DE102006026126A1 - Fractional oxygen saturation monitoring and pathological changes detection method for patient`s cardiovascular circulation system, involves evaluating photoplethysmogram signals, and deriving parameters interpreted for doctor from signals - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Multisensor zur nichtinvasiven Überwachung der fraktionellen Sauerstoffsättigung und Detektion pathologischer Veränderungen im Herzkreislaufsystem.The The invention relates to a method and a multisensor for non-invasive monitoring fractional oxygen saturation and detection of pathological changes in the cardiovascular system.
In den Industrieländern sind Erkrankungen des Herzkreislaufsystems mitunter die häufigste Todesursache. Ein Mangel an Sauerstoffversorgung kann unter anderem in Notfällen aufgrund verschiedener Ursachen schnell auftreten und bereits in kurzer Zeit den Tod unter anderem von Gehirnzellen verursachen. Daher ist die rasche Erkennung von Störungen in der Sauerstoffaufnahme und der Sauerstoffverteilung im Körper besonders in der Notfall- und Intensivmedizin von großer Bedeutung.In the industrialized countries diseases of the cardiovascular system are sometimes the most common Cause of death. A lack of oxygenation can, among other things in case of emergency due to various causes occur quickly and already in a short time cause death among other brain cells. Therefore, the rapid detection of disturbances in oxygen uptake and the oxygen distribution in the body especially in the emergency and Intensive care of great Importance.
Eine allgemeine Verminderung der Hämoglobinkonzentration kann dabei zur Anämie führen. Allgemeine Müdigkeit, eingeschränkte körperliche Leistungsfähigkeit, Atemnot und Herzklopfen bei Belastung, Kopfschmerzen und Konzentrationsstörungen treten dabei als Symptome auf. Zur Diagnose einer Anämie kann die Hämoglobinkonzentration bis zum heutigen Tag nur invasiv gemessen werden, was mit einer hohen Belastung für die Patienten und das Personal verbunden ist. Zudem liegen Ergebnisse einer solchen Messung stets nur mit einer Zeitverzögerung vor, so dass ein kontinuierliches Monitoring bislang nicht möglich ist.A general reduction in hemoglobin concentration can cause anemia to lead. General Fatigue, limited physical ability, Shortness of breath and palpitations occur under stress, headache and difficulty concentrating doing so as symptoms. The hemoglobin concentration can be used to diagnose anemia To date, only invasively measured, what with a high load for the patients and the staff is connected. There are also results such a measurement always only with a time delay, so that a continuous monitoring is not possible so far.
Durch kleine Störungen wie etwa der Erwärmung der verwendeten Lichtquellen und durch rechnerische Näherungen werden die Ergebnisse schnell unbrauchbar.By small disturbances like the warming the light sources used and by computational approximations The results quickly become unusable.
Zur
Bestimmung des Blutsauerstoffs werden üblicherweise Pulsoximeter verwendet,
mit denen auch ein Monitoring der Sauerstoffsättigung des Hämoglobins
möglich
ist. Nach dem Lambert-Beer-Gesetz fällt das transmittierte Licht
durch eine mit der Lichtintensität
I0 durchstrahlten Probe, exponentiell mit
der Probedicke d und der Absorptivität der Probe μa,
die sich aus der Konzentration der Probe c und ihrem Extinktionskoeffizient ε wie folgt
ergibt:
Mit dem Pulsoximeter wird die funktionelle Sauerstoffsättigung berechnet, d.h. nur die oxygenierten und reduzierten Hämoglobine werden berücksichtigt. Die fraktionelle Sauerstoffsättigung, welche das Verhältnis der Konzentration des oxygenierten Hämoglobins zu der Gesamtkonzentration aller Hämoglobinkomponenten, nämlich oxygeniertes Hämoglobin O2Hb, reduziertes Hämoglobin Hb, Carboxyhämoglobin COHb und Methämoglobin Met-Hb, darstellt, kann mit dem Pulsoximeter nicht ermittelt werden. Das Carboxyhämoglobin, das durch Kohlenmonoxidvergiftung entsteht, oder Methämoglobin, das bei Einwirkung von Oxidationsmitteln auf Hämoglobin entsteht, werden nicht betrachtet. Diese beiden