DE102005059435A1

DE102005059435A1 - Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung

Info

Publication number: DE102005059435A1
Application number: DE102005059435A
Authority: DE
Inventors: Franz LÄRMER; Gerd Lorenz; Michael Stumber; Dick Scholten; Christian Mäurer; Julia Patzelt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2007-06-14
Also published as: US20070142730A1; FR2894450A1; FR2894450B1

Abstract

Zur Messung und Überwachung des Blutdrucks wird eine Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung mit einer Einrichtung zum Erfassen von Blutdruckwerten und einem Beschleunigungssensor (14), insbesondere einem zwei- oder dreiachsigen Beschleunigungssensor (14) zum Erfassen von Bewegungen vorgeschlagen. Mit den mit dem Beschleunigungssensor (14) ermittelten Bewegungsdaten werden aus den gemessenen Blutdruckwerten mit Hilfe einer Signalverarbeitung (16) Bewegungsartefakte herausgerechnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung mit einer Einrichtung zum Erfassen von Blutdruckwerten und einem Beschleunigungssensor, insbesondere einem zwei- oder dreiachsigen Beschleunigungssensor zum Erfassen von Bewegungen sowie ein Verfahren zur nichtinvasiven Blutdruckmessung wobei mit einer Einrichtung zum Erfassen von Blutdruckwerten ein Blutdruckwert erfasst wird.

Zur Messung und Überwachung des Blutdrucks unterschiedet man zwischen den nichtinvasiven und den invasiven Messverfahren. Bei der invasiven Technik wird dem Patienten ein Katheter in einer großen Arterie gelegt. Ein durch den Druck des Blutes komprimiertes Übertragungsmedium, wie etwa eine physiologische Kochsalzlösung drückt gegen einen Druckwandler, der dann Signale erzeugt, die zu dem Druck proportional sind. Das invasive Verfahren erfordert somit allerdings einen körperlichen Eingriff sowie intakte Arterien.

Insbesondere zur gelegentlichen Kontrolle des Blutdrucks wird daher auf die nichtinvasive Technik zurückgegriffen. Die hierzu eingesetzten Verfahren und Geräte können darauf beruhen, dass durch äußeren Druck, der Blutfluss zunächst unterbunden wird. Anschließend wird der Druck dann solange reduziert, bis der systolische Blutdruck den äußeren Druck überwindet. Der äußere Druck wird dann weiter reduziert, bis der Blutfluss zu keinem Zeitpunkt mehr unterbrochen ist und damit der diastolische Blutdruck erreicht bzw. unterschritten ist. Der äußere Druck und dessen Variation kann beispielsweise durch Anlegen einer Druckmanschette an eine Extremität erzeugt werden. Zur Ermittlung der Blutdruckwerte wird ein Schallaufnehmer, wie etwa ein Stethoskop oder ein Mikrofon in der Nähe der zugedrückten Arterie angebracht. Dabei wird zunächst noch kein Geräusch wahrgenommen. Wenn der äußere Druck reduziert wird, wird beim erreichen des systolischen Blutdrucks ein leises Geräusch bemerkbar, welches als Korotkoff-Geräusch bezeichnet wird. Dieses Geräusch wird nun bei weiterer Reduzierung des äußeren Drucks immer lauter, bis es anschließend wieder schwächer wird und dann ganz verschwindet. Beim Verschwinden ist der diastolische Blutdruckwert erreicht. Das Verfahren ist allerdings mit Messungenauigkeiten behaftet, die durch die akustisch schwierig exakt wahrzunehmenden Punkte des ersten Auftretens und des Verschwindens des Korotkoff-Geräusches verursacht werden.

Um diese zu vermeiden wird in den letzten Jahren, wie etwa in der EP 0 642 760 B1 beschrieben, bei Blutdruckmessgeräten das so genannte oszillometrische Verfahren eingesetzt, bei dem der Blutdruck direkt aus den Variationen im Manschettendruck berechnet wird. Bei diesem Verfahren werden die Pulswellen, die dem erfassten Manschettendruck überlagert sind so extrahiert, dass die Amplituden der Pulswellen abgeleitet werden. Die Drücke, an den Punkten, an denen die Pulswellenamplitude maximal ist, an dem die Amplitude ein vorbestimmter Anteil des Maximalwertes an der Seite des höheren Drucks des Maximums ist und an dem die Amplitude ein vorbestimmter Anteil des Maximaldruckes an der Seite des niedrigeren Druckes des Maximums ist werden entsprechend als der mittlere Blutdruck, der systolische Blutdruck und der diastolische Blutdruck bestimmt.

