Medizinische Therapiesysteme

☞ Übereinanderblenden von Bildern, wie bei der "augmented reality"

☞ automatisches Mitdrehen der (präoperativen) Bilder bei (laparaskopischer) Kamerabewegung

☞ virtuelles Eintauchen ins Bild

☞ innovative Therapieverfahren (bsp. Rendevouz-Verfahrn, wo zwei Ärzte gleichzeitig operieren)

☞ 3D-Planungssystem für Leberresiktionen

☞ miniaturisierte Werkzeuge

• - Ein System ist die Abstraktion eines Prozesses oder Gebildes, das mehrere Signale zueinander in Beziehung setzt.
• - Ein Signal ist eine Funktion oder Wertefolge, die Informationen repräsentiert

Beispiel: Lautsprecher. elektromechanisches System welches ein Eingabesignal (Strom) in Schalwellen verwandelt.

• - System erfüllt bestimmte Funktion
• - besteht aus einer bestimmten Konstellation von Elementen und Wirkungsverknüpfungen (Relationen und Struktur)
• - verliert Identität, wenn Systemintegrität zerstört wird. Es ist also unteilbar!
• - Zustandsgrößen beschreiben Systemzustand vollständig
• S: System 
• U: Umwelt
• G: Systemgrenze
• u: Eingangssignal
• v: Ausgangssignal
• E_x: Systemelemente
• z_x: Zustandsgrößen
• w_xy: Wirkung zwischen Elementen

• ☞ Statisch: Antwort nur vom aktuellen Wert abhängt
• ☞ Dynamisch: Antwort von vorherigen Werten abhängig
• ☞ kontinuierlich und diskret (bezüglich Zeit und Wert) 
• ☞ linear / nicht linear: Homogenitäts- und/oder Superpositionsprinzip verletzt ist nicht linear 
• ☞ autonom / nicht autonom 
• ☞ Ein- und Mehrgrößensystem

• ☞ hängt von vorherigen Werten ab (also Integrierer in DGL)
• ☞

- Beschreiben: Beschreibung durch ein mathematisches Modell

→ Blockschaltbild, Differenzialgleichung, Übertragungsfunktion

→ Simulation (kostengünstig, ungefährlich)

-  Analysieren: Ermittlung von Systemeigenschaften

→ Systemeigenschaften, Stabilität

→ Systemverständnis

- Beeinflussen: Ansteuerung des Systems, so dass die Ausgangsgröße einen gewünschten Sollverlauf erreicht. Bei gestörten oder zum Teil unbekannten Systemen: Fortlaufende Systembeobachtung und Rückführung

→ Entwurf von Regelungen, Erweiterung der Struktur, Realisierung

→ Betrieb technischer Systeme (automatisch, sicher, ressourcenoptimal)

Mathematische Systemanalyse:

- Beschreiben: Beschreibung durch ein mathematisches Modell

→ Blockschaltbild, Differenzialgleichung, Übertragungsfunktion

→ Simulation (kostengünstig, ungefährlich)

-  Analysieren: Ermittlung von Systemeigenschaften

→ Systemeigenschaften, Stabilität

→ Systemverständnis

- Beeinflussen: Ansteuerung des Systems, so dass die Ausgangsgröße einen gewünschten Sollverlauf erreicht. Bei gestörten oder zum Teil unbekannten Systemen: Fortlaufende Systembeobachtung und Rückführung

→ Entwurf von Regelungen, Erweiterung der Struktur, Realisierung

→ Betrieb technischer Systeme (automatisch, sicher, ressourcenoptimal)

Mathematische Systemanalyse: Wirkungsplan um eine Struktur darzustellen

• ☞ Wassergehalt des Gewebes
• ☞ realtive Dielektrizitätzkonstante ε
• ☞ spezifischer elektrischer Widerstand ρ

- Parameter: Stromart, Stromstärke, Frequenz

• ☞Elektrolytischer Effekt:
• -Gleichstrom/ niederfrequente Wechselspannung
• - Ionenverschiebung im Gewebe
• positiv geladene Ionen wandern zum negativen Pol (Kathode)
• negativ geladene Ionen zum positiven Pol (Anode)
• - wird bei den Iontophorese ausgenutzt um Medikamente in den Körper zu schleusen
• - in HF-Chirugie unerwünscht da es zu unerwünschten Schäden kommt

• ☞ Faradischer Effekt:
• - Wechselstrom 20Hz - 20 kHz
• -Nerven und Muskelzellen werden gereizt und Kontraktionen treten auf (maximal bei 10-100Hz)
• - in Reizstromtherapie genutzt
• - in HF-Chirurgie unerwünscht, da unangenehm, gefährlich und behindern Chirurg

