DE102006056996A1

DE102006056996A1 - Verfahren zur Steuerung des Ablassens des Drucks in einer Blutdruckmanschette

Info

Publication number: DE102006056996A1
Application number: DE102006056996A
Authority: DE
Inventors: Lawrence T. Tampa Hersh; Sai Tampa Kolluri; Bruce A. Tampa Friedman; Richard Tampa Medero
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2007-05-31
Also published as: US20070123784A1; CN1989896B; US7226421B1; CN1989896A

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines nichtinvasiven Blutdruck (NIBP)-Monitors, der eine Blutdruckmanschette und einen Druckgeber enthält, wird geschaffen. Das Verfahren bläst die Blutdruckmanschette zu Beginn auf ein Niveau über dem systolischen Druck auf und beginnt mit dem Ablassen des Drucks aus der Blutdruckmanschette unter Anwendung einer kontinuierlichen oder linearen Ablasstechnik. Während des linearen Entlastens der Druckmanschette werden die Oszillationsimpulse von dem Druckgeber gewonnen und mit vorhergesagten Impulsschätzungen verglichen. Wenn die gewonnenen Oszillationsimpulse von den vorhergesagten Impulsschätzwerten abweichen, wird die lineare Ablasstechnik unterbrochen, und die Druckmanschette wird danach in einer Sequenz von diskreten Druckstufen entleert. Während jeder Druckstufe werden Oszillationsimpulse gewonnen, und die Druckmanschette wird nicht auf die nächste Druckstufe entleert, bis die Oszillationsimpulse einander entsprechen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines automatischen, nichtinvasiven Blutdruck (NIBP)-Monitors. Konkreter bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines NIBP-Monitors zur Anwendung sowohl einer linearen Ablasstechnik als auch einer Schrittablasstechnik zur Bestimmung des Blutdrucks.

Automatisierte Blutdruckmonitore verwenden eine aufblasbare Manschette, um auf das Gefäßsystem eines Patienten einen gesteuerten Gegendruck auszuüben. Eine große Klasse solcher Überwachungsgeräte, die beispielhaft in den US-Patenten Nr. 4 349 034 und 4 360 029 von Maynard Ramsey, III, in gemeinsamer Inhaberschaft beschrieben und durch die Bezugnahme hierin einbezogen worden sind, wendet die oszillometrische Methologie an.

Gemäß den Patenten von Ramsey wird eine aufblasbare Manschette in geeigneter Weise an einer Extremität eines Patienten angeordnet und bis zu einem im Voraus festgelegten Druck oberhalb des systolischen Druckes aufgepumpt. Der Manschettendruck wird danach in vorbestimmten Abwärtsschritten verringert, und auf jedem Niveau werden Druckschwankungen erfasst. Die sich ergebenden arteriellen Puls signale bestehen typischerweise aus einer Gleichspannung mit einer kleinen überlagerten variierenden Komponente, die durch arterielle Blutdruckpulsationen (die hierin als „Oszillationskomplexe" oder einfach als „Oszillationen" bezeichnet werden) hervorgerufen werden. Die von der Manschette gemessenen Oszillationsamplituden können in einem Bereich von einem Bruchteil eines mmHg bis zu 8 mmHg liegen.

Nach einer geeigneten Filterung zum Entfernen des Gleichanteils und zum Erzeugen einer Verstärkung um einen Skalierungsfaktor werden die über einer gegebenen Grundlinie gemessenen Spitzenamplituden der Oszillationen gespeichert. Wenn das Absenken des Manschettendruckes fortschreitet, steigen die Spitzenamplituden normalerweise von einem niedrigeren Niveau bis zu einem relativen Maximum an und sinken danach wieder ab. Diese Amplituden bilden eine oszillometrische Hüllkurve für den Patienten. Der niedrigste Manschettendruck, bei dem die Oszillationen einen Maximalwert aufweisen, ist als kennzeichnend für den mittleren arteriellen Blutdruck (MAP) des Patienten erkannt worden. Der systolische und der diastolische Druck können entweder als vorbestimmte Bruchteile der Oszillationsgröße bei dem MAP oder durch höher entwickelte Verfahren der direkten Verarbeitung der Oszillationskomplexe ermittelt werden.