Allgemein erfolgt diese Messung heute oftmals mit Hilfe so genannter Blutdruckcomputer. Ein derartiges Blutdruckmessgerät, das als elektronisches Armband-Blutdruckmessgerät ausgeführt ist, ist beispielsweise aus der DE 202 19 565 U1 bekannt.

Ausgehend von der Tatsache, dass bei höherem Blutdruck die Arterienwände stärker gedehnt werden und damit die Gefäßelastizität abnimmt können auch andere nichtinvasive Verfahren zur Anwendung kommen. Denn mit der Änderung der Gefäßelastizität in Abhängigkeit vom vorliegenden Blutdruck ändert sich auch die so genannte Pulstransitzeit in Abhängigkeit vom Blutdruck, sodass durch Messung der Pulstransitzeit auf den vorliegenden Blutdruck des Patienten geschlossen werden kann. Zur Bestimmung der Pulstransitzeit müssen generell zwei simultane kardiovaskuläre Größen gemessen werden. Hierzu können beispielsweise an einem Arterienast an zwei unterschiedlichen Stellen kontinuierlich Pulswellen erfasst werden. Der Zeitversatz dieser Pulswellen entspricht dann der Pulstransitzeit. Eine andere Möglichkeit liegt in der simultanen Erfassung der Herzaktivität und einer Pulswelle. Damit kann die Laufzeit der Pulswelle vom Herzen bis zur Pulswellenregistrierstelle bestimmt werden, die zumeist peripher, etwa an einem Finger angeordnet ist.

Zur Ermittlung der Herzaktivität bietet sich das EKG an, allerdings können auch Herztöne oder andere geeignete Größen erfasst werden. An der peripheren Registrierstelle kann der Blutfluss mit Hilfe verschiedener Methoden erfasst werden. Insbesondere kann die Messung photometrisch, etwa mit Hilfe eines Pulsoximeters, per Impedanzmessung, plethysmographisch oder mit Hilfe eines Dopplerverfahrens erfolgen. Wesentlich bei der Auswahl des Verfahrens ist, dass eine hinreichend genaue Ermittlung der Laufzeit der Pulswelle möglich ist.

Die Messergebnisse der bekannten Geräte sind allerdings anfällig gegenüber Bewegungen und Vibrationen, die während der Messung auftreten und diese stören können. Oftmals werden diese Störungen als Puls interpretiert und führen somit zu einer Verfälschung der Messergebnisse. Solche Störungen treten vermehrt im Rettungsdiensteinsatz auf da hier Umgebungsgeräusche bei auskultatorischer Messung und Bewegungen des Patienten unvermeidbar sind und so genannte Bewegungsartefak ten hervorrufen. Bewegungsartefakte können eine Messung erheblich verfälschen. Insbesondere dann, wenn das Blutdruckmessgerät während der Druckmessung nicht ruhig gehalten werden kann treten solche Bewegungsartefakte auf. Neben dem bereits erwähnten Rettungsdienst liegen die Gründe hierfür in dyskinetischen Bewegungsstörungen des Patienten wie etwa bei Parkinson oder Chorea Patienten. Unruhe des Benutzers oder Fehlbedienungen, die häufig bei älteren Patienten auftreten, tragen ebenfalls zum Auftreten von Bewegungsartefakten bei. Dies führt oft dazu, dass lediglich der systolsische Blutdruck messbar ist und eine weitergehende Messung am Patienten nicht möglich ist oder das Gerät die auftretenden Artefakte als Korotkoff-Geräusch interpretiert und letztlich falsche Blutdruckwerte liefert.

Um Störungen bei der Messung zu vermeiden ist beispielsweise aus der DE 199 02 044 A1 bekannt, eine Vorrichtung zur nicht invasiven Blutdruckmessung mit durch spezielle Konstruktionen, wie dem Anbringen eines Hybridkabels so zu verbessern, dass Fehlmessungen korrigiert werden können.

Weiterhin ist aus der DE 20 2004 007 139 U1 bekannt, zur richtigen Positionierung des Blutdruckmessers einen dreiachsigen Beschleunigungssensor einzusetzen. Die Positionsdaten des dreiachsigen Beschleunigungssensors werden an einen Mikroprozessor übermittelt, der dann die Positionsdaten auswertet und insbesondere durch einen Vergleich feststellt, ob der Blutdruckmesser richtig positioniert ist. Ist dies nicht der Fall, wird der Patient durch einen Warnton auf die Fehlstellung hingewiesen. Die Fehler, die durch Vibrationen oder Bewegungen auftreten, können damit allerdings nicht korrigiert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung vorzuschlagen, mit der es möglich ist, die Messgenauigkeit trotz der Bewegungsstörungen zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Im Hinblick auf das Verfahren liegt die Lösung der Aufgabe in einem Verfahren zur nichtinvasiven Blutdruckmessung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10.