• ☞Thermischer Effekt:
• - Wechselstrom ab 300kHz bis 4000 kHz
• - in HF-Chirurgie und -Therapie ausgenutzt
• -Gewebe wird durch Strom erhitzt (abhängig vom Widerstan, Stromdichte und Dauer)
• - Chirurg kann Gewebe gezielt thermisch zerstören (Gewebetrennung, - koagulation)

• ☞ mit Akrivelektrode wird gearbeitet
• ☞ Ableit- bzw Neutralelektrode benötigt (große Kontaktfläche)
• ☞ Strom fließt zwischen beiden Elektroden durch Körper, Gewebe an Neutralelektrode nur minimal erwärmt
• ☞ guter Sitz der Neutralelektrode wichtig, sonst kommt es zu Gewebsschäden!

• Die pro Gewebevolumen ΔV enstehende Wärme ΔQ ist direkt proportional zum spezifischen Widerstand und dem Quadrat der Stromdichte j.
• ☞Stromdichten von j= 1 - 6 A/cm²
• ☞Einflussfaktoren:
• - spezifischer Widerstand der Gewebetypen
• - erreichte Temperatur im Gewebe
• - Einwirkdauer
• - Geschwindigkeit der Erwärmung
• - Elektrodenform und Kontaktfläche
• - Betriebsart
• - Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode

• ☞ Oszillator: steuert über eine Treiberstufe die Endstufe
• ☞ Zwei Potentiometer regeln Betriebsspannung der Treiberstufe und somit die Leistung für den Schnitt bzw Koagulation
• ☞ mehrer parallele Leistungstransistoren in Endstufe für einen guten Wirkungsgrad
• ☞ Patientenschutzschaltung: Versorgung nur in Betrieb, wenn beide Elektroden am Patienten angeschlossen

• ☞ Gewebe muss rasch auf >100°C erhitzt werden! Flüssigkeit verdampft schlagartig und die Gewebestruktur zerreißt
• ☞ erforderliche Stromdichte durch kurze Lichtbögen mit Spitzenspannungen von >200V zwischen Gewebe und Elektrode
• ☞ Spannungsregelung zur Lichtbogenregelung
• ☞ Modulations abhängig vom Crestfaktor (U_max zu U_ref )
• ☞ ohne Modulation glatter Schnitt ohne thermische Effekte.

☞ Die Kontaktkoagulation eignet sich vor allem zur Stillung lokal begrenzter Blutungen

→ Gewebe denaturiert, Blutgefäße verkleben etc.

☞Bei Nonkontaktkoagulation wird der Strom unter hohen Spannungen durch Lichtbögen übertragen

☞Lichtbogenüberschläge in Luft (Fulguration)

☞Argonplasmakoagulation (APC) für kontrollierbareres Ergebnis

• - Gewebeanomalien (Läsionen, Tumore) behandeln durch abtöten, reduzieren oder entfernen.
• - Erwärmung über 60°C um gewebe irreversiebel zu schädigen
• -nichtmechanische Gewbeablation schwer zu erreichen:
•    -APC mit hohen Leistungen führt zu Karbonisation des verbleibenden Gewebe
•   - langsame Erhitzung führt durch Verdampfen der Gewebeflüssigkeit zu Schrumpfung , keine Karbonisierung, dank Denaturierung Eiweiße Gewebe nicht mehr reproduzierbar

• - durchblutetes Gewebe / Blutgefäße vor Durchtrennen per Koagulation versiegeln
• - Gefäßversiegelung durch bipolare Klemme, die dank Koagulation die Gefäßwende Denaturiert und miteinander verklebt (Verschweißung)
• - ersetzt zunehmend Verschluss durch Clip oder Naht

• monopolar:
• Elektroden unterschiedlich ausgebildet. Chirurgische Effekt an der aktiven Elektrode mit kleine Kontakfläche und höchster Stromdichte. Strom fließt über großflächige Neutralelektrode zurück.

• bipolar:
• beide Elektroden in einem Instrument integriert. Stromfluss in eng begrenztem Gewebebereich zwischen Elektroden, keine Neutralelektrode. Bei asymetrischer Anordnung Effekt nur an der kleinflächigen Elektrode. Räumliche begrenzung des Stromflusses bietet Sicherheit, aber schlechtere Schneidtechnik.

• Argonplasma-Koagulation:
• monopolares Nonkontakt-Verfahren. Strom über leitfähiges Argonplasma zwischen aktiver und Neutralelektrode durch Lichtbogen übertragen. Einsatz bei diffuser Blutung, oberflächlicher Devitalisierung, Volumenreduktion, Vaporisation/Schrumpfung. Kein Ankleben des Instruments und Aufreißen des koagulierten Gewebes. Eindringtiefe steigt mit Leistung.