Die Technik der Deflation bzw. des Ablassens in Schritten gemäß den Patenten von Ramsey ist die kommerzielle Standardvorgehensweise. Ein großer Prozentsatz der klinisch akzeptablen automatisierten Blutdruckmonitore arbeitet auf der Grundlage des Ablassens in Schritten. Bei der Benutzung wird dem Patienten die Blutdruckmanschette angelegt, und der Bediener legt gewöhnlich ein Zeitintervall von typischerweise 1-90 Minuten fest, in dem Blutdruckmessungen vorzunehmen sind. Der nichtinvasive Blutdruck (NIBP)-Monitor startet am Ende des festgelegten Zeitintervalls automatisch eine Blutdruckbestimmung.

Allgemein verwenden konventionelle NIBP-Monitore des in den zuvor genannten Patenten beschriebenen Typs auf jedem Druckniveau eine Oszillationsimpulsamplitudenanpassung als eine der Arten zum Unterscheiden der brauchbaren Oszillationen von Artefakten. Genauer werden auf jedem Druckniveau Paare von Oszillationen verglichen, um festzustellen, ob sie in der Amplitude ähnlich sind und in anderen Eigenschaften, wie z.B. der Form, der Fläche unter der Oszillationskurve, der Steigung und dergleichen ähnlich sind. Wenn sich die Oszillationen innerhalb vorbestimmter Grenzen ähneln, werden die Durchschnittsimpulsamplitude und der Manschettendruck gespeichert, und die Druckmanschette wird für eine weitere Oszillationsmessung auf das nächste Druckniveau entlastet. Wenn sich die Oszillationsimpulse jedoch nicht in einer passenden Weise ähneln, werden typischerweise die Merkmale der früheren Oszillation ignoriert, und die Merkmale der späteren Oszillation werden gespeichert. Die Überwachungseinrichtung lässt keinen Druck ab, sondern wartet stattdessen auf eine weitere Oszillation, um sie mit derjenigen zu vergleichen, die gespeichert wurde. Dieser Vorgang wird normalerweise fortgesetzt, bis zwei aufeinander folgender Oszillationsimpulse zueinander passen oder eine Zeitbegrenzung überschritten wird.

Obwohl die oben beschriebene Schrittablasstechnik die Wirkung beseitigen oder verringern kann, die Artefakte bei der Blutdruckbestimmung haben, erfordert die Schrittablasstechnik typischerweise während jeder einzelnen Druckstufe die Erkennung von zwei Oszillationsimpulsen. Manchmal kann unter artefaktfreien Bedingungen ein Versuch unternommen werden, auf jeder Stufe nur einen Impuls zu erfassen; jedoch bestehen selbst in diesem Fall noch zeitliche Unzulänglichkeiten. Selbst wenn die erkannten Oszillationsimpulse sehr sauber und artefaktfrei sind, weist die Schrittablasstechnik eine inhärente Verzögerung zum Steuern des Druckniveaus jeder Stufe auf. Daher ist die zum Durchführen einer Blutdruckbestimmung benötigte Zeitdauer um die Zeit verlängert, die die Vorgehensweise bei jeder Druckstufe zum Steuern des Druckes aufwendet.

Ein alternatives Verfahren zur Gewinnung eines Blutdruckmesswertes besteht im Betreiben des NIBP-Monitors unter Anwendung eines kontinuierlichen Ablassens von einem Anfangsaufblasdruck bis zu einem Enddruck. Typischerweise ist das empfohlene kontinuierliche Ablassmuster linear. Während des linearen Ablassens wird der Manschettendruck mit einer bestimmten Geschwindigkeit (mmHg pro Sekunde) verringert, und die Oszillationsimpulsamplituden werden für den Manschenttendruck gemessen, während der Druck kontinuierlich verringert wird. Weil in dem Fall, in dem das oszillometrische Signal nicht durch Artefakte beeinträchtigt ist, das NIBP-System den Druck nicht auf einer festgelegten Stufe zu halten braucht, um Impulse von hoher Qualität zu erhalten, kann ein NIBP-System, das die lineare Ablasstechnik anwendet, einen Blutdruckmesswert häufig schneller ermitteln als ein System, das die Schrittablasstechnik anwendet. Man beachte jedoch, dass weitere Faktoren wie Pulsdruck und Herzfrequenz die Zeit beeinflussen, die bei dem linearen oder dem Schrittablassmuster zum Vollenden einer Blutdruckbestimmung benötigt wird.

