Medizintechnik

Unter kardiologlscher Basisdiagnostik wird die nichtinvasive Ableitung von kardialen elektrischen Aktionspotentialen in Ruhe und unter Belastung zur Beurteilung der Herzfunktion verstanden. Die technische Weiterentwicklung der EKG-Systeme erzielt eine immer höhere Genauigkeit der diagnostischen (Basis-)Bewertungen des Herzkreislaufsystems und damit eine enorme Verbesserung deren Aussagekraft. Im Folgenden werden die apparativen Verfahren vorgestellt.

Spirometer sind nlchtlnvasive Diagnostikgeräte, die zur einfachen Lungenfunktionsprüfung bei pulmonalen Routineuntersuchungen verwendet werden. Die Spiro-metric bietet bei geringem Aufwand und kurzer Untersuchungsdauer grundlegende Erkenntnisse über die Art und das Ausmaß pneumologischer Funktionsstörungen. Angesichts der großen Häufigkeit von Atemwegserkrankungen wie Asthma, Bronchitis und Emphysem, gehört die apparative Lungenfunktionsdiagnostik heute zum unentbehrlichen Standard in der Klinik und niedergelassenen Praxis, der Arbelts- und Präventivmedizin sowie Epidemiologie, um sowohl gefährdete als auch bereits erkrankte Patienten untersuchen und adäquat behandeln zu können.

Methoden der Klinischen Neurophysiologle, wie die Elektroenzephalographie (EEG), Elektromyographle/ Elektroneurographle (EMG/ENG) und die Ableitung der evozierten Potentiale (EP) (◘ Abb. 12.1), ermöglichen die Beurteilung des Funktionszustandes des zentralen und perlpheren Nervensystems sowie der Muskulatur. Dabei werden bioelektrische Potentiale messtechnisch erfasst, verstärkt, gespeichert, analysiert und bewertet. Die für die Funktionsdiagnostik des Nervensystems eingesetzten medizintechnischen Geräte sind der Elektroenzephalograph und der Elektromyograph. Ihr jeweiliger Aufbau, ihre Funktionsweise sowie die klinisch gebräuchlichen Methoden werden In diesem Kapitel dargestellt.

Schlafstöungen gehöen mit einer Präalenz von 15–20% zu den häfigen Erkrankungen. Dabei handelt es sich zu 50–60% um psychogene Schlafstöungen, zu ca. 30% um Schlafstöungen, bei denen psychische und organische Faktoren als Ursache nicht unterscheidbar sind, und zu 10–20% um rein organisch bedingte Schlafstöungen [12]. Zur letzten Gruppe gehöen auch die Patienten mit einem Schlafapnoesyndrom, die zum einen durch ihr erhötes vitales Risiko imponieren, denen aber zum anderen oftmals durch eine Symptombehandlung mittels nCPAP-Therapie schnell und erfolgreich geholfen werden kann. Insgesamt unterscheidet die von der American Sleep Disorders Association 1990 veröfentlichte International Classification of Sleep Disorders (ICSD) 83 verschiedene Schlafstöungen [12].

Die Nystagmographie ist eine Methode zur messtech-nischen Erfassung, Analyse und Bewertung von spontanen oder durch externe Reize ausgelösten Augenbewegungen. In ◘Abb. 14.1 ist stark vereinfacht der prinzipielle Aufbau des okulomotorischen Systems dargestellt. Seine primäre Funktion ist es, die stabile Positionierung der Abbilde der visuellen Welt auf der Netzhaut und damit sowohl einen ungestörten Sehvorgang als auch eine konstante Raumwahrnehmung zu ermöglichen.

Unser Gehör ist

wichtig, komplex

und

empfindlich.

Diese drei Eigenschaften bestimmen die Aufgaben der Audiometrie.

Messobjekt: Die Tonometrie dient der Messung des intraokularen Druckes.

Seit der Entdeckung der Röntgenstrahlen dient der Film als bildgebendes Medium in der Projektionsradiographie. Digitale Bildtechniken wurden ursprünglich durch die Astronomie eingeführt. In der medizinischen Radiologie war die 1973 eingeführte Computertomographie das erste bildgebende Verfahren, das sich der digitalen Bildtechnik bediente. Ermöglicht wurde diese Entwicklung durch die Verfügbarkelt von leistungsfähigen Prozessrechnern mit geringem Raumbedarf einerseits und dem Preisverfall der Mikroelektronik andererseits. Gemessen an den heutigen Verhältnissen, waren Rechengeschwindigkeit und Rechenkapazität sehr gering; daher verfügten die ersten Anlagen auch nur über eine kleine Matrix von 64 x 64 Bildpunkten. Diese wurde dann bei den ersten Ganzkörper-Computertomographen auf 128 x 128 Bildpunkte erweitert. Im Vergleich zum konventionellen Röntgenfilm war die Ortsauflösung der Bilder deutlich geringer, der Dynamikbereich jedoch um Zehnerpotenzen höher.