Hämoglobinformen sind jedoch nicht mehr zum Sauerstofftransport fähig und verfälschen somit den ermittelten Wert für die Sauerstoffsättigung. Das kann im Besonderen bei Carboxyhämoglobin schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben.With the pulse oximeter the functional oxygen saturation is calculated, ie only the oxygenated and reduced hemoglobins are taken into account. The fractional oxygen saturation, which represents the ratio of the concentration of oxygenated hemoglobin to the total concentration of all hemoglobin components, namely oxygenated hemoglobin O 2 Hb, reduced hemoglobin Hb, carboxyhemoglobin COHb and methemoglobin Met-Hb, can not be determined with the pulse oximeter. The carboxyhemoglobin produced by carbon monoxide poisoning or methaemoglobin resulting from the action of oxidants on hemoglobin is not considered. However, these two forms of hemoglobin are no longer capable of transporting oxygen and thus falsify the determined value for the oxygen saturation. In particular, this can have serious health consequences for carboxyhemoglobin.
Außer dem Pulsoximeter sind keine weiteren Geräte zur Überwachung der Sauerstoffsättigung bekannt. Bei den entwickelten Methoden zu den nichtinvasiven Messungen werden viele Vereinfachungen verwendet, um die Messungen für ein Monitoring einsetzbar zu machen. Dies bedeutet jedoch zugleich, dass ein einfacher Einsatz der detektierten Signale in den Berechnungen zu einem verfälschten Lösungsansatz führt. Der dabei verursachte Fehler lässt sich zu einem späteren Zeitpunkt nicht mehr beheben.Furthermore Pulse oximeters are not other devices for monitoring oxygen saturation known. In the developed methods for non-invasive measurements Many simplifications are used to make the measurements for monitoring to be used. At the same time, however, this means that one simple Use of the detected signals in the calculations to a falsified approach leads. The error caused thereby leaves to a later Do not fix the time.
Da die Sauerstoffsättigung und die Hämoglobinkonzentration sowie andere Blutinhalte eine bedeutende Rolle spielen, sollen sie bei der Analyse von den anderen physikalischen Parametern wie beim Plethysmogramm und Herzratenvariabilität bei der Herzkreislaufdiagnose berücksichtigt werden. Bei den bisherigen Entwicklungen werden Messungen einer dieser Größen jeweils nur an einem bestimmten Ort durchgeführt. Die Abhängigkeit der Messungen von dem Ort und von den anderen Größen werden nicht berücksichtigt, was zu einer irrtümlichen Beurteilung der physiologischen Änderungen führen kann.There the oxygen saturation and the hemoglobin concentration as well as other blood contents play a significant role, they should in the analysis of the other physical parameters such as Plethysmogram and heart rate variability in cardiovascular diagnosis considered become. In the previous developments, measurements of a each of these sizes performed only at a certain place. The dependence the measurements of the location and of the other sizes are not considered, what a mistake Assessment of physiological changes may result.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur nichtinvasiven Detektion pathologischer Veränderungen im Herz-Kreislauf-System sowie von Durchblutungsstörungen zu schaffen, welches ein Monitoring des Patienten erlaubt und für diesen bei der Untersuchung möglichst wenig Unangenehm ist.Of the Invention is therefore based on the object, a device for Noninvasive detection of pathological changes in the cardiovascular system as well as circulatory disorders to provide, which allows a monitoring of the patient and for this as little as possible during the examination Unpleasant.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs sowie durch den Multisensor gemäß dem nebengeordneten Anspruch 8. Weitere sinnvolle Ausgestaltungen können den Unteransprüchen entnommen werden.Is solved this object by the method according to the features of the main claim as well as by the multisensor according to the sibling Claim 8. Further useful embodiments can be taken from the subclaims become.