Weil der Druck der Blutdruckmanschette kontinuierlich abgelassen wird, enthält die lineare Ablasstechnik jedoch keinen Mechanismus zum Vergleichen aufgezeichneter Oszillationsimpulsamplituden, wie es bei einer Anwendung der Schrittablasstechnik möglich ist, falls irgendeiner der Oszillationsimpulse infolge eines durch den Patienten oder eine andere externe veränderliche Größe erzeugten Artefaktes ungenau ist. Demnach kann erkannt werden, dass ein Betreiben eines NIBP-Monitors unter Anwendung entweder einer Schrittablasstechnik oder einer linearen Ablasstechnik in bestimmten Typen von Situationen relative Nachteile aufweist. Ein selektives Betreiben eines NIBP-Monitors unter Anwendung sowohl der Schrittablasstechnik als auch der linearen Ablasstechnik würde eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik darstellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Das Folgende beschreibt ein Verfahren zum Messen und Anzeigen des Blutdrucks eines Patienten unter Verwendung eines nichtinvasiven Blutdruck (NIBP)-Monitors, der eine aufblasbare und entlastbare Blutdruckmanschette und einen Druckgeber enthält. Das Verfahren gewinnt eine Serie von Oszillationsimpulsen von dem Druckgeber des NIBP-Monitors, die zum Erstellen einer oszillometrischen Hüllkurve und zum Abschätzen des Blutdrucks des Patienten verwendet werden.

Zu Beginn wird die Blutdruckmanschette des NIBP-Monitors auf einen Aufblasdruck oberhalb des systolischen Drucks des Patienten aufgeblasen. Sobald die Druckmanschette auf den Anfangsaufblasdruck aufgeblasen worden ist, beginnt der Zentralprozessor des NIBP-Monitors mit dem Entleeren der Druckmanschette unter Anwendung einer kontinu ierlichen Ablasstechnik. Wie zuvor erwähnt besteht ein möglicher Weg zum kontinuierlichen Ablassen von Druck aus der Manschette in der Verwendung eines linearen Musters. Das lineare Ablassen kann mit und durch das Steuern eines proportionalen Ablassventils erreicht werden. Es könnten jedoch genauso wirksam auch andere kontinuierliche Muster verwendet werden. Anstatt ein lineares Muster einzuhalten, könnte das Ablassventil z.B. einfach geöffnet werden und es der Luft ermöglicht werden, ohne eine weitere Steuerung auszutreten.

Während die Druckmanschette linear entlastet wird, gewinnt der NIBP-Monitor von dem Druckgeber eine Serie von Oszillationsimpulsen. Jeder der Oszillationsimpulse von dem Druckgeber wird mit einer vorhergesagten Impulsschätzung verglichen. Die vorhergesagten Impulsschätzwerte können unter Anwendung verschiedener Schätztechniken, wie z.B. einer einfachen Vorhersage der Größe des nächsten zu beobachtenden Impulses auf der Grundlage von Trends bei den vorhergehenden Impulsen, einer Periodendauermessung zwischen den Impulsen auf der Grundlage der Periodendauer zwischen vorangegangenen Impulsen oder eines vorhergesagten Schätzwertes der Impulsgröße auf der Grundlage der Impulsgröße bei demselben Manschettendruck von einem vorangegangenen Blutdruckmesszyklus berechnet werden. Verschiedene Verfahren und Algorithmen werden zum Festlegen einer vorhergesagten Impulsschätzung in Betracht gezogen, die von dem Zentralprozessor bei einem bestimmten Manschettendruck zum Vergleich mit einer gemessenen Oszillation verwendet werden kann.

Wenn der Zentralprozessor feststellt, dass der erhaltene Oszillationsimpuls von dem vorhergesagten Impuls schätzwert um mehr als eine gegebene Toleranz oder einen gegebenen Prozentsatz abweicht, unterbricht der Zentralprozessor den linearen Ablassvorgang und hält die Druckmanschette auf dem gegenwärtigen Manschettendruck.

Während der Manschettendruck auf dem gegenwärtigen Druck gehalten wird, gewinnt der Zentralprozessor weitere Oszillationsimpulse, die mit dem vorhergesagten Impulsschätzwert und miteinander verglichen werden. Wenn die zusätzlichen Oszillationsimpulse nicht gut bzw. eng miteinander oder mit dem vorhergesagten Impulsschätzwert übereinstimmen, hält der Zentralprozessor den Manschettendruck konstant, bis wenigstens zwei Oszillationsimpulse einander nahe kommen bzw. gut übereinstimmen. Die Werte für die akzeptierten Oszillationsimpulse werden dann gespeichert und verwendet, wenn aus einer oszillometrischen Hüllkurve ein Blutdruckschätzwert berechnet wird.