Die Computertomographie (CT) ist heute genauso span-nend wie zu Beginn ihrer Entwicklung in den sechziger und siebziger Jahren des letzten Jahrhunderts. Sie stellt das Verfahren dar, das als erstes axiale überlagerungsfreie Schnittbilder aus dem menschlichen Körper erzeugen konnte (◘Abb. 18.1). Die Erfindung der Computertomographie war ein enormer Schritt innerhalb der diagnostischen Möglichkeiten der Medizin. Heute gibt es einige konkurrierende Verfahren zur Computertomographie, allen voran die Magnetresonanztomographie (MRT).

Der theoretische Physiker Wolfgang Pauli postulierte 1924 die Existenz eines Kernspins, ein Jahr nachdem George Eugene Uhlenbeck und Samuel A. Goudsmit das Konzept des Elektronenspins vorgestellt hatten [1]. Im Jahre 1933 gelanges Otto Stern und Walther Gerlach, den Kernspin durch Ablenkung eines Strahls von Wasserstoffmolekülen nach zuweisen [2]. Im Jahre 1937 gelang Isidor Isaac Rabi an der Columbia University in New York die Messung des »nuclear magnetic moments« [3], aber erst, als er von Cornelis Jacobus Gorter unterstützt wurde, der mit ähnlichen Expe rimenten keinen Erfolg gehabt hatte. Gorter war der Erste, der den Ausdruck »nuclear magnetic resonance - NMR« in Veröffentlichungen verwendete [4]. Die für die NMR; ausschlaggebenden Entdeckungen werden Felix Bloch und Edward M. Purcell zugeschrieben, die 1946 den Kernspin’. bzw. die Magnetresonanz experimentell nachgewiesen [5] und dafür im Jahre 1952 den Nobelpreis erhalten haben.

Ultraschalldiagnostik ist heute in nahezu allen medizinischen Fachbereichen eine wichtige bildgebende Methode. Im Vordergrund stehen hierbei die schnelle, einfachei und insbesondere wirtschaftliche Anwendbarkeit. Weictere Vorteile ergeben sich aus der Mobilität und durch I das breite Anwendungsspektrum moderner Ultraschalldiagnostiksysteme. Nicht zuletzt diese Eigenschaften und auch das Fehlen ionisierender Strahlung machen ihren Einsatz heute unverzichtbar.

Die Endoskopie hat heute einen festen Platz in der medizinischen Diagnose und Therapie. Dabei sind die Vorteile der Endoskopie für alle Beteiligten wichtig und für den heutigen Erfolg maßgeblich: für den Arzt durch eine bessere Diagnose oder Therapie, für den Patienten durch den schonenderen Zugangsweg, eine geringere Belastung, das geringere Infektionsrisiko und die schnellere Wundheilung und oft kürzere Liegezeiten im Krankenhaus und - damit verbunden - für das Krankenhaus und die Gesellschaft mit geringeren Kosten. Diese allgemeine Aussage kann für einzelne Indikationen sehr viel detaillierter betrachtet werden, was nicht Gegenstand dieses Werks ist.

Der menschliche Körper produziert im Rahmen seines Stoffwechsels im Körperinneren Wärme. Durch Abgabe der Wärmeenergie über die Haut mittels Verdunstung, Konvektion und Wärmestrahlung wird dabei die Kerntemperatur konstant gehalten. Treten allerdings im Stoffwechsel Probleme auf, so können diese sich durch eine Temperatursignatur auf der Haut verraten. Das Messverfahren der Wahl hierfür ist die Infrarot-Bildgebung (IR-Bildgebung oder Thermographie). Die Faszination dieses Verfahrens geht davon aus, dass es praktisch das einzige bildgebende Verfahren der Medizin ist, das ideal nicht-lnvasiv und kontaktlos arbeitet. Bei der Infrarot-Bildgebung wird nämlich die Strahlung passiv gemessen, die vom menschlichen Körper ohnehin zur Regelung des Temperaturgleichgewichts über die Haut abgegeben wird, die Wärmestrahlung.

Geräte zur dentalen Volumentomographie (DVT) kom men seit dem Ende der 90er Jahre zur Anwendung, dietoi ersten Hinischen Prototypen wurden allerdings schonwi: ein Jahrzehnt vorher für angiographische Anwendungen eingesetzt.

Nachdem Radiologen das Gefäßsystem unter Röntgen-durchleuchtung und Kontrastmitteleinsatz darzustellen lernten, entstand die Idee, auf gleichem Wege Gefäßerkrankungen mit speziellen Angiographiekathetern zu behandeln. Wurde der Katheter zunächst nur zur Applikation des Kontrastmittels eingesetzt, so diente er jetzt als Werkzeug zum Transport und zur Platzierung verschiedener therapeutischer »Geräte«, Implantate und Chemotherapeutika, z. B. Ballonkatheter, Endoprothesen (Stents) und Chemoembolisate. Eine entscheidende Rolle fiel hierbei der bildgestützten Führung und Überwachung zu. Aus der rein diagnostischen Radiologie entstand so die Interventionelle Radiologie.