Gemäß der Erfindung wird also zunächst nichtinvasiv der Blutdruck eines Patienten erfasst. Beispielsweise kann hierzu mit einer Manschette ein äußerer Druck bevorzugt an eine Extremität des Patienten angelegt werden. Dieser an der Manschette anliegende Druck wird mit einem Druckerfassungsmittel kontinuierlich oder periodisch erfasst, während der äußere Druck reduziert wird. Dabei liegt der an der Manschette anliegende Druck unter dem Einfluss von Pulswellen.

In einem weiteren Beispiel der nichtinvasiven Blutdruckmessung kann der Blutdruck durch die Messung der Pulstransitzeit, etwa über den Einsatz eines EKG-Gerätes und eines peripheren Sensors erfolgen. Der periphere Sensor kann dabei auf einer photometrischen Messung wie etwa einem Pulsoximeter, auf einer Impedanzmessung, einer plethysmographischen Messung oder einem Dopplerverfahren beruhen. Grundsätzlich können für die erfindungsgemäße Blutdruckmessung auch alle anderen nichtinvasiven Verfahren eingesetzt werden. In allen Fällen ist allerdings weiterhin ein Beschleunigungssensor, insbesondere ein zwei- oder dreiachsiger Beschleunigungssensor zum Erfassen von Bewegungen vorgesehen. Mit einer elektronischen Signalverarbeitung werden aus den gemessenen Blutdruckwerten und den gemessenen Bewegungssignalen des Beschleunigungssensors korrigierte Blutdruckwerte ermittelt. Damit wird die Bewegung während der Messung berücksichtigt und es können Bewegungsartefakte ausgeschlossen oder zumindest vermindert werden.

Als elektronische Signalverarbeitung kann als einfache Realisierungsform ein analog arbeitender Operationsverstärker, der beispielsweise als Differenzverstärker ausgeführt ist, einge setzt werden. Aufwändigere Formen umfassen beispielsweise digitale Signalverarbeitungen, Mikrocontroller und ähnliches.

Der Beschleunigungssensor kann als ein-, zwei-, oder dreiachsiger Beschleunigungssensor ausgeführt sein und an oder in der Manschette vorgesehen werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung ermöglichte es, korrekte Blutdruckmessung selbst bei aktiver oder passiver Bewegung des Patienten und auch im Notfalleinsatz zu ermitteln. Bewegungsartefakte, die fälschlicherweise als Puls interpretiert werden könnten, werden durch die Signalverarbeitung herausgefiltert.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur nichtinvasiven Blutdruckmessung wird der Blutdruck mit einer Einrichtung zum nichtinvasiven Erfassen von Blutdruckwerten erfasst. Mit einem Beschleunigungssensor wird weiterhin eine mögliche Bewegung während der Blutdruckmessung erfasst und daraus werden Bewegungssignale erzeugt. Die Bewegungssignale und die erfassten Blutdruckwerte werden in einer Signalverarbeitung so verarbeitet, dass korrigierte Blutdruckwerte ermittelt werden, die eine Bewegung während der Messung berücksichtigen.

Neben der Messung der Blutdruckwerte mit einer Manschette kann auch ein anderes nichtinvasives Blutdruckmessverfahren eingesetzt werden. Insbesondere kann ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem die Pulstransitzeit zur Ermittlung des Blutdrucks erfasst wird. Die Blutdruckwerte können hierbei beispielsweise mit einem EKG-Messgerät und einem peripheren Sensor erfasst werden. Durch die gleichzeitige Messung des peripheren Blutflusses insbesondere unter Verwendung eines photometrischen Verfahrens, einer Impedanzmessung, eines plethysmographischen Verfahrens oder eines Dopplerverfahrens kann die Pulstransitzeit ermittelt werden, aus der sich die Blutdruckwerte ableiten lassen.

Weitere Vorteile und Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung der Figuren. Es zeigen:

1: eine perspektivische schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung,

2: eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs der Laufzeitmethode,

3: eine schematisch den Ablauf der Korrektur der Blutdruckmessung mit einer Manschette,

4: eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs der Laufzeitmethode.