Sobald akzeptable Oszillationsimpulse gefunden worden sind, entlastet der zentrale Prozessor die Druckmanschette in einer Serie von getrennten Druckstufen, oder er kehrt in Abhängigkeit von der Qualität der Übereinstimmung mit der vorhergesagten Impulsschätzung zu der kontinuierlichen Ablasstechnik zurück. Wenn der Zentralprozessor feststellt, dass die Schrittablasstechnik verwendet werden soll, wartet der Zentralprozessor auf ein enges Übereinstimmen der Oszillationsimpulse, bevor er zu dem nächsten Druckniveau übergeht oder zu der kontinuierlichen Ablasstechnik zurückkehrt. Demnach geht der Zentralprozessor von der kontinuierlichen Ablasstechnik auf eine Druckschrittablasstechnik über, wenn die gewonnenen Oszillationsimpulse nicht den vorhergesagten Impulsschätzungen entsprechen.

Wenn der Zentralprozessor feststellt, dass die gewonnenen Oszillationsimpulse bei der Schrittablasstechnik mit dem vorhergesagten Impulsschätzwert eng übereinstimmen, kann der Zentralprozessor wiederum zu der kontinuierlichen Ablasstechnik übergehen und wiederum die gewonnenen Oszillationsimpulse mit vorhergesagten Impulsschätzwerten vergleichen.