Die in den Körperzellen kontinuierlich ablaufenden Stoffwechselprozesse erfordern die permanente Versorgung der Zellen mit Sauerstoff und Nährstoffen. Gleichzeitig müssen die Reaktionsprodukte Kohlendloxid und Wasser abtransportiert und ausgeschieden werden. In diesem Zusammenhang übernehmen die Lunge und der Blutkreislauf ganz wesentliche Funktionen, da sie die Zellen mit den entsprechenden Versorgungs- und Entsorgungssystemen verbinden. Um den Körper mit sauer stoffreicher Luft zu versorgen, vergrößert sich das Lungenvolumen bei der Einatmung. Es kommt so während der Inspiration zu einem Druckeinbruch in der Lunge, durch den die atmosphärische Luft in die Lunge hineingesaugt wird. Der umgekehrte Fall tritt in der Ausatemphase, der Exspiration, ein. Thorax und Atemmuskeln kehren in die Ruhelage zurück, das Lungenvolumen nimmt ab. Der resultierende, intrapulmonale Druckanstieg führt dazu, dass das kohlendioxidreiche Ausatemgas abgeatmet wird. Im Ruhezustand wiederholt sich dieser Vorgang beim Erwachsenen ca. 10- bis 20-mal pro Minute. Bei einem Körpergewicht von 75 kg variiert das pro Atemzug bewegte Volumen (Atemzugvolumen, AZV) zwischen ca. 350 und 850 ml. Berücksichtigt man zusätzliche körperliche Aktivitäten, bei denen die Atmung um ein Vielfaches gesteigert werden kann, Ist es durchaus möglich, dass unsere Atemmuskulatur im Laufe eines Tages eine Gesamtluftmenge von 10000 bis 15000 Litern bewegt. Die Zahlen unterstreichen den elementaren Stellenwert unseres Atemapparates für den Gesamtorganismus. Kommt es im Zusammenspiel der an der Atmung beteiligten Organe und Muskeln zu Störungen, können Beatmungsgeräte die zu verrichtende Atemarbelt vollständig oder, sofern der Patient z.B. lediglich zu flach atmet, auch nur anteilig übernehmen. Die zahlreichen Gründe, die den Einsatz eines Beatmungsgerätes erfordern können, lassen sich fünf verschiedenen Problemkreisen zuordnen (◘Tab. 25.1).

Die Ursache eines plötzlichen Herzkammerflimmerns ist überwiegend auf kardiale Kreislaufstillstände (sog. plötzlicher Herztod) zurückzuführen. Neben der externen Thoraxkompression (Herzdruckmassage) Ist die Defibrillation mittels Defibrillator die wirksamste Intervention der Reanimation (Herz-Lungen-Wiederbelebung). Nach den Internationalen Leitlinien zur Reanimation ist das strategische Ziel aller Wiederbelebungsmaßnahmen, an dem sich die einzelnen Schritte der Rettungsmaßnahmen orientleren und bewerten, eine frühestmögliche Defibrillation.

Die Geschichte des Lasers ist von Anfang an eng mit medizinischen Anwendungen verknüpft. Heilen mit Licht war schon zuvor Bestandteil der Medizin. Die Wirkung einer Lichttherapie zur Behandlung von Hautkrankheiten, die Unterstützung der Vitamin-D-Produktion durch UV-Licht und die Nutzung der Sonnenstrahlung zur Behandlung von Augenerkrankungen (Meyer-Schwickerath 1948) sind lange bekannt. Die Besonderheit der Laserstrahlung liegt darin, dass es sich um eine gut steuerbare Energiequelle handelt, die wahlweise zur gezielten Erhitzung von Gewebe, zur Zerstörung von körpereigenen Steinen oder zur selektiven Anregung photochemischer Prozesse eingesetzt werden kann [6].

Anä thesiegeräte werden in Operationsrämen im nichtsterilen Bereich eingesetzt. Sie helfen dem qualifizierten und am Gerä ausgebildeten medizinischen Personal, damit operative und diagnostische Eingriffe schmerzfrei durchgefürt werden könen, das Bewusstsein des Patienten ausgeschaltet und seine Sauerstoffversorgung sichergestellt werden kann.

Die Pioniere auf dem Gebiet der Blutreinigungssysteme häten es sich sicher nicht trämen lassen, dass im Jahr 2010 weltweit etwa 1,8 Millionen nierenkranke Patienten einer standardisierten Blutwäche mit dialytischen Verfahren ihr Leben verdanken. Dies ist besonders dann zu bedenken, wenn man die in den Anfägen der Forschung üer extrakorporale Blutkreisläufe als unüerwindlich scheinenden technischen Schwierigkeiten zugrunde legt. Eine Routinebehandlung mit der küstlichen Niere war nicht vorstellbar, der berümte Mediziner Franz Volhard hatte diese gar in den 1920er Jahren als nutzlos und gefärlich bezeichnet.

Bei zahlreichen Operationen am Herzen und Eingriffen an den großen Gefäßen ist es notwendig, Herz und Lunge vom natürlichen Kreislauf abzukoppeln und zeitweise stillzulegen. In der Regel wird bei offenen und koronar-chirurgischen Eingriffen die Herz- und Lungenfunktion von einer externen Herz-Lungen-Maschine (HLM) übernommen. Dieser Vorgang wird auch als extrakorporale Zirkulation (EKZ) oder kardiopulmonaler Bypass bezeichnet.