• - Teilchengemisch, dessen Bestandteile teilweise geladene Komponenten (Ionen und Elektronen) sind.
• - Plasmen können sich wie Gase verhalten
• - wesentliche Eigenschaft ist die elektrische Leitfähigkeit
• - entsteht durch thermische Anregung ab ca 1200°C

• - Je nach Gewebeart (spez. Widerstand) Ausgangsleistung angepasst / optimiert (Spannungsregelung)
• - Minimale und maximale Leistung nicht "überschritten"
• - konstantes Schneidergebnis erzielt, bei verschiedenen Gewebearten und Gewebeimpedanzen

• Hämostase = Blutstillung
• - Je stärker due Schnitstelle verschorft, desto effektiver die schnittbegleitende Hämostase
• - verschorfung abhängig von Crestfaktor und liegt zwischen 2 und 4 (k= Umax / Ueff)
• - unmodulierte Ströme nur geringe Verschorfung
• - Modulierte Strome : Fulgurationsstrom überlagert Schneidstrom
• - Funkenintensität und Ausgangsspannung werden geregelt
• - Arzt kann manuell nicht so schnell reagieren wie notwendig!

• - Kein Ankleben des Instruments und Aufreißen des koagulierten Gewebes
• - effiziente Koagulation bei flächigen Blutungen
• - lückenlose Koagulation
• - weniger Rauch und Geruch
• - limitierte Eindringtiefe (3mm)
• - gebündelte, kontrollierte Stromverteilung

• - Verbeennungen
• - Stolpern über Kabel
• - Verlust von Gliedmaßen
• - Rauchvergiftung
• - Infektion / Entzündung

• - richtungsunabhängige Platzierung der Neutralelektrode am Körper des Patienten
• - HF-Strom wird über äußeren Ring gleichmäßig auf innere, zweigeteilte Kontaktfläche verteilt
• - Hohe Stromdichte und Erwörmung wird vermieden
• - Vereinfachte Applikation bei kleineren Kontaktflächen

• Der Herzschrittmacher besteht aus:
• - Batterie:
•   -5-10 Jahre
•   -1Ah
•   - Leerlaufspannung 2,8V
•   - Innenwiderstand 100-50 Ohm
• - Elektronik:
•    - Multichiomodul in  Hybridbauweise
•  -Dickfilm aufgrund der Koplexität von Mehrlagenmechanik ersetzt
• - Steuerung:
•  - bedarfsgerecht, muss aktuelle Lebenssituation d. Patienten berücksichtigen
•  - Sensoren messen kontinuuierliche Parameter
•  - Steuerparameter (Impedanz, EKG-Signal, pH-Wert, O2, Atemfrequent, Atemminutenvolumen, Teperatur gemischtvenösem Blut, Blutdruck)
• - hermetisch schließendes Titan-Gehäuse mit Epoxydharz-Konnektor für Aufnahme von Elektroden

• Das Herzschrittmachersystem besteht aus:
• - Herzschrittmacher
• - Elektroden in Form von ein bis 2 dünnen, biegsamen Leitungen
• - Programmiergerät

• Erregung:
• 1. Sinusknoten
• 2. Vorhofmyokard
• 3. AV-Knoten
• 4. HIS-Bündel
• 5.Purkinje-Faser
• 6. Kammermyokard

• Die einzelnen Erregungen überlagern sich zu der typischen EKG-Kurve
• Der HSM vergleicht die tatsächliche Signalform mit der Soll-Signalform und springt so nur bei Abweichungen ein

• - sorgt für einen regelmäßigen Rythmus
• - bestimmt Taktfrequenz und Taktfolge
• - EIgenreaktionen des Herzens werden erkannt und genutzt, Adaption des Systems (Wahrnehmungsfunktion)
• - Stimulationsfunktion: Elektrische Impulse werden über Elektroden direkt auf den Herzmuskel geleitet. Erregung mindestens einer Herzmuskelzelle erforderlich d.h. Depolarisation ihrer Zellmembran

- bedarfsgerechte Programmierung soll zur optimalen Systemanpassung an die Patienbedürfnisse und zur Verlängerung der Batterielebensdauer führen.