Erfindungsgemäß wird ein Multisensor zur Detektion pathologischer Veränderungen im Herz-Kreislauf-System sowie von Durchblutungsstörungen eingesetzt, mithilfe dessen eine Mehrzahl von Photoplethysmogrammsignalen (PPG-Signalen) gleichzeitig erfassbar sind. Deren Auswertung erfolgt über eine mit den Sensoren signalverbundene Recheneinheit, welche die Signale der Sensoren in Diagnoseparameter umarbeitet, wie sie von Ärzten lesbar sind. Da die menschlichen physiologischen Parameter nicht voneinander unabhängig sind, ist es von großer Bedeutung, bei der Diagnose möglichst viele Parameter gleichzeitig zu messen, um eine effektive und genaue Diagnose zu gewährleisten. Um den Herz- und Blutgewebezustand zu untersuchen sind nicht nur Herzfrequenz, Sauerstoffsättigung oder EKG-Ableitungen von Bedeutung, sondern auch unter anderem die Messung des Blutdrucks, eine Bestimmung der Blutinhaltstoffe und die Funktion der Steuerung des Herz-Kreislauf-Systems über Sympathikus und Parasympathikus. Eine einfache, nichtinvasive Methode zur Messung dieser Nervenaktivitäten kann mit der Messung der Herzraten- und Blutdruckvariabilität erreicht werden, indem eine Diagnose mit sichtbarem bzw. nahinfrarotem Licht durchgeführt wird. Im Vordergrund dieser Messungen steht die Überwachung der fraktionellen Sauerstoffsättigung und der Hämoglobinkonzentrationen, sowie der Herzfrequenz, des Blutdrucks, der Temperatur und der Herzfrequenzvariabilität zur Detektion von Pathologien. Die Messungen sind aufgrund der optischen Sensoren nichtinvasiv und können für längere Zeit ohne Nebenwirkungen zur Überwachung eingesetzt werden.According to the invention, a multisensor is used for the detection of pathological changes in the cardiovascular system as well as circulatory disorders, by means of which a plurality of photoplethysmogram (PPG) signals can be recorded simultaneously. Their evaluation is carried out via a signal-connected Re with the sensors unit, which processes the signals of the sensors into diagnostic parameters, as they are read by doctors. Since human physiological parameters are not independent of one another, it is important to measure as many parameters as possible at the same time in order to ensure effective and accurate diagnosis. Not only heart rate, oxygen saturation or ECG recordings are important to investigate heart and blood tissue status, but also measurement of blood pressure, determination of blood constituents and the function of controlling the cardiovascular system via the sympathetic and parasympathetic nerves. A simple, non-invasive method of measuring these nerve activities can be achieved by measuring heart rate and blood pressure variability by performing a visible or near-infrared light diagnosis. The focus of these measurements is the monitoring of fractional oxygen saturation and hemoglobin concentrations as well as heart rate, blood pressure, temperature and heart rate variability for the detection of pathologies. The measurements are non-invasive due to the optical sensors and can be used for a long time without any side effects for monitoring.
Mit Vorteil ist eine Messung der genannten Körperparameter gleichzeitig an mehreren Körperstellen eines Patienten ermöglicht. Hierzu weist ein Multisensor eine Mehrzahl von Sensoren auf, so dass verschiedene Körperstellen gleichzeitig mit einem Körpersensor beaufschlagt werden können.With Advantage is a measurement of the body parameters mentioned at the same time at several parts of the body of a patient. For this purpose, a multi-sensor has a plurality of sensors, so that different body parts simultaneously with a body sensor can be applied.
Flankierend wird zu der Erfassung von Messwerten, beispielsweise während des Patientenmonitorings, die Körpertemperatur des Patienten kontinuierlich erfasst und dem Multisensor als Parameter zugeführt, so dass auch diesbezüglich und hinsichtlich davon abhängiger Parameter eine ständige Überwachung stattfinden kann. Aus dem gleichen Grund wird mittels eines mechanischen Drucksensors oder auch über einen Photoplethysmographie-Sensor (PPG-Sensor) eine kontinuierliche Blutdruckmessung vorgenommen.flanking becomes the acquisition of measured values, for example during the Patient monitors, the body temperature of the patient continuously recorded and the multisensor as a parameter supplied so that too in this regard and more dependent on it Parameter a constant monitoring can take place. For the same reason is by means of a mechanical Pressure sensor or over a photoplethysmographic sensor (PPG sensor) a continuous blood pressure measurement performed.
