Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen indirekten, unblutigen Blutdruckmessung.
Die physikalische Kontrolle der lebenswichtigen Kreislaufdaten umfasst bei Operation und Intensivpflege die Über- wachung von EKG, peripher-arteriellem Blutdruck (systole und diastole), peripherer Pulsfrequenz und zentralvenösem Blutdruck. Die Kontrolle dieser Daten ist für die Überwachung von Patienten in kritischem Zustand von grosser Bedeutung und sollte womöglich kontinuierlich und automatisch erfolgen.
Die Methoden zur arteriellen Blutdruckmessung lassen sich in eine Gruppe der indirekten (= unblutigen) Blutdruckmessungen und eine Gruppe der direkten intraarteriellen (= blutigen) Blutdruckmessungen gliedern. Eine weitere Methode zur Überwachung des Blutkreislaufes besteht in der photoelektrischen Messung der peripheren Gewebedurchblutung.
Folgende Faktoren werden in ihrer Gesamtheit durch die photoelektrische Messung erfasst:
Kaliber und Füllungszustand der Arteriolen und Kapillaren (= signifikante kurzzeitige Variable),
Anzahl der Blutgefässe im Lichtstrahl,
Hämatokrit, 02 -Sättigung des Hämoglobins,
Artefakte, Pigmentierung, Dicke und Art der umgebenden Gewebe.
Bei der photoelektrischen Messung wird ein Licht ausge strahlt, das im durchbluteten Gewebe auf dem Wege zum
Photosensor durch obenerwähnte Faktoren eine variierende Absorption erfährt, wobei die kurzzeitige Variable (Kaliber und Füllzustand) einen indirekten, nicht linearen Rückschluss auf Blutdruck, Stromzeitvolumen und Vasokonstriktion erlaubt. Der lichtempfangende Photosensor wandelt den nicht absorbierten Lichtanteil in ein entsprechendes elektrisches
Messignal um.
Die direkte (= blutige) Methode der Blutdruckmessun gen, welche als bisher einzige Methode für eine genaue und kontinuierliche Messung bekannt ist, verlangt die aufwendige und risikoreiche Punktion einer peripheren Arterie, wobei der
Blutdruck mit einem speziellen Katheter zum Drucksensor fortgeleitet wird. Diese, obwohl genaueste Messmethode konnte sich nur bei spezieller medizinischer Indikation ein bürgern, da sie hohe Anforderungen an Bedienung, Apparate und Sterilität stellt.
Die Methode der indirekten (= unblutigen) Blutdruckmessung findet dank ihrer Einfachheit und genügenden Genauigkeit überall in der Medizin Anwendung. Es wird dabei eine Druckmanschette nach Riva-Rocci und ein Stethoskop zur Auskultation der sogenannten Korotkoff-Töne verwendet. Diese Methode erlaubt das Messen des maximalen (systolischen) und minimalen (diastolischen) Blutdruckwertes in der Arteria brachialis. In Anlehnung an diese Methode wurden in letzter Zeit Geräte zur automatischen Messung entwickelt, wobei das Stethoskop durch ein Mikrofon zur automatischen Registrierung der Korotkoff-Töne ersetzt wurde.
Ein anderes System ersetzt das Stethoskop durch einen Ultraschallsender/-empfänger, der unter Ausnutzung des Dopplereffektes eine Veränderung der Arterienwand-Stellung registriert. Dieses System zeigt gute Resultate und eignet sich vor allem für die automatische periodische Langzeitkontrolle.
Alle Methoden der indirekten perkutanen Druckmessung haben gemeinsam, dass eine Manschette nach Riva-Rocci verwendet wird, die, manuell oder automatisch aufgeblasen, den Blutfluss für eine gewisse Zeit unterbindet. Dies hat zur Folge, dass bei repetitiven Messungen eine Erholungszeit zwischen den einzelnen Messungen für das betroffene Glied beachtet werden muss. Dies ist einer der Gründe, dass mit einer Methode für indirekte Blutdruckmessung bisher keine kontinuierliche Messung möglich war. Weitere Nachteile bei häufiger unblutiger Blutdruckmessung sind:
Tendenz zu peripherer Acidose,
Verfälschung der nachfolgenden Blutdruckmessungen durch Adaption des Gefässquerschnittes an die durch häufige Messung veränderten Stoffwechselbedingungen.