Am 26.2.1980 wurde der erste Nierensteinpatient mit einer »extrakorporalen Stoßwellenlithotripsie (ESWL)« minimal invasiv von seinem Steinleiden befreit. Seit der Idee zu dieser revolutionären Behandlungsmethode waren ca. 10 Jahre Forschung und Entwicklung notwendig gewesen (Wess 2009).

Hochfrequenzchirurgie (im Weiteren auch als HF-Chirurgie bezeichnet) ist seit vielen Jahren die dominierende Form der Elektrochirurgie. Hierunter versteht man den assistierenden Einsatz von elektrischer Energie in der Chirurgie zur thermisch induzierten Veränderung oder Zerstörung von Gewebezellen mit dem Ziel der Hämostase (Blutstillung), Gewebedurchtrennung oder -Versiegelung. Bei der HF-Chirurgie wird hochfrequenter Wechselstrom (bevorzugt 0,3-4 MHz) über spezielle Applikatoren in das zu behandelnde Gewebe geleitet, wo es durch den elektrischen Gewebewiderstand zu einer thermischen Gewebewechselwirkung kommt. Im Gegensatz hierzu wird oder wurde bei der heute unbedeutenden elektrochirurgischen Operationsmethode der Galvanokaustik ein Gleichstrom dazu verwendet, einen Kauter (griech. Brenneisen) als chirurgisches Instrument direkt zu erhitzen, um von diesem die Hitze auf das Gewebe zu übertragen. Das Verfahren kommt heute nur noch bei wenigen Indikationen zum Einsatz; dann, wenn jeglicher Stromfluss durch das Körpergewebe vermieden werden soll (z. B. Ophthalmologie).

Im physikalischen Institut der Universität Würzburg entdeckte W.C. Röntgen am 8.11.1895 eine neue Strahlenart. Röntgen sprach in seiner ersten Mitteilung von X-Strahlen, da er nicht wusste, um was für eine Strahlenart es sich handelte. Er legte hiermit den Grundstein für die medizinische Strahlentherapie. Die Therapie mit ionisierenden Strahlen begann schon wenige Monate nach Röntgens Entdeckung in Wien im Jahre 1896.

Nach Jahrzehnten intensiver interdisziplinärer Forschung und Entwicklung und ersten Studien des Humaneinsatzes haben heute mechanische Pumpsysteme zur Unterstützung oder zum Ersatz des versagenden Herzens (Ventricular Assist Devices, VAD, bzw. Total Artificial Heart, TAH) ihren festen Platz in der Behandlung des terminalen Herzversagens gefunden.

Pathologische Veränderungen der Erregungsbildung bzw. -leitung innerhalb des Herzens werden in bradykarde (verlangsamende) und tachykarde (beschleunigende) Krankheitsbilder unterteilt. Liegen bradykarde Veränderungen vor, so ist in aller Regel das Herzzeltvolumen zu gering, sodass der Patient unter Schwindelanfällen, geringer körperlicher Belastbarkeit und sogar Bewusstseinsstörungen leidet. In diesen Fällen eröffnet die Herz-Schrittmachertherapie die Möglichkeit, den Sinusrhythmus wiederherzustellen und so die Symptome zu lindern oder gar zu beseitigen.

Die Neuroprothetik ist ein vergleichsweise sehr junges, sich dynamisch entwickelndes Fachgebiet mit zweistelligen Zuwachsraten im Umsatz. Aufgrund der Anforderungen an Implantierbarkeit, Bioverträglichkeit und Miniaturisierung ist es stark an die Entwicklung der Mikrosystemtechnik, der Nanotechnik, der Informationstechnik, der Biotechnologie und an den Einsatz neuer Materialien gebunden. Das Anwendungsgebiet von Neuroprothesen sind Erkrankungen, die mit Einschränkungen myogener oder neurogener Funktionen einhergehen. Diese können bis zum Verlust der gesamten Funktionsfähigkeit führen. Neuroprothesen stimulieren mit elektrischen Reizen neuronale Strukturen, Muskeln oder Rezeptoren, um die jeweilige gestörte oder verloren gegangene Funktion zu unterstützen, zu ergänzen oder teilweise wieder herzustellen. Zu den Funktionsstörungen gehören Lähmungen nach einem Schlaganfall, die Verminderung der Hörfähigkeit, der Tremor als ein Beispiel für eine Bewegungsstörung oder der Verlust einer Extremität. Oftmals kann der Einsatz einer Neuroprothese die Lebensqualität der Betroffenen verbessern. Das Ziel ist die Unterstützung der Teilnahme des Betroffenen am täglichen Leben. Dabei sind kosmetische, ethische und soziale Aspekte immer zu berücksichtigen.

Die Elektrotherapie, ein Teilbereich der physikalischen Therapie bzw. Physiotherapie, wird der Elektromedizin zugeordnet. Mittels elektrischer, thermischer, mechanischer oder elektromechanischer Energie werden Behandlungsverfahren durchgeführt, die auf das jeweilige Krankheitsbild abgestimmt sind. Dabei steht die therapeutische Anwendung mit elektrischen Strömen wie konstanter, pulsierender und niederfrequenter Gleichstrom, mittel- und hochfrequenter Wechselstrom sowie Interferenzstrom im Vordergrund des Interesses. Im Folgenden wird eine kurze Einführung in die Elektrotherapie gegeben.

