruck Atemfrequenz Temperatur Überwachung folgender Organsysteme: Herzkreislaufsystem (EKG) Atmung (Atemgase, Widerstand, Volumen) Nierenfunktion (Elektrolyt-Gleichgewicht; Creatinine) Zentrales Nervensystem (EEG) Flüssigkeitsgleichgewicht Blutgase (Labor) Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 3 Mögliche Interventionen Infusionen Flüssigkeit Blut Plasma Medikamente Anästhetika Ernährung Künstliche Beatmung Defibrillation Extern angetriebener Blutkreislauf (bei Herzoperationen) Hämodialyse (bei Nierenversagen)... Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 4

3 Aufgaben für Computer auf Intensivstationen Datenakquisition (z.b. EKG) Kommunikation mit externer Datenakquisition (z.b. Labor) Datenspeicherung & -organisation; Berichtsgenerierung Integration von Daten aus verschiedenen Quellen Qualitätskontrolle Klinische Effektivität Kosteneffektivität Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 5 Entscheidungsunterstützung 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 Ernährung Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 6

4 Computer-basiertes Monitoring Beispiel: EKG Sensoren: (fehleranfällige) Umwandlung/Messung des biologischen Signals (EKG: Spannungen); Output: elektrisches Signal Verstärker (Amplifier): da EKG-Signal sehr schwach ADC = Analog-Digital-Converter: Wie genau (wieviel bits pro Signal)? EKG: bit Wie oft (Abtastrate)? EKG: 200 Mal pro Sekunde Computer: Präsentation, Speicherung, Weiterverarbeitung Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 7 Wahl der optimalen Abtastrate Abtastrate zu niedrig: Wichtige Ausschläge der Kurve können verloren gehen Frequenz der flüchtigsten (hochfrequentesten) Komponente in Kurve bestimmen Abtastrate 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. Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 8

5 Beispiel: EKG & 2: EKG, 3: Blutdruck, 4: Blutdruck der Lungenarterie Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 9 Effekt: Abtastrate von 500 Werten pro Sek. Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 10

6 Effekt: Abtastrate von 50 Werten pro Sek. Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 11 EKG-Interpretation: Übersicht Kalibirierung/Filter: (z.b. Entfernen des Wechselstromsignals der Stromquelle), Parameter-Extraktion, Parameter-Interpretation Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 12

7 Spezielle Aspekte der EKG-Interpretation 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 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 Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 13 Phasen der EKG-Interpretation Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 14

8 Aktuelle Themen beim Patienten-Monitoring 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 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. Behandlungsprotokolle (Standardisierung der Behandlung) Nachweis der Effektivität der Intensivstationen Konsensus-Konferenzen über landesweite Standards über Ausstattung von Intensivstationen Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 15 Empfehlungen aufgrund Konsensus-Konf. Automatische Herzrhythmus-Überwachung auf Intensivstationen 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) Medizinische Informatik 4. Computereinsatz auf Intensivstationen 16