Eine am gleichen Arm angebrachte Infusion läuft nicht kontinuierlich ein.
Beeinträchtigung des Komfortes des Patienten.
Die photoelektrische Messmethode (Photoplethysmographie). obwohl von diversen Parametern abhängig, liefert nur ein Mass für die periphere Durchblutung, während die Pulsfrequenz daraus genau ermittelt werden kann. Diese Methode liefert anderseits eine kontinuierliche Messkurve ohne nennenswerte Behinderung des Patienten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit unblutigen Methoden ohne Punktion während längerer Zeit eine kontinuierliche Aussage über den Blutkreislauf zu gewinnen. Es soll damit die Blutdrucküberwachung intensiviert, vereinfacht und automatisierbar werden.
Erfindungsgemäss wird dies erreicht durch Mittel zur kontinuierlichen Messung der peripheren Durchblutung und durch Mittel zum periodischen Vergleich dieser Messwerte mit den Messwerten einer intermittierend messenden indirekten Blutdruckmesseinrichtung zur periodischen Druckeichung der ersteren Werte.
Im folgenden wird anhand beiliegender Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.
Dem Patienten wird an einer für den Gesamtkreislauf möglichst repräsentativen Stelle (z. B. Stirne, Ohr, Finger) ein photoelektrischer Sensor 1, auch Photoplethysmograph genannt, angebracht. Das gewonnene Messignal entspricht der lokalen unterschiedlichen Durchblutung der peripheren Gewebe. Diese kontinuierliche Messkurve wird in erster Linie durch den schwankenden momentanen Blutdruck bestimmt und wird zusätzlich je nach Zustand des Patienten mehr oder weniger langsam durch ändernden peripheren Widerstand und variables Minutenvolumen deformiert. Es ist daher möglich, diese Kurve, einmal geeicht, über einen begrenzten Zeitraum hinweg in guter Annäherung als signifikant für den arteriellen Blutdruck zu betrachten. Für eine kontinuierliche Aussage genügt es, das photoelektrische Messsignal von einem genauen System 4 her periodisch zu eichen.
Die zeitliche Folge der Eichung wird im wesentlichen durch die gewünschte Genauigkeit, die Änderungsgeschwindigkeit des peripheren Widerstandes und des Minutenvolumens sowie durch langsame Artefakte bestimmt. Da der systo.ische Druckwert nicht in linearer Korrelation mit dem diastolischen Druckwert steht, werden beide Grössen getrennt verarbeitet.
Ein Eichvergleich geschieht zwischen den Ausgangswerten 15 bzw. 14 der beiden Systeme (dem kontinuierlichen Teil 3 und dem periodischen Teil 4) immer dann, wenn von den Kontinuatoren 8 über das UND-Tor 10 gemeinsam die Meldung 13 über eine neue erfolgte Referenzmessung an die beiden Komparatoren 11 erfolgt. Dann werden die Werte 14 von den Verstärkern 6 mit den Werten 1J von den Kontinuatoren 7 in den Komparatoren 11 verglichen und entsprechende Korrektursignale 19 an die Verstärker 5 abgegeben, bis die Werte 15 mit den Werten 14 übereinstimmen. Somit sind die Werte 15 vom kontinuierlichen System geeicht. Kontinuatoren haben die Aufgabe, ein erhaltenes Messignal so lange kontinuierlich weiterzugeben, bis sie ein neues Messsignal erhalten.
Im kontinuierlichen Teil wird in beiden Verstärkern 5 die volle Messkurve verstärkt und den Scheitelwertanalysatoren 9 zugeführt. Dort wird im einen Analysator der maximale Druck der Kurve (Systole) und im andern der minimale Druck der Kurve (Diastole) analysiert und an die anschliessenden Kon tinuatoren 7 weitergeführt, welche diese Werte 15, systolischer Druck bzw. diastolischer Druck, so lange kontinuierlich weitergeben, bis von den Scheitelwertanalysatoren 9 neue Werte gemeldet werden. Dies ist bei jedem Pulsschlag der Fall, sofern nicht wegen kurzen Artefakten einzelne Werte von den Scheitelwertanalysatoren 9 verworfen werden müssen. Die Ausgangswerte 15 werden einerseits an die Komparatoren 11 und anderseits an die Anzeigegeräte 17 bzw. 21 weitergeleitet. In den Anzeigegeräten können mit Hilfe von Randsetzern die Alarmgrenzwerte vorgewählt werden.