Messen ist die experimentelle Bestimmung eines Messwertes durch quantitativen Vergleich der Messgröße mit einer Vergleichsgröße. Der so gewonnene Messwert wird als Produkt aus Zahlenwert und Maßeinheit angegeben. Er kann kontinuierlich als zeitliche Veränderung einer physikalischen Größe oder zu einzelnen Zeitpunkten diskontinuierlich erfasst werden.

Der Begriff »Patientenüberwachung« (Monitoring) beschreibt die apparative Messwerterfassung von Organ-und Vitalfunktionen des Patienten mit automatischer Erkennung und sicherer Alarmierung von abnormen oder lebensbedrohlichen Zuständen (z. B. Über- oder Unterschreitungen von ausgewählten Grenzwerten und Auftreten von Arrhythmien). Die physiologischen Größen werden kontinuierlich, in automatischen Intervallen oder auch in Einzelmessungen erfasst, analysiert, als Kurven und/oder Zahlenwerte auf einem Display angezeigt, als Trend gespeichert und bei Bedarf ausgedruckt oder z. B. an Patientendaten-Managementsysteme weitergeleitet. Klassisch steht die Überwachungsfunktion am Bett oder Im Operationssaal Im Vordergrund, die über kürzere (Kurzzeitüberwachung, z. B. während einer Operation) oder längere Zeit (Langzeitüberwachung, z. B. auf Intensivstationen) durchgeführt wird und das medizinische Personal möglichst rechtzeitig und sicher auf physiologisch instabile Zustände aufmerksam machen soll. Dies setzt eine zuverlässige und reproduzierbare Messwertermittlung und -anzeige voraus und umfasst sowohl die Selbstüberwachung des Gerätes als auch die Überwachung der Wirksamkeit lebenserhaltender Systeme, an die der Patient angeschlossen ist.

Unter dem Oberbegriff »Kardiovaskuläres Monitoring« wird die Überwachung von Herz- und Kreislauffunktionen zusammengefasst. Bei kardiologlschen Erkrankungen, instabilen Kreislaufzuständen und Schock sowie für die prä-, intra- und postoperative Überwachung des Herz-Kreislauf-Systems ist das kardiovaskuläre Monitoring unerlässlich und von ausschlaggebender Bedeutung. Zum einen müssen bei Beeinträchtigungen rechtzeitig Interventionen eingeleitet werden können, zum anderen dienen die Messungen der Statusbeurteilung, Diagnosefindung, Therapieentscheidung und Therapiekontrolle. Die Überwachung umfasst die Herzfunktion als elektrische Erscheinung (das EKG) und deren mechanische Auswirkung, d. h. den Druckaufbau und die von Herzfrequenz, Kontraktilität, Vorlast und Nachlast abhängende Volumenförderung. Insbesondere bei Schockzuständen kommt es darauf an, die Hauptfunktion des Kreislaufes, eine ausreichende Sauerstoffversorgung des Körpers, aufrechtzuerhalten bzw. wiederherzustellen. Dazu steht dem Arzt neben Beatmung und Volumenmanagement eine Vielzahl unterschiedlich auf Herz und Gefäßsystem wirkender Mittel zur Verfügung, die nur mit aussagekräftigen Messungen gezielt eingesetzt und auf ihre Wirksamkeit überprüft werden können.

Das respiratorische Monitoring beinhaltet die Messung, Beurteilung und Überwachung von Messgrößen des respiratorischen Systems, die sich gliedern in

Messgrößen der Atemmechanik und der maschinellen Beatmung (Atemfrequenz, -volumen und -druck) sowie

Messgrößen des Gasaustauschs (Atemgase, Blutgase und Anästhesiegase).

Temperaturmessungen sind in der Intensiv- und Notfallmedizin sowie der Narkoseführung als Standardmonitoring unverzichtbar.

Die Registrierung der Hirnströme (Elektroenzephalogramm, EEG) eignet sich zur Patientenüberwachung im Operationssaal und auf der Intensivstation (Freye u. Levy 2005).

Die Kardiotokographie dient zur Überwachung der fetalen Herzfrequenz und Wehentätigkeit. Sie findet sowohl Einsatz bei der Geburtsvorsorge (antepartal, vorgeburtlich) als auch »unter der Geburt« (intrapartal) Im Kreissaal. Die Geräte werden von Hebammen und Schwestern bedient. Die Auswertung der Kurven erfolgt ebenfalls durch Hebammen und Schwestern sowie durch die behandelnden Ärzte. Kardiotokographen erlauben In erster Linie die Überwachung der kindlichen Herzfrequenz und Wehentätigkeit mit externen und Internen Messmethoden über sog. Aufnehmer (Transducer, ◘Abb. 44.1). Darüber hinaus erlauben einige Geräte auch die Messung der mütterlichen Herzfrequenz, sowie des Blutdruckes und der Sauer Stoffsättigung der Gebärenden. D ◘Tab. 44.1 stellt die verschiedenen Messverfahren gegenüber.