Auf diese Weise wird der NIBP-Monitor unter Anwendung der linearen Ablasstechnik betrieben, wenn nicht die lineare Ablasstechnik Oszillationsimpulse gewinnt, die vorhergesagten Impulsschätzwerten nicht entsprechen. Nur wenn die erhaltenen Oszillationsimpulse mit den vorhergesagten Impulsschätzwerten nicht eng übereinstimmen, wird der NIBP-Monitor unter Anwendung einer Schrittablasstechnik betrieben, die beim Verringern von Fehlern infolge von Artefakten, die während der Blutdruckbestimmung auftreten, wirkungsvoller ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Zeichnungen stellen die gegenwärtig in Betracht gezogene beste Art zum Ausführen der Erfindung dar: In den Zeichnungen zeigt
1 ein Systemebenendiagramm eines nichtinvasiven Blutdruck (NIBP)-Überwachungssystems,
2 oszillometrische Daten, die Schrittablass- und Oszillationsimpulsamplituden enthalten, die unter Verwendung des NIBP-Überwachungssystems aus 1 gewonnen worden sind,
3 oszillometrische Daten, die eine lineare Ablasskurve und Oszillationsimpulsamplituden enthalten, die unter Verwendung des NIBP-Überwachungssystems aus 1 gewonnen worden sind, und
4 oszillometrische Daten, die unter Verwendung sowohl einer linearen Ablasstechnik als auch einer Schrittablasstechnik gewonnen worden sind und Oszillationsimpulsamplituden enthalten, die unter Verwendung des NIBP-Überwachungssystems aus 1 gewonnen worden sind.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 stellt eine vereinfachte Version eines oszillometrischen nichtinvasiven Blutdruck (NIBP)-Monitors 10 dar, der in den zuvor genannten Patenten von Ramsey beschreiben ist. In 1 ist der Arm 14 eines menschlichen Patienten 16 gezeigt, wobei der Arm eine konventionelle, flexible, aufblasbare und entleerbare Manschette 12 trägt, um die Armarterie zu okkludieren, wenn die Manschette voll aufgeblasen ist. Wenn aus der Manschette 12 unter Verwendung eines Ablassventils 18 mit einem Auslass 20 Druck abgelassen wird, wird die arterielle Okklusion schrittweise gelöst. Die Entleerung der Manschette 12 durch das Ablassventil 18 wird über eine Steuerleitung 24 von einem Zentralprozessor 22 gesteuert.
Ein Druckgeber 26 ist über eine Leitung 28 mit der Manschette 12 verbunden, um den Druck in dieser zu messen. Gemäß den konventionellen oszillometrischen Techniken werden Druckoszillationen in der Arterie durch Änderungen des Gegendrucks der Manschette 12 wahrgenommen, und diese Druckoszillationen werden von dem Druckgeber 26 in ein elek trisches Signal umgewandelt und über einen Pfad 30 zur Verarbeitung dem Zentralprozessor 22 zugeführt. Weiterhin ist eine Druckluftquelle 32 über eine Leitung 34 durch ein Aufblasventil 36 und eine Leitung 38 mit der Druckmanschette 12 verbunden. Das Aufblasventil 36 wird über eine Verbindung 37 von dem Zentralprozessor 22 elektrisch gesteuert. Auch das Ablassventil 18 ist durch eine Leitung 39 über eine Zweigverbindung 41 mit der zu der Manschette 12 führenden Leitung 38 verbunden.
Während des Betriebs der in 1 dargestellten Vorrichtung steht an der Druckluftquelle 32 typischerweise Luft unter einem Druck von etwa 0,55 bis 0,69 bar (8-10 psi) zur Verfügung. Wenn das Einleiten einer Blutdruckbestimmung erwünscht ist, gibt der Zentralprozessor 22 über den Pfad 37 ein Signal zum Öffnen des Aufblasventils 36 aus. Das Ablassventil 18 ist geschlossen. Aus der Quelle 32 strömt Luft durch das Aufblasventil 36 und die Leitung 38, um die Manschette 12 auf ein gewünschtes Niveau aufzublasen, das vorzugsweise oberhalb des geschätzten systolischen Drucks des Patienten liegt. Der Zentralprozessor 22 reagiert auf ein Signal auf dem Pfad 30 von dem Druckgeber 26, das für den momentanen Druck in der Manschette 12 kennzeichnend ist, um das Aufblasen der Manschette 12 zu unterbrechen, sobald der Druck in der Manschette 12 einen im Voraus festgelegten Anfangsaufblasdruck erreicht, der oberhalb des geschätzten systolischen Drucks des Patienten liegt. Eine solche Unterbrechung wird durch Aussenden eines Signals über den Pfad 37 erreicht, das ein Schließen des Aufblasventils 36 anordnet. Sobald das Aufblasventil 36 geschlossen worden ist, kann der Blutdruckmesswert durch eine Ablasstechnik gewonnen werden, wie sie unten beschrieben ist.
Die tatsächliche Messung des Blutdrucks wird unter der Steuerung des Zentralprozessors 22 unter Verwendung des Ablassventils 18 und des Druckgebers 26 durchgeführt, wie es unten weiter beschrieben ist. Beim Abschluss jedes Messzyklus kann das Ablassventil 18 lange genug wieder geöffnet werden, um den Manschettendruck durch den Auslass 20 abzulassen. Danach wird das Ablassventil 18 für den Beginn eines neuen Messzyklus geschlossen.
Wenn eine Blutdruckmessung gewünscht wird, wird dementsprechend das Aufblasventil 36 geöffnet, während der Manschettendruck unter Verwendung des Druckgebers 26 gemessen wird, bis der Manschettendruck das gewünschte Niveau erreicht. Das Aufblasventil 36 wird dann geschlossen. Danach wird das Ablassventil 18 unter Verwendung eines Signals 24 von dem Zentralprozessor 22 gesteuert und die Blutdruckmessung vorgenommen.