Beim Überschreiten der Alarmgrenzwerte leuchtet eine optische Anzeige 19 bzw. 23 auf (Hoch oder Tief). Zugleich wird der provisorische Alarmimpuls 24 an ein Verzögerungsglied 25 weitergeleitet. Dieses Verzögerungsglied vermeidet die Weitergabe des provisorischen Alarmimpulses bei kurzzeitigen Alarmgrenzüberschreitungen, was z. B. bei Artefakten vorkommen kann. Gibt das Verzögerungsglied 25 den prov.
Alarmimpuls nach einer gewissen Zeit frei, so kann ein provisorischer Alarm 44 vom Alarmschalter 26 ausgehen und zugleich wird ein Impuls 27 an die Abfrageeinheit 28 erfolgen.
Bei längerer Alarmimpulsfreigabe durch das Verzögerungsglied 25 begrenzt der Schalter 26 die Folge der Impulse 27 durch eingebautes Zeitglied auf eine, für den Patienten erträgliche Rate (etwa 2...3 min Pause zwischen Referenzmessungen).
Die Abfrageeinheit 28 bestimmt bei normalem Betrieb durch vorwählbares Zeitglied die Zeit zwischen den einzelnen Eichmessungen durch periodische Abgabe eines Abfrageimpulses 29 (2...30 Minuten). Muss vor Ablauf dieser Pause eine Eichmessung erfolgen, so kann dies durch Betätigen der Taste in der Abfrageeinheit 28 oder durch einen Impuls 27 vom Alarmschalter her erfolgen. Dabei wird das Zeitglied in der Abfrageeinheit 28 wieder auf Null zurückgestellt. Der Abfrageimpuls 29 veranlasst den periodischen Teil 4 mit der Manschette 2 zu einer Eichmessung, worauf die beiden Werte wieder über die Komparatoren 11 verglichen werden. Zugleich werden die neuen Referenzwerte 14 auf die Anzeigegeräte 16 und 20 weitergeführt. Diese Werte werden dort wie beim kontinuierlichen Teil auf Überschreiten der vorgewählten Alarmgrenzwerte geprüft.
Werden diese Alarmgrenzwerte überschritten, so wird das durch die optischen Anzeigen 18 bzw. 22 angezeigt und über 30-31 der definitive Alarm 32 ausgelöst. Der Alarmschalter 31 schaltet zugleich über Impuls 33 den Alarmschreiber 34/35 ein.
Auf dem Skop 36 werden für die unmittelbare Beurteilung der Werte der momentan gültige systolische 38 und diastolische 39 Eichwert sowie die nach dem Verstärker 5 abgegriffene Kurve 37 dargestellt. Die volle Druckkurve 37 dient zur Beurteilung des peripheren Durchblutungsgrades anhand der Kurvenform.
Die Druckkurve 37 wird auch auf den Pulsfrequenzmesser 40 eingespiesen, wo die Pulsfrequenz analysiert und auf dem Anzeigegerät 41 zur Darstellung gelangt. Das Überschreiten vorgewählter Alarmgrenzwerte wird auf optischen Anzeigen 42 angezeigt und über 43 an den Alarmschalter 31 gemeldet.
Zur Inbetriebnahme wählt man die gewünschten Alarmgrenzwerte und die Pausenzeit der Eichmessungen. Darauf werden der Photosensor 1 und die Manschette 2 am Patienten angebracht sowie das Gerät eingeschaltet. Das System eicht sich dann wie oben beschrieben selbst.
Mit der Vorrichtung lassen sich folgende Vorteile erzielen: Kontinuierliche unblutige Messung des systolischen und diastolischen arteriellen Blutdruckes weitgehend automatisch und sehr einfach in der Bedienung.
Gleichzeitige Plusfrequenzüberwachung.
Permanente Information über periphere Durchblutung (steigende oder fallende Tendenz. sowie Kurvenform) und damit Vorwarnung bei beginnender Zentralisierung des Kreislaufes.
Keine Punktion der Arterie erforderlich.
Entlastung des Patienten von allzu häufiger Manschettenmessung.