Um eine Überwachung auch visuell durchführen zu können ist es vorteilhaft, wenn die Messwerte nicht nur ermittelt, sondern auch weiterverarbeitet und/oder zur Inaugenscheinnahme ausgegeben werden. Gerade aufgrund teilweise längerer Zeitrahmen von Überwachungen empfiehlt sich ein Ausdruck der Messwerte, etwa in Form einer Kurve.Around a surveillance also perform visually to be able to it is advantageous if the measured values are not only determined but also processed and / or issued for inspection become. Especially due to partly longer time frames of surveillance It is advisable to print the measured values, for example in the form of a curve.
Mit besonderem Vorteil wird sowohl der Blutdruck als auch die Temperatur kontinuierlich ermittelt, so dass eine Bestimmung des Herzzeitvolumens über Temperatur- und Blutdruckvariabilität ermöglicht ist.With particular advantage is both the blood pressure and the temperature continuously determined so that a determination of the cardiac output via temperature and blood pressure variability is possible.
Ein wichtiger Faktor bei der Genauigkeit des Detektionsverfahrens ist das Signal-Rausch-Verhältnis. Besonders bei Minderperfusionen führt ein kleines Signal-Rausch-Verhältnis zu schlechten Ergebnissen oder es sind unter Umständen die Messungen auch gar nicht möglich. Es gibt jedoch viele Rauschquellen, die minimiert werden können. Bei sehr kleinen Perfusionen sind die Nutzsignale sehr schwach ausgeprägt. Da sie durch Wechselwirkung zwischen pulsierendem Blut und Licht entstehen, kann man die Perfusion beispielsweise durch Wärme vergrößern. Eine Reaktion hierauf kann jedoch zu langsam erfolgen. Eine Erhöhung der Anzahl der Photonen, die eine Wechselwirkung mit dem Gewebe haben können, kann zur Signalverbesserung jedoch ebenfalls beitragen.One important factor in the accuracy of the detection method the signal-to-noise ratio. Especially with underperfusions leads to a small signal-to-noise ratio poor results or it may even be the measurements not possible. However, there are many sources of noise that can be minimized. at very small perfusions, the useful signals are very weak. As she caused by interaction between pulsating blood and light, you can increase the perfusion, for example by heat. A reaction to this but can be too slow. An increase in the number of photons which may interact with the tissue may improve the signal but also contribute.
Die PPG-Sensoren sind Transmissionssensoren, Reflexionssensoren oder Transflexionssensoren. Soweit es sich um Transmissionssensoren handelt, befindet sich die Lichtquelle des optischen Sensors auf einer Seite des zu prüfenden Gewebes und der Detektor auf der anderen Seite. Ein Reflexionssensor weist auf gleicher Seite Lichtquelle und Empfänger auf und ein Transflexionssensor ist beiderseits mit einem Empfänger ausgestattet. Je nachdem, welche Gewebeteile zu untersuchen sind, eignen sich unterschiedliche Sensoren besser oder schlechter dafür.The PPG sensors are transmission sensors, reflection sensors or Transflexionssensoren. As far as transmission sensors are concerned, is the light source of the optical sensor on one side of the test to be tested Tissue and the detector on the other side. A reflection sensor has on the same side light source and receiver and a Transflexionssensor is on both sides with a receiver fitted. Depending on which tissue parts are to be examined, Different sensors are better or worse for it.