• Pluspunkte:
• - Parameter zur Programmierung:
• a) max. und min. Stimulationsfrequenz
• b) Impulsamplitude und -dauer
• c) Eingangsempfindlichkeit
• d) Refraktärzeit
• e) Hysterese (Differenz Interventions- und Stimulationsfrequenz)
• f) AV-Zeit und AV Hysterese
• g) Herzschrittmachermodus

• monolithisch = aus einem Stück
• - beim HSM: elektronische Schnittstelle und Sensorelement in einem Bauteil integriert
• - Miniaturisierung: Immer kleinere, leistungssparende Bauelemente mit mehr Funktionen verwirklichen
• - Risikogefahr minimiren: Isolation der einzelnen Bauteile, um Leckströme zu verhindern

• - meachnisch stabil und chemisch unbedenklich:
• a) Fixierung
• b) Biokompatibilität

• - sicher Stimulation des Mykards erlauben:
• a) niedrige Reizschwelle
• b) minimale Reizung des Gewebes, möglichst keine Fibrinschicht
• c) keine Entzündung durch elektrochemische Reaktionsprodukte

• - eine zuverlässige und verzerrungsfreie Analyse kardialer Signale:
• a) niederohmige, verzerrungsfreie Ankopllung
• b) geringerer Frequenzgang der Impedanz

• Impulsgenerator: 
• Prinziep der Kondensatorentladung. Reservoirkondesator Cres über Schalter S1 in passiver Phase auf bestimmte Spannung aufgeladen und entläd sich in der aktiven Phase über S2 und den Koppelkondesator Cc in das zu erregende Gewebe 

• Elektroden:
• Festkörper-Elektrolyt-Übergänge (elekrotechnisch betrachtet). Sie weisen aufgrund der Helmholzschicht und evtl. oxidischen Deckschichten kapazitive Eigenschaften auf

• Gewebe:
• Erregung min. einer Herzzelle (Myozyte) erforderlich. Im Ruhezustand beträgt Transmembranpotential ca -90mV. Wird dieser Wert um die Depolarisationsspannung Udep (ca 30mV) erhöht, setzt eine automatische Depolarisation und damit die Kontraktion ein.

• Messung im Vorhof: 
• 1. artriale Eigenraktion: der AV-Zähler wird gestartet und in der Kammer versucht Signale zu detektiren
• 2. keine Vorhoferregung; künstlicher Stimulus, dann Messung in Kammer:
•  a) Natürliche Erregung in kammer, wiederum Messung im Vorhof, Start des Zählers
• b) keine Erregung: nach Abblauf des AV-Intervall wieder künstlicher Stimulus, Zähler zurückgesetzt, wieder Messung im Vorhof

• CareLink:
• - System um HSM-Daten zuhause aus zu lesen und dem Arzt zur Analyse zu übermitteln mit ggf folgender Intervention mit Arztbesuch
• - telemetrische Nachsorge
• -Therapiemanagement: 
• a) kontinuierliche Überwachung durch intilligente Algorithmen
• b) Warnung bei kritischen Werten
• c) automatische Selbstüberwachungsfunktion anhand selbst gewählter Parameter
• d) vollständige Daten ermöglichen sichere u. frühe Beurteilung
• - Parameter bzw Daten:
• a) komplette System- u. Diagnosedaten
• b) episoden
• c) Echtzeit- und gespeicherte EKG
• d) Elektrodenimpedanz und -trends
• e) aterieles und ventrikuläres Capture Management
• f) automatische Anpassung der Empfindlichkeiten
• g) Stimulationshäufigkeit (%)
• h) Histogramme zu ereignissen
• i) Arrhytmie - Übersicht
• f) Batteriespannung und Laufzeitabschätzung
• g) Berichte (.pdf)

• Leitungsblockade der normalen Erregung oder wiederkehrende Depolarisation der Myokardzellen.
• Defibrillation depolarisiert schlagartig die Mehrzahl der Herzzellen durch elektrisches Feld.
• Dauer 3-10ms, 50-360 J , Kontaktfläche 70-100cm², einige 1000V und einige A

Gewebe ist frequenzabhängig und Depolarisation erfolgt nur bei bestimmten Frequenzen.

Im elektrischen Optimum versucht man bei möglichst geringem Schaden, möglichst viel Energie im Gewebe zu deponieren. Die Leistung muss hoch genug sein um nahezu alle Herzzellen zu erregnen ohne Zellen zu beschädigen.

• 1. Inspiration(I) , laufend verstärkende Kontraktion des Zwechfells
• 2. Postinspiration (PI) mit passiver Ausatmung (E1). Stabilisiert den Atemrythmus, da sie jede Inspiration unwiederruflich beendet. Kontraktion d. Zwerchfells nimmt stetig ab
• 3. aktive Ausatmung (E2) durch Kontraktion der expiratorischen Abdominal- und Lumbalmuskeln versursacht, keine Zwerhfellkontraktion

maschinelle Beatmung immer indiziert, wenn keine ausreichende Sauerstoffaufnahme bzw Kohlendiokidabgabe durch Spontanatmung gewährleistet ist.