The invention relates to a device for continuous, indirect, blood pressure measurement.
The physical control of vital circulatory data during surgery and intensive care includes the monitoring of the ECG, peripheral arterial blood pressure (systole and diastole), peripheral pulse rate and central venous blood pressure. The control of this data is of great importance for the monitoring of patients in critical condition and should, if possible, be carried out continuously and automatically.
The methods for arterial blood pressure measurement can be divided into a group of indirect (= bloodless) blood pressure measurements and a group of direct intraarterial (= bloody) blood pressure measurements. Another method for monitoring the blood circulation is the photoelectric measurement of the peripheral tissue perfusion.
The following factors are recorded in their entirety by the photoelectric measurement:
Caliber and filling status of the arterioles and capillaries (= significant short-term variable),
Number of blood vessels in the light beam,
Hematocrit, 02 -saturation of hemoglobin,
Artifacts, pigmentation, thickness and type of surrounding tissues.
In the photoelectric measurement, a light is emitted, which is in the perfused tissue on the way to
Photosensor experiences a varying absorption as a result of the above-mentioned factors, the short-term variable (caliber and filling level) allowing an indirect, non-linear conclusion about blood pressure, flow time volume and vasoconstriction. The light-receiving photosensor converts the unabsorbed light component into a corresponding electrical one
Measuring signal around.
The direct (= bloody) method of measuring blood pressure, which is known as the only method for precise and continuous measurement to date, requires the laborious and risky puncture of a peripheral artery, whereby the
Blood pressure is transmitted to the pressure sensor with a special catheter. This measuring method, although the most precise of all, could only become established in the case of special medical indications, as it places high demands on operation, apparatus and sterility.
The method of indirect (= bloodless) measurement of blood pressure is used everywhere in medicine thanks to its simplicity and sufficient accuracy. A Riva-Rocci pressure cuff and a stethoscope are used to auscultate the so-called Korotkoff tones. This method allows the measurement of the maximum (systolic) and minimum (diastolic) blood pressure values in the brachial artery. Based on this method, devices for automatic measurement have recently been developed, with the stethoscope being replaced by a microphone for the automatic registration of Korotkoff tones.
Another system replaces the stethoscope with an ultrasound transmitter / receiver that uses the Doppler effect to register a change in the position of the arterial wall. This system shows good results and is particularly suitable for automatic periodic long-term monitoring.
All methods of indirect percutaneous pressure measurement have in common that a Riva-Rocci cuff is used, which, when inflated manually or automatically, blocks the flow of blood for a certain period of time. As a result, in the case of repetitive measurements, a recovery time between the individual measurements must be taken into account for the affected limb. This is one of the reasons that a method for indirect blood pressure measurement has not previously been able to measure continuously. Further disadvantages of frequent blood pressure measurements are:
Tendency to peripheral acidosis,
Falsification of the subsequent blood pressure measurements by adapting the vascular cross-section to the metabolic conditions that are changed by frequent measurements.
An infusion attached to the same arm will not come in continuously.
Impairment of patient comfort.
The photoelectric measurement method (photoplethysmography). although it depends on various parameters, it only provides a measure of the peripheral blood flow, while the pulse rate can be precisely determined from it. On the other hand, this method provides a continuous measurement curve without any significant obstruction to the patient.
The invention is based on the object of obtaining continuous information about the blood circulation over a long period of time using bloodless methods without puncture. The aim is to intensify, simplify and automate blood pressure monitoring.
According to the invention, this is achieved by means for continuously measuring the peripheral blood flow and by means for periodically comparing these measured values with the measured values of an intermittently measuring indirect blood pressure measuring device for periodic pressure calibration of the former values.
An exemplary embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing.
A photoelectric sensor 1, also called a photoplethysmograph, is attached to the patient at a location that is as representative as possible for the overall circulation (e.g. forehead, ear, finger). The measurement signal obtained corresponds to the local differences in blood flow to the peripheral tissues. This continuous measurement curve is primarily determined by the fluctuating instantaneous blood pressure and is additionally deformed more or less slowly, depending on the patient's condition, by changing peripheral resistance and variable minute volume. It is therefore possible, once calibrated, to consider this curve to be a good approximation over a limited period of time as being significant for the arterial blood pressure. For a continuous statement it is sufficient to periodically calibrate the photoelectric measurement signal from an accurate system 4.
