AT399646B

AT399646B - Einrichtung zur erfassung des durchflusses des blutgefässsystems

Info

Publication number: AT399646B
Application number: AT274889A
Authority: AT
Original assignee: Wach Paul Dipl Ing Dr Techn
Priority date: 1989-12-01
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1995-06-26
Also published as: ATA274889A

Description

AT 399 646 B

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung des Durchflusses des Blutgefäßsystems bzw. Teile davon, bei einem menschlichen oder tierischen Organismus.

Aufgrund der Kraftwirkung auf bewegte geladene Teilchen, z. B. Ionen, in einem Magnetfeld ergibt sich entsprechend der Formel 5 «t %» * F = q (v x B) ίο Ψ .... Vektor der Kraftwirkung [N] q .... Ladung des Teilchens [As] v .... Geschwindigkeitsvektor [m/s] 5 .... Vektor der magnetischen Induktion [Vs/m2] eine Ladungstrennung. 75

Aus der EP-A2 278 271 ist eine NMR-Flußmessung bekannt, für deren Funktionieren angeregte Kemspins erforderlich sind. Die Einrichtung zur Anregung des Kernspins ist aber äußerst aufwendig.

Gemäß dem US-PS 4 412 545 wird zur Flußmessung mit einem Flowmeter ein rechteckiges Wechselmagnetfeld verwendet, um die hydrodynamische Spannung zu erzeugen. Dieses Wechseifeld (Wechsei-20 ström für die Erregerspule) hat zwischen jedem Puls eine Pause, in der das EKG gesampelt wird. Dadurch ist eine Genauigkeitskorrektur des Flow-Signals durch Subtraktion des EKG-Signals möglich. Auch diese Einrichtung ist äußerst aufwendig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Einrichtung zu schaffen, mit der schnell und genau der Durchfluß gemessen werden kann und daraus auf den Zustand des Blutkreislaufes bei Menschen oder 25 Tieren geschlossen werden kann.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß an dem einem Gleich- oder Wechselmagnetfeld ausgesetztem Organismus über mindestens zwei verletzungsfrei anordenbare Aufnehmer die Potentialdifferenz, die von der Lorenz-Kraft, die auf die Ladungsträger im Blut wirkt, erzeugt wird, zwischen den Aufnehmern in Form eines strömungskorrelierten Signales erfaßbar ist, wobei 30 ein Aufzeichnungsgerät, vorzugsweise ein Elektrokardiogramm Registriergerät, zur Aufzeichnung der gemessenen Signale vorgesehen ist, und daß weiters ein Integrator vorgesehen ist, der aus dem strömungskorrelierten Signal ein schlagvolumenkorreliertes Signal erzeugt. Die Amplitude und die Form der mit den Aufnehmern erfaßten Signale werden zur Erfassung über den Zustand des Kreislaufsystems herangezogen, wobei vor allem nicht-invasiv der Ausstoß des Blutvolumens, Schlagvolumens, die Strömungsgeschwindig-35 keit und die Dehnbarkeit der Aorta festgestellt werden kann, da hauptsächlich diese Größen Einfluß auf die Amplitude und die Form des Signals haben.

Wenn ein Mensch oder ein Tier in ein statisches Magnetfeld gebracht wird, z. B. in einen Magneten für die Bildgebung bei Magnetkemspinresonanz, so entsteht bei der Ableitung von Potentialen z. B. an der Körperoberfläche ein typisches elektrisches Signal. Man findet dieses im Extremitätenelektrokardiogramm 40 und in Ableitungen vom Thorax (Brustkorb) oder von anderen Körperteilen. Beim Elektrokardiogramm ist es zeitlich unmittelbar nach dem QRS-Komplex bis zur T-Welle zu beobachten (siehe Fig.1). Dieses nur im Magnetfeld entstehende Signal wird durch die Ausströmung des Blutes aus der Herzkammer in das Gefäßsystem verursacht. Durch körperliche Anstrengung kann dieses Signal sowohl in der Amplitude als auch in der Form verändert werden, da sich auch der Bfutausstoß nach Geschwindigkeitsprofil und Volumen 45 ändert.

Die elektrische Potentialdifferenz ist somit Wirkung eines elektrischen Strömungsfeldes, das durch die Blutströmung bei Anwesenheit eines Magnetfeldes erzeugt wird. Diese elektrische Potentialdifferenz hängt neben anderen Einflußgrößen auch von der Geschwindigkeitsverteilung in der Aorta, dem Aortadurchmesser u.s.w. ab. Die Dehnbarkeit der Aorta geht ebenfalls in die Signalgröße und bzw. -form ein, da bei so körperlicher Anstrengung der Auswurf von 8lut vergrößert wird und die Strömungsgeschwindigkeit wesentlich vom Windkesseleffekt abhängt.

Weiters hängt die Strömungsgeschwindigkeit und das Schlagvolumen auch von der Kontraktionsfähigkeit des Herzens ab.