Im Folgenden wird die Erfindung am Beispiel einer Manschettenblutdruckmessung näher erläutert. Allerdings ist die Manschettenblutdruckmessung dabei lediglich als ein Beispiel für eine nichtinvasive Blutdruckmessung anzusehen und diesbezüglich nicht beschränkend zu verstehen. Denn grundsätzlich kann der Blutdruck auch, wie bereits beschrieben über andere nichtinvasive Verfahren, insbesondere über eines der bereits beschriebenen Pulstransitzeitmessungs-Verfahren erfolgen.

1 zeigt schematisch eine Blutdruckmesseinrichtung 18, die eine Manschette 10 zum Erzeugen eines äußeren Drucks aufweist. Die Manschette 10 wird um eine Extremität des Patienten gewickelt und ist mit einem pneumatischen System gekoppelt, sodass mit ihr ein Druck auf ein Blutgefäß des Patienten erzeugt werden kann, der so hoch ist, dass der Blutdurchfluss durch das Gefäß unterbrochen wird. Mit Hilfe eines Druckerfassungsmittels 12, etwa einem Drucksensor, der an der Manschette angebracht oder separat vorgesehen sein kann, wird der Manschettendruck erfasst und in ein elektrisches Signal gewandelt. Weiterhin ist ein Beschleunigungssensor 14 vorge sehen, der in oder an der Manschette 10 vorgesehen sein kann. Der Beschleunigungssensor 14 ist dabei ein- oder mehrachsig ausgeführt. Mit ihm können Bewegungen des Patienten erfasst werden. Die Bewegungssignale werden ebenso wie die Signale des Druckerfassungsmittels 12 einer Signalverarbeitung 16 zugeführt. In der Signalverarbeitung 16 können dann aus den gemessenen Drucksignalen die Bewegungsartefakte herausgerechnet werden, sodass ein um die Bewegung korrigierter Blutdruckwert ermittelt werden kann. Die Signalübertragung kann mit Kabeln oder auch kabellos etwa über IR oder Funk erfolgen.

Die Blutdruckmesseinrichtung 18 ist zwar schematisch anhand einer Manschette 10, einem Druckerfassungsmittel 12 und einer Bedienerkonsole (nicht dargestellt) schematisch beschrieben, die jeweils voneinander getrennt sind. Allerdings kann das Blutdruckmessgerät 18 auch als so genanntes Handgelenkdruckmessgerät ausgeführt sein, wie etwa in der DE 202 19 565 U1 beschrieben. Auch in solchen Geräten kann der Beschleunigungssensor 14 an der am Handgelenkdruckmessgerät angesetzten Druckmanschette angebracht oder in diese integriert und geeignet mit einer Signalverarbeitung kombiniert werden.

Wird die Blutdruckmessung auf Basis des Pulstransitzeitverfahrens durchgeführt, so kann der Beschleunigungssensor 14 beispielsweise am oder im EKG-Messgerät angeordnet werden. Ebenso kann der Beschleunigungssensor 14 am oder im peripheren Sensor angeordnet werden.

Der grundsätzliche Verfahrensablauf bei der Laufzeitmethode ist in 2 dargestellt. Dabei zeigt 2a das Prinzip der Laufzeitmessung mit zwei peripheren Sensoren A und B, bei dem die Laufzeit eines Pulssignals 20 zwischen den peripheren Sensoren A und B gemessen und von dieser Zeit auf den Blutdruck geschlossen wird. Als Sensoren können insbesondere Pulsoximeter oder Plethymographen verwendet werden. Jeder der Sensoren A und B kann einen Beschleunigungssensor 14 aufwei sen, mit dessen Hilfe Bewegungen während der Messung erfasst werden können.

In 2b ist eine Prinzipdarstellung der Laufzeitmethode unter Verwendung eines zentralen Sensors Z, etwa einem EKG oder einem Schallsensor dargestellt, der direkt die Herztöne erfasst. Bei diesem Verfahren wird die Laufzeit zwischen dem zentralen Sensor Z und einem peripheren Sensor und daraus der vorliegende Blutdruckwert bestimmt. Am zentralen Sensor Z, wie auch am peripheren Sensor B kann der Beschleunigungssensor 14 vorgesehen sein.