In vorteilhafter Ausgestaltung handelt es sich bei den verwendeten Lichtquellen um LEDs, die sich wegen ihrer großen Lichtleistung, ihrer geringen Leistungsaufnahme und ihrer geringen Baugröße besonders eignen. Zudem ist hier eine allenfalls sehr geringe Erwärmung festzustellen, was ansonsten eine Verfälschung der Messergebnisse bedeuten würde. Alternativ ist jedoch ein Einsatz auch von Laserdioden oder Lampen mit Filtern möglich.In advantageous embodiment, it is used Light sources around LEDs, because of their large light output, their low power consumption and their small size especially suitable. In addition, a very slight warming is observed here, what else a falsification would mean the measurement results. Alternatively, however, is an application of laser diodes or lamps possible with filters.
Entsprechend werden auch mit Vorteil Photodioden als Empfänger eingesetzt, wobei auch hier Alternativen in Form von Phototransistoren oder CCD-Detektoren bereitstehen.Corresponding are also used with advantage photodiodes as a receiver, and also here alternatives in the form of phototransistors or CCD detectors ready.
Durch ihre geringe Bauform fördern die genannten Bauteile auch die Möglichkeit, den Multisensor in besonders kleiner Bauform auszuführen, so dass der Sensor auch in Hohlorgane einführbar ist. Insbesondere eignet er sich hierdurch zum Einsatz am ungeborenen Kind und zur Überwachung von Mutter und Fötus während der Geburt.By promote their low design the components mentioned also the possibility of the multi-sensor to run in a particularly small design, so that the sensor too can be inserted into hollow organs is. In particular, it is thus suitable for use on unborn Child and for monitoring from mother and fetus while of birth.
Wird der Sensor auf den Messort am Körper des Patienten aufgebracht, so wird der zum Festhalten des Sensors verwendete Druck auf die Messstelle so groß eingestellt, dass keine relative Bewegung zwischen Sensor und Probe stattfindet, gleichzeitig aber so klein, dass die durch die Pulswelle verursachte Volumenänderung mit dem Sensor nicht verhindert werden darf.If the sensor is applied to the site of measurement on the patient's body, the pressure used to hold the sensor on the measuring point is set so large that there is no relative movement between sensor and sample, but at the same time so small that the volume change caused by the pulse wave with the sensor not ver may be prevented.
Mit Vorteil ist der Multisensor auch mehrpatientenfähig, also in der Lage, mehr als einen Patienten gleichzeitig zu überwachen. Dazu sind dem Multisensor mehrere Sensorengruppen zugeordnet, wobei jede Gruppe einem Patienten angelegt wird und dieser so überwacht werden kann. Etwa beim Einsatz in Katastrophenfällen kann dies hilfreich sein, wenn nur in beschränktem Maße Material zur Verfügung steht.With Advantage is the multi-sensor also multi-patient capable, so able to do more as a patient to monitor at the same time. These are the multisensor associated with multiple sensor groups, each group being a patient is created and this supervised so can be. For example, this can be helpful in disaster response if only in limited Dimensions of material is available.
Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn die von dem Multisensor ermittelten Daten in einem Dateisystem bereitgestellt werden können. Hierzu ist eine Schnittstelle vorzusehen, über welche eine Einspeisung der Messwerte in ein Rechnersystem, etwa ein Klinik-Datensystem und dort vorzugsweise direkt in die betreffende elektronische Patientenkartei, einfügbar ist.It is also advantageous if those determined by the multi-sensor Data can be provided in a file system. For this Provide an interface through which an infeed the measured values in a computer system, such as a hospital data system and there preferably directly into the relevant electronic patient file, insertable is.
Mit besonderem Vorteil sind dem Multisensor weitere Sensoren zugeordnet, welche im Alltag von Kliniken und Arztpraxen regelmäßig eingesetzt werden, etwa Sensoren zur Ermittlung der venösen Sauerstoffsättigung, zur Erstellung von EKG oder EEG, ein Hautimpedanzsensor, Atemgassensoren, ein Sensor zur Erkennung von Kariesbildung und von anderen pathologischen Änderungen in der Zahnmedizin und/oder chemische Sensoren für Tränen-, Gas- und Schweißanalysen.With the multi-sensor is associated with particular sensors, which are regularly used by clinics and medical practices in everyday life such as venous oxygen saturation sensors, for the creation of ECG or EEG, a skin impedance sensor, respiratory gas sensors, a sensor for detecting caries and other pathological changes in dentistry and / or chemical sensors for tear, gas and sweat analyzes.