• Insuffizienz Urachen:
• a) Ventilationsdefizit: Atemwege,-zentrum,-muskulatur, neuromuskuläre Übertragung
• b) Lungenparenchym: Reduktion des gasaustauschenden Oberfläche /Emphysem, Atelektase), Grenzflächenstörung (Surfactantmangel), Wandschafen (Ödem)
• c) Kardiales Versagen

• • Energieversorgung :
• - Elektrisch (muss auch bei Stromausfall gewährleistet sein)
• - (Sauerstoffquelle)
• - (Druckluft (Kompressoren, Druckgasflaschen o.ä.))
• • Gasmischer (Variation des O2-Gehaltes)
• • Druck- bzw. Flowgenerator (Dosierung des bereitgestellten Mischgases anhand der
• eingestellten Beatmungsparameter)
• • Atemsystem (Schnittstelle: Patient-Gerät) (Ein- oder Zweischlauchsystem) (Atemmaske
• oder Tubus)
• • Atemgasanfeuchter (Erwärmung und Befeuchtung des Atemgases)
• • Exspirationsventil (Gleicht ungewollte Druckanstiege im System aus - z.B. durch
• Husten des Patienten)
• • Bedien- und Anzeigeeinheit (Schnittstelle: Gerät - Anwender)
• • Überwachungs- und Alarmeinrichtung (Misst: inspiratorische O2-Konzentration,
• Beatmungsdruck, Beatmungsvolumen, Atemgastemperatur)
• • (Patientenmonitoring (Überwacht Vitalfunktionen des Patienten: EKG, Blutdruck,
• O2-Sättigung, CO2-Konzentration im Atemgas)) eigtl. nicht mehr direkt dem Beatmungsgerät
• zugehörig sondern eher Ausstattung des intensivmedizinischen Arbeitsplatzes

• - Continous:
• a) kontinuierlich Sauerstoff- nd Druckluftflow entnommen
• b) über Inspiratonsschlauch zum Patienten, über Expirationsschlauch zu einem  Expirationsventil geleitet
• c) spantan atmender Patient hat stets die Möglichkeit, seinen Luftbedarf aus dem Gasflow zu decken. Muss Patient beatmet werden, wird Expirationsventil für bestimmt Zeit verschlossen. Das führt zu einem Druckanstieg im System und der Gasflow gelangt in die Lunge.
• d) vorzugsweise in der Neonatal-Beatmung und in Atemtherapie (Spontanatmung)
• - Demand:
• a) Gasflow nur während Inspirationsphase. Bei Beatmung erfolgt zeitlich getakteter Flow.
• b) spontan Atmung durch Implimentieung einer Auslöse- oder Trigger-Kriteriums
• c) reduzieren Gasverbrauch erheblich
• d) Einsatz in Inhalationsapperaten, die EInatemtiefe des Patienten fördern und inspiratorinssynchron Aerosole

• Volumenkontrolliert: Outflow/APV, SIMV, IPV/CMV/VCV
• Druckkontrolliert: BIPAP, ASV, PCV
• synchronisiert o. unterstützend: SIMV, ASV, BIPAP/ASB, CPAP/ASB, PS
• Spontan: BIBAP/ASB, CPAP, ASV

• a) Atemfrequenz (Erwachsen 7-15/min , Neugeboren 40/min)
• b) Atemnvolumen (Erwachsener 350-800ml, Kins 10-15ml/kg)
• c) Verhältnis Inspiration / Expiration (min. 2:1, Krankheitsbild entscheidend)
• d) Drücke (mbar/cm H20)
•   1. PEEP- Positiver Endexpiratorischer Druck
•   2. P - maximaler inspiratorischer Druck
• e) Flow (Volumen/Zeit)
• f) Trigger, bei unterstützender Beatmung
• g) Sauerstoffgehalt

• - V*t und AMV je nach Compliance variabel
• - Spitzendrücke fix durch obere Druckbegrenzung (P_insp , P_high, P_max)
• - In der klassischen druckkontrollierten Beatmung PCV erfolg die Ventilation des Patieneen durch die vom Anwender gewählte Druckwechselintervalle. Besonderer Stellenwerd bei der Therapie von Erwachsenen mit Lungenschädigungen.

• - V*t + Atemvolumen fix
• - hohe variable Spitzendrücke je nach Compliance
• - Endinspiratorische Plateaueinstellung möglich
• - DIeser Modus ist z.B, für lungengesunde Patienten ohne Spontanatmung geeignet. Das Gerät reagiert nicht auf Spontanatemaktivitäten des Patienten.