Kranke Neugeborene sind wegen ihrer im Vergleich zum Erwachsenen naturbedingten Hilflosigkeit auf sorgfältige Beobachtung angewiesen, wegen ihrer pathophyslologlschen Besonderheiten unterscheidet sich das Monitoring z. T. erheblich von dem erwachsenener Patienten. Um dies zu verstehen, ist es erforderlich, einige Besonderheiten der Neonatologie voranzustellen.

Die Kombination von Informationstechnologie (IT) und Medizintechnik (MT) gewinnt gerade in der heutigen Zeit immer mehr an Bedeutung. Waren vor Jahren nur PCs an Medizingeräte angeschlossen, so werden heute Systeme, bestehend aus Medizingerät und PC, Medizingeräte mit komplexer IT-Infrastruktur und/oder Medizingeräte mit integrierter Netzwerkschnittstelle, direkt an IT-Netzwerke angeschlossen. Neben der medizinischen Befunderstellung bieten viele Systeme dem ärztlichen und pflegerischen Personal eine Unterstützung bei der medizinischen Dokumentation sowie in der Behand-lungs-, Therapie- und Pflegeplanung. Die erfassten Daten stehen in fachabteilungsspezifischen Experten-Systemen für verschiedenste fachbezogene Auswertungen und für wissenschaftliche Fragestellungen zur Verfügung.

In den letzten zehn Jahren sind Medizinprodukte und IT-Technologie technisch und funktionell untrennbar zusammengewachsen. Medizinprodukte werden nicht mehr nur an PC angeschlossen, um Daten auszuwerten, sondern verfügen selbst über eine Netzwerkkarte, sodass sie direkt mit einem IT-Netzwerk verbunden werden können, um Daten über das Netzwerk auf einen Server zur Archivierung und/oder weiteren Bearbeitung schicken zu können. Der Nutzer kann zu jeder Zeit an jedem Ort in jeder Form auf diese medizinischen Daten eines Patienten zugreifen. Dies bedeutet, dass das IT-Netzwerk im Krankenhaus eine immer größer werdende Bedeutung für die Behandlungsprozesse von Patienten erhält und somit die Anforderungen an Verfügbarkeit, Sicherheit und Effizienz des Netzwerkes permanent steigen.

Das Gesundheitswesen in vielen Industrienationen steht vor großen Herausforderungen. Steigendes Durchschnittsalter mit einhergehender Zunahme chronischer Erkrankungen und damit steigende Ausgaben, arbeitsmarktbedingte Beitragsausfälle und der durchgängige Anspruch aller Bürger, ungeachtet ihrer Finanzkraft, nach hochwertiger zeltgemäßer medizinischer Versorgung führen zu wesentlichen Fragestellungen:

Wie kann die Balancierung von beschränkten Geldmitteln und der Anspruch auf Versorgungsleistungen erreicht werden?

Wie können der medizinischen Fortschritt und die damit verbundenen neuesten Erkenntnisse schnell und effizient flächendeckend umgesetzt werden? Wie kann die Versorgung effektiv und koordiniert gestaltet werden?

Welche Instrumente der Gesundheitsberichtserstattung braucht die Politik, um schnell und adäquat handeln zu können?

Unter Telemedizin versteht man die Nutzung von Telekommunikation und Informatik für medizinische Anwendungen. Sie soll die Qualität, Wirtschaftlichkeit und Transparenz der medizinischen Versorgung verbessern. Telemedizin nutzt die Instrumente der Telematik, um die Kommunikation und Interaktion zwischen Arzt und Patient und zwischen Ärzten im Rahmen einer ärztlichen Versorgung über räumliche Distanzen hinweg zu unterstützen. In stark wachsendem Umfang sind weltweit, z. B. 10-mal pro Jahr im eJournal »Telemedicine and eHealth« [1] oder für Deutschland im jährlichen Sammelband »Telemedizinführer Deutschland« [2], unzählige telemedizlnische Einzelprojekte mit oft eindrucksvollen Lösungen beschrieben. Wichtige telemedlzinlsche Konzepte und Lösungen werden von diversen wissenschaftlichen oder praxisorientierten Fachgesellschaften, Institutionen oder der Industrie entwickelt, wie von der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie [3], der Deutschen Gesellschaft für Gesundheltstelematik [4] oder der Deutschen Gesellschaft für Telemedizin [5] sowie von vielen IT-Firmen, vereint Im Verband der IT-Hersteller Im Gesundheitswesen [6], und von diversen Institutionen wie dem Zentrum für Telematik im Gesundheitswesen [7], der Gesellschaft für Telematlkanwendungen der Gesundheitskarte (gematik) [8] und dem Deutschen Institut für Medizinische Dokumentation und Information (DIMDI) [9] (besonders erwähnt seien hier seine Anstrengungen zur semantischen Interoperabilität). Es sind auch europä ische Institutionen involviert wie die European Medicine Agency (EMEA) mit ihren Funktionen zum regulatorischen Datenverkehr für Pharmazeutika [10]. Dabei wird auch versucht, den Nutzen der Telemedizin für den Patienten und Bürger, für die beteiligten Ärzte sowie für sonstige Stellen des Gesundheitswesens zu evaluieren.