Insbesondere beim Einsatz mit mehreren Patienten, wodurch eine stärkere Belastung der Rechenkapazität der Recheneinheit erzeugt wird, kann es sinnvoll sein, wenn die Verarbeitung der Messdaten nicht unbedingt online erfolgen muss, sondern auch zu einem späteren Zeitpunkt offline erfolgen kann.Especially when used with multiple patients, creating a heavier load the computing capacity the arithmetic unit is generated, it may be useful if the Processing of the measurement data does not necessarily have to be done online, but also to a later one Time can be made offline.
Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The The invention described above will be described below with reference to a explained in detail in the drawing embodiment.
Es zeigenIt demonstrate
Vorliegend
ist der Patient
In Krankenhäusern kann auch ein Gerät für die Überwachung von mehreren Patienten gleichzeitig eingesetzt werden.In hospitals can also be a device for monitoring used by several patients at the same time.
Dabei werden mit einem Modus die Ergebnisse von der Sauerstoffsättigung, Herzrate und PPG-Signale dargestellt. Es besteht auch die Möglichkeit, weitere Parameter zu messen, etwa Konzentrationen der berechneten Hämoglobinkomponenten (HbO2, RHb, COHb, Met-Hb, Sulf-Hb) und die gesamte Hämoglobinkonzentration sowie die Sauerstoffsättigung anzuzeigen.there with a mode the results of the oxygen saturation, Heart rate and PPG signals shown. There is also the possibility to measure other parameters, such as concentrations of the calculated Hemoglobin components (HbO2, RHb, COHb, Met-Hb, sulf-Hb) and the total hemoglobin concentration as well the oxygen saturation display.
Neben den genannten Funktionen kann der Multisensor zusätzlich auch Sensoren zur Ermittlung der venösen Sauerstoffsättigung, zur Erstellung von EKG oder EEG, ein Hautimpedanzsensor, Atemgassensoren, ein Sensor zur Erkennung von Kariesbildung und von anderen pathologischen Änderungen in der Zahnmedizin und/oder chemische Sensoren für Tränen-, Gas- und Schweißanalysen aufweisen, so dass eine umfassende Diagnose des Patienten ermöglicht ist.Next In addition to these functions, the multisensor can also Sensors for the determination of venous Oxygen saturation, for the creation of ECG or EEG, a skin impedance sensor, respiratory gas sensors, a sensor for detecting caries and other pathological changes in dentistry and / or chemical sensors for tear, gas and sweat analyzes so that a comprehensive diagnosis of the patient is possible.
In
- 11
- Multisensormultisensor
- 22
- Patientpatient
- 33
- Fingersensorfinger sensor
- 44
- BlutdrucksensorBlood Pressure Sensor
- 55
- UniversalsensorUniversal sensor
- 66
- Plethysmographie-SensorPlethysmography sensor
- 77
- Leuchtdiodeled
- 88th
- Photodiodephotodiode
- 99
- Startbegin
- 1010
- Auslesen des Fingersensorsselect of the finger sensor
- 1111
- Auslesen des Universalsensorsselect of the universal sensor
- 1212
- Auslesen des Reflexionssensorsselect of the reflection sensor
- 1313
- Auslesen des EKGselect of the ECG
- 1919
- Signalverarbeitungsignal processing
- 1515
- Ableitung von Hinweisen und Empfehlungenderivation of hints and recommendations
- 1616
- Ausgabe auf einem Display oder Druckeroutput on a display or printer
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-
2006
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009112000A1 (en) * | 2008-03-11 | 2009-09-17 | Lange, Rüdiger | Device for determining cardiovascular variability |
WO2014053275A1 (en) | 2012-10-04 | 2014-04-10 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for determining the pulse |
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