Mit den obigen Tatsachen können Rückschlüsse auf den Zustand des Systems Herzleistung, Aortadeh-55 nung und Gefäßwiderstand gezogen werden.

Von Vorteil ist, wenn in einer anderen Ausgestaltung das magnetische Feld sinus- oder rechteckförmig und beispielsweise frequenzmoduliert ist. Dadurch ist eine Unterscheidung des zu erfassenden Signals von anderen auftretenden Signalen möglich. 2

Claims

AT 399 646 B Als Anordnung zur Durchführung des Verfahrens kann ein an sich bekanntes Elektrokardiogramm Registriergerät vorgesehen sein, welches mit einer ein magnetisches Feld erzeugenden Vorrichtung zu einer kompakten Einheit zusammengefügt ist. Von Vorteil ist, daS dem Elektrokardiogramm Registriergerät ein Filter und/oder Differenzbildner zur Eliminierung des EKG-Signals nachgeschaltet ist. Das Filter, sowie der Differenzbildner dienen dazu, um ein eindeutiges strömungskorreliertes Signal zu erhalten, wobei das Filter zur Herstellung des niederfrequenten Strömungssignals und der Differenzbildner zur Eliminierung des EKG-Signals dient. Nach einer Ausgestaltung der Anordnung ist an dem Filter und/oder Differenzbildner ein Integrator nachgeschaltet. Der Integrator erzeugt aus dem strömungskorrellerten ein schlagvolumenkorreliertes Signal. Eventuell kann auch ein Ergometer zur Anordnung hinzugefügt werden, um die Abhängigkeit der Amplitude und ihrer Form von definierter Leistung zu ermitteln. Ferner ist eine umfangreiche Datenerfassung und -auswertung notwendig, um relativ oder vielleicht auch absolut nach Kalibratlon die gewünschten Parameter aus Kurvenform und Amplitude des Signals, sowie dessen Veränderung unter Belastung zu bestimmen. Günstig ist es auch eine Datenbank aufzubauen, um die erfaßten Daten durch Vergleich mit Normwerten durchführen zu können. An Hand von zwei Fig. wird die Erfindung nun noch näher erläutert. In Fig. 1 ist strichliert ein QRS-Komplex 6, sowie das mit der erfindungsgemäßen Einrichtung aufnehmbare Strömungssignal 7 dargestellt. Die Fig. 2 zeigt eine mögliche Anbringung von drei Aufnehmern 8 bei einem menschlichen Organismus 1, welche hier an je einem Arm und einem Bein befestigt sind. Ein magnetisches Feld 5 mit der Induktion B wird von einer Vorrichtung 12 erzeugt und wirkt auf den menschlichen Organismus 1 ein. Die Signale der einzelnen Aufnehmer 8 werden einem Elektrokardiogramm Registriergerät 9 oder einem Mehrkanaloszillographen zugeführt, wobei die zwischen jeweils zwei Aufnehmern 8 auftretenden elektrischen Potentialdifferenzen maßgebend sind. An das Elektrokardiogramm Registriergerät 9 ist das Filter 10 und/oder der Differenzbildner angeschlossen. Dieses Filter 10 ist weiters auch noch mit der Vorrichtung 12 zur Magnetfeiderzeugung verbunden. Dem Filter 10 ist noch ein Integrator 11 nachgeschaltet, welcher aus dem strömungskorrelierten Signal ein schlagvolumenkorreliertes Signal erzeugt. Aus der Amplitude und der Kurvenform des Integratorausgangssignales kann nun ein Arzt auf den Zustand des Blutkreisjaufsystemes schließen. Mit dem Elektrokardiogramm Registriergerät 9 kann natürlich nicht nur ein einziges Blutströmungssignal, sondern auch eine ganze Schar aufgenommen werden. Patentansprüche 1. Einrichtung zur Erfassung des Durchflusses des Blutgefäßsystems bzw. Teile davon, bei einem menschlichen oder tierischen Organismus, dadurch gekennzeichnet, daß an dem eine Gleich- oder Wechselmagnetfeld (5) ausgesetztem Organismus (1) über mindestens zwei verletzungsfrei anordenbare Aufnehmer (8) die Potentialdifferenz, die von der Lorenz-Kraft, die auf die Ladungsträger im Blut wirkt erzeugt wird, zwischen den Aufnehmern (8) in Form eines strömungskorrelierten Signales (7) erfaßbar ist, wobei ein Aufzeichnungsgerät, vorzugsweise ein Elektrokardiogramm Registriergerät, zur Aufzeichnung der gemessenen Signale vorgesehen ist und daß weiters ein Integrator vorgesehen ist, der aus dem strömungskorrelierten Signal ein schlagvolumenkorreliertes Signal erzeugt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld (5) sinus- oder rechteckförmig und beispielsweise frequenzmoduliert ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektrokardiogramm Registriergerät (9) ein Filter (10) und/oder Differenzbildner zur Eliminierung des EKG-Signals nachgeschaltet ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 3