Die Telemedizin ist ein Bereich der Telematik, mit der es ermöglicht wird, diagnostische oder therapeutische Daten zwischen zwei Orten (räumliche Distanz) oder zeitlich versetzt (zeitliche Distanz) zu übertragen. Dies beinhaltet sowohl die bidirektionale Übertragungsstrecke zwischen Patient und Arzt als auch die Übertragungsstrecke zwischen zwei Ärzten. Hierzu werden die Informationen ohne materiellen Transport übertragen. In der technischen Umsetzung werden sowohl drahtgebundene als auch drahtlose Kommunikationskanäle genutzt. Die Möglichkeiten, medizinisch relevante Daten zu versenden, eröffnen weitere Anwendungsfelder. Beispiele hierfür sind das Hinzuziehen von externen Experten während chirurgischer Eingriffe, die Übertragung von physiologischen Daten/Signalen, die vom Patient Im häuslichen Umfeld gewonnen werden, und die Verteilung der Daten Innerhalb eines Krankenhauses. In entgegengesetzter Richtung sollen auch Daten zu Therapiegeräten versendet werden können, um etwa die Behandlung anzupassen oder die Funktion der Geräte zu überwachen. Die Anwendungsfelder reichen hierbei von der Übertragung von Röntgenaufnahmen bis zur Weiterleitung von Temperaturwerten. Moderne aktive Implantate verfügen I. d. R. ebenfalls über eine drahtlose informationstechnische Anbindung an die Außenwelt. Insbesondere in dem zuletzt genannten Bereich spielt auch die Energieversorgung der einzelnen Komponenten eine wichtige Rolle. Diese kann teilweise mit der gewünschten Datenübertragung kombiniert werden. In den folgenden Abschnitten werden nach einem kurzen Überblick über den Einsatz der Telemedizln bei Operationen und Home-care-Anwendungen die Möglichkeiten der Telemedizln zur Ansteuerung aktiver Implantate betrachtet.

Durch die zunehmende Digitalisierung bildgebender Systeme für die medizinische Diagnostik gewinnt die digitale Bildverarbeitung eine Immer stärkere Bedeutung für die Medizin. Neben den ohnehin digitalen Verfahren wie der Computertomographie (CT) oder Magnetresonanztomographie (MR) werden heute auch bislang analoge Verfahren wie die Endoskople oder das Filmröntgen durch digitale Sensor aufnahmen ersetzt. Digitale Bilder bestehen aus einzelnen Bildpunkten (engl. picture element, pixel), denen diskrete Helllgkeits- oder Farbwerte zugeordnet sind. Sie können effizient aufbereitet, objektiv ausgewertet und über Kommunikationsnetze (Picture Archieving and Communication Systems, PACS) an vielen Orten gleichzeitig verfügbar gemacht werden. Damit eröffnet sich das gesamte Methodenspektrum der digitalen Bildverarbeltung für die Medizin.

Die rasanten Entwicklungen, die sich in den letzten 20 Jahren vollzogen haben, haben die Chirurgie maßgeblich verändert, und sie wird unvermeidlich noch größere Änderungen in den nächsten Jahren erfahren. Die Chirurgie wird zunehmend technologiebasiert.

Im Szenario »Die Universität im Jahre 2005«1 wurde 1999 prognostiziert, dass 2005 bereits 50% der Studierenden in »Virtuellen Universitäten« eingeschrieben sein würden,: während die klassische Universität auf eine Restgröße schrumpfen würde. Diese Prognose ist bis heute erkennbar nicht eingetroffen. Allerdings ist ein deutlicher Trend: dahingehend zu erkennen, computerunterstützte Lehr-und Lernsysteme in der Medizin an den klassischen Uni versitäten im Rahmen von Blended-Learning-Konzepten zu nutzen. In einer Metaanalyse von Cook et al. zeigte; sich, dass Internet-gestützte Lehre traditionellen Unterrichtsformen zumindest ebenbürtig ist (Cook et al. 2008).

Die Digitalisierung der bildgebenden Verfahren in der Radiologie ist durchgängig für alle radiologischen Diagnoseverfahren erfolgt und die Befundung am Monitor akzeptiert. Durch die gleichzeitige Etablierung eines einheitlichen und robusten Kommunikationsstandards zum Austausch und zur Speicherung von Bilddaten wie DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) sind die Voraussetzungen für die Einführung von Picture Archiving and Communication Systems (PACS) und Radiologie Informationssystemen (RIS) seit längerem erfüllt. In den industrialisierten Ländern liegt der Durchdringungsgrad beider Systeme je nach Segment und Typ des Leistungserbringers zwischen 60% und 95%. Konzipiert wurde PACS vor mehr als 20 Jahren und ermöglicht die Bildkommunikation zwischen einzelnen Komponenten wie Archivsystem, Befundungsworkstation, Nachverarbeitungsworkstation und den Arbeitsplätzen der Bildverteilung. Ein RIS umfasst typischerweise eine Reihe von Software-Modulen zur Unterstützung der Arbeltsabläufe In der Radiologie wie die Erstellung von Anforderungen, Terminverwaltung, Befundberichtserstellung, medizinische Kodierung, Leistungserfassung und Schnittstellen zum Abrechnungssystem. Eine typische RIS/PACS-Konfiguratlon zeigt O Abb. 54.1.