• - Nur mit Atemreiz des Patienten möglich
• - Patient gibt Atemfrequenz und -rythmus vor
• - Dauer der Inspiration vom Flow des Respirators und den Expirationsbemühungen des Patienten abhängig
• - Assistierte Spontanantmung (ASB): Patient atmet selbst, steuert Frequenz nach eigenem Empfinden, Gerät unterstützt die EInatmung durch voreingestellten Druck. Es genügt ein wenig einzuatmen und das Gerät ergänzt den begonnen Atemzug.

• a) eliminiert als Ausscheidungsorgn ganpflichtige Substanzen:
• - wasserlösliche stickstoffhaltige Endprodukte des Metabolismus
• - Giftstoffe und Mesikamente
• b) kontrolliert Volume nund Elektrolytzusammensetzung des Extrazellulärenraumenes sowie Säure-Basen-haushalt:
• - Ausscheidug von Wasser und Elektrolyt-Ionen (Na, Ca)
• c) beeiflusst Blutdruck und Knochenmineralisierung
• d) bildet Glukose bei Unterversorgung
• e) reguliert Bildung von Erothrozyten ber Erythropoetin (Epo = Wachstumsfaktor)

• Ziel der Ersatzbehandlung:
• a) Elimination von Wasser, harnpflichtigen Substanzen (Kreatinin, Harnstoff, Urämietoxiene)
• b) Korrektur von Störungen im Elektrolyt- und Säure-Basen-Haushalt
• c) Vermneiden von Komplikationen der chronischen Niereninsuffizienz.

• a) Kapillarkräfte: durch Oberflächenspannung hervorgerufen. Beispiel: Wasser steigt in einem engen Glasröhrchen ein Stück gegen die Gravitationskraft nach oben, beim Eintauchen
• b) Filtration: meachaniches Trennverfahren
• c) Adsorption = Anreicherung von Stoffen aus Gasen/Flüssigkeiten an der Grenzfläche zweier Phasen
• d) Diffusion = Durchmischung mehrere Stoffe durch Zufallsbewegungen, ergibt gleichmäßige Verteilung bei t= ∞
• e) Osmose = gerichteter Fluss von Molekülen durch semipermeable Membran
• mokroskopisch: posm=n*k*T
• Makroskopisch : Posm*V=v*r*T
• osmoischer Druck gleichgroß wie Druck eines Gases gleicher Teilchendichte n. Wenn der gelöste SToff in Ionen dissiziiert muss die Stoffmenge v angepasst werden.
• R= Gaskonstante, k=Boltzmann, T=Temperatur

• Die semipermeable Membran ist das entscheidenende Element. In der einfachsten Definition lässt die Membran das Lösungsmittel, aber nicht den gelösten Stoff durch. Die Porengröße der Membran für ein bestimmtes Molekül hängt ab von:
• - Molekulargewicht der Moleküls
• - der Form des Moleküls
• - Porengröße und -gestalt
• - Flächendichte der Poren 
• - Membrandicke

• - Patient wird Blut entnommen und in Dialysator an Dialyseflüssigkeit im gegenstromprinzip vorbei geführt
• - Blut und Dialysat durch semipermeable Membran getrennt
• - Prinzip der Osmose mit Konzentrationsunterschie als treibende Kraft
• - Harnstoff und andere wasserlösliche Substanzen eleminiert

• - Blut werden Wasser und Elektrolyte entzogen
• - Ultrafiltrat wird abgeleitet und durch vorbereitete Substitutonslösung mit Soll-Elektrolytzustand im Blut ersetzt
• - Treibende Kraft der Filtration ist  der Druckunterschied
• - Probleme durch Arterio-venösen Shunt am Unterarm, hoher Dialyseflus (450l / Sitzung) und Infektionsrisiken

• - Körpereigene Membran des Peritoneums genutzt 
• - 2-3l Dialyseflüssigkeit in Peritonealhöhle eingeführt und einige Stunden dort belassen bis Gleichgewicht erreicht
• - CAPD: kontinuierliche ambulante Peritonealdialyse. Ohne Pumpe 3-4x täglich körperwarmes Dialysat über Katheter. Schwerkraft treibt Drainage, Handhabung durch Patienten
• CCPD: Austausch der Flüssigkeit nur in Ruhephasen des Patienten  mit Pumpenunterstützung

- Filtriert Harnstoff, Phosphate, P-Cresol Sulfate

• Vorteile:
• -längere Aufrechterhaltung der Restnierenfunktion
• -seltenere Komplikationen des Dialysezugangs
• - Schonung des kreislaufes, gut für Alte und Herzkranke
• - Patientenunabhängigkeit, da sie vom Patienten durch geführt werden kann (bei Eignung). Urlaube und Eigenständiges Leben einfacher
• - gute Erfahrung bei jungen menschen als "bridge to transplant"
• - Diabetiker profitieren in den ersten Jahren von der Perionealdialyse