The time sequence of the calibration is essentially determined by the desired accuracy, the rate of change of the peripheral resistance and the minute volume as well as by slow artifacts. Since the systolic pressure value is not in a linear correlation with the diastolic pressure value, both parameters are processed separately.
A calibration comparison takes place between the output values 15 and 14 of the two systems (the continuous part 3 and the periodic part 4) whenever the continuators 8 jointly send the message 13 about a new reference measurement to the two via the AND gate 10 Comparators 11 takes place. Then the values 14 from the amplifiers 6 are compared with the values 1J from the continuators 7 in the comparators 11 and corresponding correction signals 19 are output to the amplifiers 5 until the values 15 match the values 14. Thus the values 15 are calibrated from the continuous system. The task of continuators is to continuously pass on a received measurement signal until they receive a new measurement signal.
In the continuous part, the full measurement curve is amplified in both amplifiers 5 and fed to the peak value analyzers 9. There the maximum pressure of the curve (systole) is analyzed in one analyzer and the minimum pressure of the curve (diastole) is analyzed in the other and passed on to the subsequent continuators 7, which continuously pass on these values 15, systolic pressure or diastolic pressure, for so long until the peak value analyzers 9 report new values. This is the case with every pulse beat, unless individual values have to be discarded by the peak value analyzers 9 due to short artifacts. The output values 15 are forwarded to the comparators 11 on the one hand and to the display devices 17 and 21 on the other hand. The alarm limit values can be preselected in the display devices with the aid of margin setters.
If the alarm limit values are exceeded, an optical display 19 or 23 lights up (high or low). At the same time, the provisional alarm pulse 24 is passed on to a delay element 25. This delay element avoids the passing on of the provisional alarm pulse in the event of brief alarm limit violations, which z. B. can occur with artifacts. If the delay element 25 gives the prov.
If the alarm pulse is free after a certain time, a provisional alarm 44 can emanate from the alarm switch 26 and at the same time a pulse 27 is sent to the interrogation unit 28.
If the alarm pulse is released for a longer period by the delay element 25, the switch 26 limits the sequence of the pulses 27 by means of a built-in timer to a rate that is tolerable for the patient (about 2 ... 3 min pause between reference measurements).
During normal operation, the interrogation unit 28 determines the time between the individual calibration measurements by means of a preselectable timer by periodically emitting an interrogation pulse 29 (2 ... 30 minutes). If a calibration measurement has to be carried out before this pause has expired, this can be done by pressing the key in the interrogation unit 28 or by a pulse 27 from the alarm switch. The timer in the interrogation unit 28 is reset to zero. The interrogation pulse 29 causes the periodic part 4 with the cuff 2 to carry out a calibration measurement, whereupon the two values are compared again via the comparators 11. At the same time, the new reference values 14 are passed on to the display devices 16 and 20. As with the continuous part, these values are checked for exceeding the preselected alarm limit values.
If these alarm limit values are exceeded, this is indicated by the optical displays 18 or 22 and the definitive alarm 32 is triggered via 30-31. The alarm switch 31 simultaneously switches the alarm recorder 34/35 on via pulse 33.
The currently valid systolic 38 and diastolic 39 calibration value as well as the curve 37 picked up after the amplifier 5 are displayed on the scope 36 for the direct assessment of the values. The full pressure curve 37 is used to assess the degree of peripheral blood flow on the basis of the curve shape.
The pressure curve 37 is also fed into the pulse rate meter 40, where the pulse rate is analyzed and displayed on the display device 41. The exceeding of preselected alarm limit values is indicated on optical displays 42 and reported via 43 to the alarm switch 31.
For commissioning, the desired alarm limit values and the pause time for the calibration measurements are selected. The photosensor 1 and the cuff 2 are then attached to the patient and the device is switched on. The system then calibrates itself as described above.
The following advantages can be achieved with the device: Continuous, bloodless measurement of the systolic and diastolic arterial blood pressure, largely automatically and very easy to use.
Simultaneous plus frequency monitoring.
Permanent information about peripheral blood flow (rising or falling tendency and curve shape) and thus advance warning when the circulation begins to centralize.
No need to puncture the artery.
Relief of the patient from frequent cuff measurements.