Die in den letzten Jahren stets besseungr werdende Ortsaufiösung der Schnittbildverfahren erlaubt eine immer detailgetreuere Darstellung der Organe des Körperinneren. Besonders die Mehrzeilen-Computertomographie (► Kap. 18) eröffnet im Hinblick auf die deutlich erhöhte Ortsauflösung und die erheblich verkürzten Untersuchungszeiten neue Möglichkeiten In der Diagnostik. Die verbesserte Visualisierung führt zu einer wesentlich höheren Authentizität aller untersuchten Körperteile. Die mit der Mehrzellen-Computertomographie oder auch Mehrdetektor-Computertomographie (MDCT) verbundene hohe Ortsauflösung ist mit einem beachtlichen Zuwachs der zu beurteilenden Datenmenge verbunden. Das bisherige Verfahren der Befundung anhand axialer Schnittbilder stößt an Grenzen der menschlichen Machbarkelt. Axiale Schichtzahlen von weit über 1200 Schichten sind mit den aktuellen CT-Geräten (mit bis zu 320 Detektorzeilen, Stand 2009) keine Seltenheit mehr. Die Forderung nach alternativen dreidimensionalen Visualisierungsverfahren steigt mit zunehmender Zahl der zu befundenden zweidimensionalen axialen Bilder. Für bestimmte Organgruppen, wie z. B. den Darm, wird die SD-Visualisierung mehr und mehr zum Standardverfahren für die diagnostische Beurteilung. Dies gilt insbesondere für Organhohlkörper, deren Begrenzungen (zum Hohlraum) sich durch einen deutlichen Sprung In der physikalischen Dichte auszeichnen, wie z. B. in der Bronchoskopie und Koloskopie, aber auch In der CT-Angiographie (CTA).

Das zentrale Element eines jeden Operationssaals bildet unbestreitbar der OP-Tisch. Überall dort, wo operative Eingriffe vorgenommen werden, sind OP-Tische unentbehrlich. Dementsprechend breit ist deren Palette, die vom einfachen mobilen OP-Tisch bis hin zu OP-Tischsystemen mit diversen Spezial-OP-Lagerflächen reicht.

Der Funktionsersatz menschlicher Organe und Gewebe durch körperfremde Materialien gewinnt in den nächsten Jahren zunehmend an Bedeutung. Förderlich sind hier das dramatisch wachsende Wissen über die pathophysiologlschen Grundlagen der Organe und die biologischen Voraussetzungen für die Integration körperfremder Werkstoffe. Im Gegensatz zu Transplantaten bzw. zur zukünftigen Gewebereproduktion sind künstliche Implantate kostengünstig sowie unbegrenzt herzustellen und erlauben reproduzierbare Operationstechniken.

Robotersysteme für die Medizin stellten 1990 noch ein reines Forschungsthema dar. Inzwischen konnten die ersten Forschungsergebnisse in die Praxis umgesetzt werden, und im Jahre 2000 befanden sich schon mehrere Arten von Robotersystemen für unterschiedliche chirurgische Disziplinen im klinischen Einsatz, weitere sind Inzwischen in Vorbereitung. Während man bei einigen Systemen schon fast von Routineeinsatz sprechen kann, sind andere noch in der Erprobungsphase. In der Forschungslandschaft widmet man sich einer ganzen Reihe von offenen Fragen und Weiterentwicklungen, z. B. In der Kombination von Robotern mit bildgebenden Verfahren bzw. Ihrem Einsatz In besonderen Umgebungen wie z. B. im CT (Computertomograph) oder MRT (Magnetresonanztomograph) oder auch der weiteren Miniaturisierung und Vereinfachung.

Gaseanwendungen spielen eine zentrale Rolle im Krankenhaus. Sie müssen daher ständig sicher und zuverlässig zur Verfügung stehen. Es handelt sich dabei um die Gase Sauerstoff, Lachgas, medizinische Atemluft und Kohlendioxid. Die Spezifikationen für diese Arzneimittel und deren Prüfmethoden sind im Europäischen Arzneibuch festgelegt. Auch Narkosegasableitungen und Vakuumsysteme sind im weiteren Sinne Gasversorgungsanlagen. Für sie gelten aber eigene Normen und Spezifikationen, weswegen sie im Folgenden ausgeklammert bleiben.

Inkubatoren werden zur Stabilisierung und Aufrechterhaltung des thermischen Gleichgewichts bei Früh- und Neugeborenen eingesetzt.

Die Schere ist nach wie vor ein unentbehrliches Handwerkszeug aller operativen Fachdisziplinen, im stationären und im niedergelassenen Bereich. Von allen chirurgischen Instrumenten wird die Schere wohl am häufigsten eingesetzt; vor, während und nach der Operation. Die Anwendung der Schere ist extrem einfach, der Nutzen sehr gut und vor allem vielfältig und beinahe unbegrenzt. Sowohl beim Zertrennen und Präparieren von Gewebe als auch beim Abschneiden eines Fadens oder anderer Hilfsmittel gibt es fast keine bessere universelle Alternative.