• Nachteile:
• - Gefahr einer Bauchfellentzündung, bei Kontakt mit der Umgebung mit pathogenen Keimen. Patienten müssen beim Wechsel sehr sorgfältig und möglichst steril arbeiten 
• - vergleichsweise geringe Effektivität durch das Körpergewicht und die Nierenfunktion limitiert. Ist Körpermasse größer und Nierenrestfunktion gering, eignet sich die PD weniger
• - Bauchfellveränderungen im Laufe der Jahre bei stärkeren glukosehaltigen Dialyselösung. Bei gleicher Glukosekonzentration abnehmende oder sogar negative Filtration! Glukosekonzntration und Einwirkdauer muss verringert werden um Ödeme und Bluthochdruck entgegen zu wirken.
• - durch die Veränderungen nur ein Verfahren auf Zeit
• - Peritoneum auch für Eiweiße recht durchlässig, führt zu einem relevanten Eiweißverlust
• - laufende Glukoseaufnahme und Eiweißverlust können Diabetes mellitus verschlechtern
• -

• - Blutfluss möglichst groß
• - Zugang einfach und vielfache Widerholung möglich
• - keine nennenswerte Rückwirkung auf den Blutkreislauf des Patienten
• - Lebensqualität des Patienten so wenig wie möglich einschränken, insbesondere in der therapiefreien Zeit
• - Blutgerinsel durch Heparingabe verringert

• -aterielle Druck auf der Saugseite der Blutpumpe (nicht verbindlich genormt, aber sinnvoll um Ansaugverhältnisse zu überprüfen)
• - Druck zwischen Blutpumpe und Dialysator, höchster Druck des systems, wird meist nicht überwacht
• - venöse Rücklaufdruck, Differenzdruck zur Eingangsseite bietet Rückschlüsse auf Membrandruck und kann auf Lecks hinweisen
• - Blutfluss aus ökonömischen und hygienischen Gründen meist nicht direkt überwacht
• - Dichtemessung des vorbeiströmenden Blutes gegen Schaumbildung
• - Lecks der Membran können durch Lichtstreuung an Dialyseflüssigkeit optisch gemessen werden. Bei Vorhandensein von Blut steigt Streuung empfindlich an.

Eine Prothese ist ein Ersatz für Gliedmaße, Organe oder Organteile durch künstlich geschaffene, funktionell ähnliche Produkte.

• Exoprothese: befinden sich außerhalb des Körpers, wie bei künstlichen Gliedmaßen
• Endoprothese: Implantat, vollständig vin Körpergewebe umgeben z.B. künstliches Hüftgelenk
• Epithese: z.B. Zahnimplantat, dienen zur Befestigung von Beinprothesen oder Nasen-, Augen-, Ohrmuschelimitationen

• - Nervensystem steuert mit Nerv- und Gliazellen Organismus
• -nimmt Informationen zu Umwelt und Organismus auf, verarbeitet sie und veranlasst Reaktion des Organismus, um auf Veränderungen zu reagieren
• - Nervensystem steuert schnell (elektrisch)
• - Hormonsystem zur steuerung der Körperfunktionen (Wachstum, Fortpflanzung, Verdauung) steuert langsam (chemisch)
• - Informationseinheit = Aktionspotential! Information über Frequent und Form der Anzahl variiert

Zu hohe Datenraten müssten am Cortex erzeugt werden, technisch nicht umsetzbar.

• - sollen ausgefallene Nervenfunktionen ganz oder teilweise wiederherstellen oder substituiv ersetzen
• - Schnittstelle zwischen Nervensystem und elektronischem Bauteil
• - motorische Neuroprothese, wie Tiefenhirnstimulation (Applikation einer Trägerfrequenz die Aktivität bestimmter subcorticaler Kerngebiete generell zu fördern oder zu hemmen)
• - sensorische Prothesen (physikalische Reize in neuronal verwertbare Signale übersetzen, um verlorene Sinnenfunktionen wiederherzustellen oder zu ersetzen), die entweder zentral oder peripher angesiedelt werden.
• - Intakte Neuronen können elektisch stimuliert werden.