3 zeigt schematisch den Ablauf der Korrektur der Blutdruckmessung, die mit einer Manschette und einem vorgesehenen Beschleunigungssensor durchgeführt wird. Dabei liefert der Beschleunigungssensor für jede seiner Messachsen a_x, a_y und a_z Signale 22, 24 und 26, die in einer Signalverarbeitungseinrichtung 28 additiv zusammengefasst werden. Das Signal 30 des peripheren Sensors B, also insbesondere die Pulskurve oder die oszillometrische Kurve wird dann mit dem erhaltenen additiven Signal in der Einrichtung 32 subtraktiv verarbeitet, sodass ein korrigiertes Signal 34 entsteht.

4 zeigt schematisch den Ablauf der Korrektur der Blutdruckmessung beim Einsatz der Laufzeitmethode mit zentralem Sensor Z. Die Signale eines dreiachsigen Beschleunigungssensors 36, 38, 40 für die drei Achsen a_x, a_y und a_z werden einer Signalverarbeitungseinrichtung 42 zugeführt, in der eine Summierung der Signale des Beschleunigungssensors durchgeführt wird. Über eine Filterung des Signals und nach Differenzenbildung mit dem Signal 48 des zentralen Sensors, insbesondere dem EKG, wird ein um Beschleunigungsartefakte bereinigtes Korrektursignal 46 erzeugt. Dabei kann zur Verbesserung des Signals nach der Signalverarbeitungseinrichtung 42 ein Operationsverstärker 44 vorgesehen werden.

Claims

Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung mit einer Einrichtung zum Erfassen von Blutdruckwerten und einem Beschleunigungssensor (14), insbesondere einem zwei- oder dreiachsigen Beschleunigungssensor (14) zum Erfassen von Bewegungen dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Signalverarbeitung (16) vorgesehen, ist, die so ausgeführt ist, dass mit ihr aus dem erfassten Blutdruckwerten und den erfassten Bewegungssignalen des Beschleunigungssensors (14) korrigierte Blutdruckwerte ermittelt werden können.
Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor zum Erfassen von Bewegungen der Einrichtung zum Erfassen von Blutdruckwerten dient.
Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Signalverarbeitung (16) einen Operationsverstärker, insbesondere einen Differenzverstärker aufweist.
Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Signalverarbeitung (16) eine digitale Signalverarbeitung, insbesondere einen Mikrocontroller aufweist.
Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erfassen der Blutdruckwerte eine Manschette (10) und Druckerfassungsmittel (12) zum Er fassen des an der Manschette (10) anliegenden Drucks unter dem Einfluss von Pulswellen aufweist und der Beschleunigungssensor (14) in die Manschette (10) integriert ist.
Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erfassen der Blutdruckwerte eine Manschette (12) und Druckerfassungsmittel (12) zum Erfassen des an der Manschette (10) anliegenden Drucks unter dem Einfluss von Pulswellen aufweist und der Beschleunigungssensor (14) an der Manschette (10) angeordnet ist.
Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erfassen der Blutdruckwerte eine Einrichtung zum Erfassen der Pulstransitzeit umfasst.
Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erfassen der Blutdruckwerte ein EKG-Gerät und einen peripheren Sensor, insbesondere ein Pulsoximeter umfasst.
Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (14) am oder im EKG-Messgerät angeordnet ist.
Vorrichtung zur nichtinvasiven Blutdruckmessung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleuni gungssensor (14) am oder im peripheren Sensor angeordnet ist.
Verfahren zur nichtinvasiven Blutdruckmessung wobei mit einer Einrichtung zum Erfassen von Blutdruckwerten ein Blutdruckwert erfasst wird dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Beschleunigungssensor (14) Bewegungen erfasst und daraus Bewegungssignale erzeugt werden und die Bewegungssignale und die erfassten Blutdruckwerte in einer Signalverarbeitung (16) so verarbeitet werden, dass korrigierte Blutdruckwerte ermittelt werden.
Verfahren zur nichtinvasiven Blutdruckmessung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Blutdruckwerte mit einer Blutdruckmesseinrichtung (18) ermittelt werden, wobei mit einer Manschette (10) ein äußerer Druck angelegt und verringert und der an der Manschette (10) anliegende Druck mit einem Druckerfassungsmittel (12) unter dem Einfluss von Pulswellen erfasst wird.
Verfahren zur nichtinvasiven Blutdruckmessung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Blutdruckwerte mit Hilfe der Methode der Pulstransitzeit ermittelt werden.
Verfahren zur nichtinvasiven Blutdruckmessung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Blutdruckwerte mit einem EKG-Messgerät und der Messung des peripheren Blutflusses insbesondere unter Verwendung eines photometrischen Verfahrens, einer Impedanzmessung, eines plethysmographischen Verfahrens oder eines Dopplerverfahrens ermittelt werden.