-allgemeinter Aufbau: Sensor -> Signalverarbeitung -> Stimulation

• - Implantation, Verweildauer, verwendete Materialen und ihre Funktionalität bestimmen Rahmen für Einsatz der Prothese.
• - zu beachten:
•    a) Bioverträglichkeit, Kopatibilität (Oberflächen-, Strukturkompatibilität)
•    b) Elektroden (Stimulation, Potentialdifferenz erfassen, geringe Impedanz)
•    c) Kapselung (Schutz in beide Richtungen, Passivierung, Sterilisierbar)

• - Einsatz bei Innenohrtaubheit
• - Hörnerv muss intakt sein
• - Datenrate 400 bit/s
• -Externe Einheit :
• a) Mikrophon
• b) Sprachprozessor
• c) Sendespule

• - Interne Einheit:
• a) Empfangselektronik
• b) Stimulationselektronik
• c) Kabel
• d) Stimmulationselektroden

• - Sprachprozessor analysiert, digitalisiert und codiert die durch das Mikrophon aufgenommenen Töne
• - Spule aus der Kopfhaut sended Informationen als Radiowelle an Implantat
• - Implantat beliefert Elektrodenarray in der Schnecke mit elektrischen Impulsen, entsprechend dem empfangenen Signals
• - Elektroden stimulieren Hörnerv
• - elektrische Impulse werden vom Gehirn als Hörinformation ausgewertet

• - Ganglienzellen teilweise intakt
• - 500bit/s Datenrate
• - Reciver Unit und Stimulator Unit
• - Videokamera (üblicherweise in Brille integriert)
• - Mikrochip
• - Übertragungseinheit
• - Stimmulations-Elektroden-Array
• - Energieversorgung

• -externe Videokamera nimmt Bild auf und wandelt es in elektrische Signale
• - Informationen werden drahtlos an implantiertes Elektroden-Array übertragen
• - Elektroden Array stimuliert die Nerven der Netzhaut

• Retina : 600 bit/s
• Cochlea : 400 bit/s

• - elektromagnetische Induktion
• - Nachrichtensignale in beide Richungen, sowie Energie von Abfrageeinheit zu Transpondereinheit
• - hochfrequentes Magnetfeld ein und ausgeschaltet (Amplitudenmodulation)
• - elektrische Spannung in Transponderspule indiziert und über Diode gleichgerichtet
• - induktive Kopplung ist die gegenseitige magnetische Beeinflussund räumlich benachtbarter elektrischer Stromkeise durch den magnetischen Fluss zufolge der elektromag. Induktion

• - Megnetstimmulation durch Schwingkreis führt zu effizientere Depolarisaion als bei monophasischer Stimulation (schnelles Rückschwingen biphasischer Pulse führt zu Umladung der Membranen, also wirksamen Polaritätswechsel) 
• - großer Teil der Stimulationsenergie fließt in den Kondensator zurück und steht für die nächte Stimulation zur Verfügung. technisch leichter repitive Stimulationsmuster von 1-50Hz realisierbar  (Monophasisch im Vergleich höhere Intensitäten für gleiche Wirkung)

• - sichere Langzeitableitung ohne Einschränkungen der Bewegungsfreiheit d. Patienten während prächirurgischen Diagnostik
• - Komplipationsrisiko für Infektionen und Blutungen geringer

• -Maß für din elastischen Widerstand der Lunge.
• - Verhältnis von Druckänderung zur Volumenänderung
• - Kehrwert der Compliance

• -anatomische Einengung der Atemwege (z.B. Asthma bronchiale)

300kHz - 400MHz

(<300kHz Muskelzuckungen, >400MHz zu viel Energiedisposition im Gewebe, wird unkontrollierbar)

• - Rasur der Kontaktfläche
• - Position nahe am Operationsfeld an geeigneter Extrimität
• - Stelle ohne Narbe, Fettuntergrund, Implantate, Knochen in direkter Umgebung
• - Strom so wenig wie möglich über Herzgegend

• - Gewebe nicht homogen, mit unterschiedlichen spez. Widerständen. Manuelle Regelung somit sehr schwer!
• - thermische Einwirkung kann begrenzt werden
• - Schäden durch schnlechtsitzende Neutralelektrode kann durch Stromüberprüfung entgegengewirk werden

• - trockener Wattebausch kann durch Lichtbögen Feuer fangen
• - feuchter Wattebausch kann Strom leiten

zu hoher spez. Widerstand! Nötige Wärmeleistung nicht erreichbar

• - Defibrillator
• - Medikamente
• - Herzdruckmassage
• - Herzschrittmacher
• - Sinusknotenstimmulation

• -Lithium-Ionen-Batterie
• - Leerlaufspannung fällt zum Ende der Lebenszeit rapide ab und dient zur Indikation

• - Messung über die Impedanzmessung
• - elektrisches Feld an elektrode durch Atmung verändert (einatmen hohe Impedanzen, ausatmen niedrige Impedanzen)
• - Beschleunigungssensor kann nicht zwischen fremd einwirkende Beschleunigung und Bewegung unterscheiden kann