2 stellt einen Graphen des Drucks über der Zeit dar, der ein konventionelles Entleeren der Manschette in Schritten und eine Messtechnik für einen konventionellen NIBP-Monitor zeigt. Wie dargestellt wird die Manschette auf einen Anfangsaufblasdruck 42 aufgeblasen, der oberhalb des systolischen Drucks 44 liegt, und die Manschette wird danach bis zu dem nächsten Druckniveau entlastet. Auf jeder Stufe ist eine Zeitverzögerung d vorgesehen, in der die Signalverarbeitungsschaltung gemäß den in den zuvor genannten Patenten in gemeinsamer Inhaberschaft beschriebenen Techniken oder wie unten beschreiben nach Oszillationsimpulsen 48 sucht. Der Manschettendruck wird vor Ablauf der Zeitverzögerung d verringert, wenn die erkannten Oszillationsimpulse 48 eng miteinander übereinstimmen, wodurch sie das Fehlen von Rauschen anzeigen. Dieser Vorgang des Absenken des Drucks und des Suchens nach Oszillationsimpulsen wird wiederholt, bis die oszillometrische Hüllkurve 52 in ausreichender Weise gemessen worden ist, so dass der systolische, der MAP- und der diastolische Druckwert berechnet werden können. Der gesamte Vorgang der Blutdruckbestimmung wird danach in von dem Benutzer festgelegten Intervallen, einem anderen, im Voraus festgelegten Intervall oder manuell wiederholt.
Wie in 2 gezeigt bildet der arterielle Blutdruck des Patienten eine oszillometrische Hüllkurve 52, die aus einer Menge von Oszillationsimpulsen 48 besteht, die bei den einzelnen der verschiedenen Manschettendruckstufen gemessen worden sind. Aus der oszillometrischen Hüllkurve 52 werden typischerweise ein systolischer Druck 44, ein MAP 50 und ein diastolischer Blutdruck 54 berechnet. Wie in den zuvor genannten Patenten erwähnt ist es jedoch erwünscht, dass alle Artefaktdaten aus den gemessenen Daten entfernt werden, so dass die oszillometrische Hüllkurve 52 nur die gewünschten Daten und keine Artefakte enthält, wodurch die Genauigkeit der Blutdruckbestimmungen verbessert wird.
3 stellt einen Graphen des Drucks über der Zeit dar, der den Betrieb einer linearen Ablass- und Messtechnik zur Verwendung mit einem konventionellen NIBP-Monitor darstellt. Wie dargestellt wird die Druckmanschette auf den Anfangsaufblasdruck 42 oberhalb des systolischen Drucks 44 aufgeblasen. Sobald die Druckmanschette den Anfangsaufblasdruck 42 erreicht hat, wird der Manschettendruck von dem Anfangsaufblasdruck 42 bis zu einem Enddruck 56 linear verringert, wie es durch den geradlinigen Abschnitt 58 der Druckkurve 60 dargestellt ist. Wenn der Manschettendruck von dem Anfangsaufblasdruck 42 ausgehend sinkt, erkennt der NIBP-Monitor jeden einzelnen der Oszillationsimpulse 62 sowie den augenblicklichen Druck in der Druckmanschette und zeichnet diese auf. Die Oszillationsimpulse 62 werden für den gesamten linearen Bereich 58 der Druckkurve 60 von dem Anfangsaufblasdruck bis zu dem Enddruck 56 aufgezeichnet.
Wie in 3 gezeigt bilden die Oszillationsimpulse 62 eine oszillometrische Hüllkurve 64 mit einer im Wesentlichen glockenförmigen Kurvenform, wenn die Oszillationsimpulse frei von Rauschen und Artefakten sind. Aus der oszillometrischen Hüllkurve 64 können ein systolischer Druck 44, ein MAP 50 und ein diastolischer Blutdruck 54 berechnet werden. Wie zuvor beschrieben ermöglicht es die in 3 gezeigte, lineare Ablasstechnik, dass die Manschettendruckkurve 60 von dem Anfangsaufblasdruck 42 verglichen mit der in 2 gezeigten Schrittablasstechnik schneller auf den Enddruck 56 abgesenkt wird. Wenn während der Blutdruckmessung wenige oder keine Artefakte vorhanden sind, ist es folglich häufig wünschenswert, die in 3 gezeigte, lineare Ablasstechnik mit einer schnelleren Ablassperiode zu verwenden, um die oszillometrische Hüllkurve 64 zu erzeugen.
Obwohl sich die in 3 dargestellte, lineare Ablasstechnik als eine zeiteffiziente Vorgehensweise zum Erzeugen der oszillometrischen Hüllkurve 64 erwiesen hat, leidet diese Technik an Schwierigkeiten, wenn in die Erkennung der Oszillationsimpulse Artefakte eingebracht werden, wie z.B. wenn der Patient transportiert wird, oder in Zeitabschnitten mit einer erheblichen Patientenbewegung.
4 stellt ein Verfahren zum Betreiben des NIBP-Monitors unter Anwendung sowohl der linearen Ablasstechnik als auch der Schrittablasstechnik dar, um die Bestimmung des Blutdrucks eines Patienten unter Verwendung eines NIBP-Monitors zu optimieren. Wie in 4 gezeigt wird die Druckmanschette zu Beginn auf einen Druck 42 oberhalb der Systole aufgeblasen. Im Anschluss an das anfängliche Aufblasen wird die Druckkurve 66 für die Druckmanschette zu Beginn unter Anwendung der linearen Ablasstechnik abgesenkt, wie es durch den geradlinigen Abschnitt 68 der Manschettendruckkurve 66 veranschaulicht ist. Während der Manschettendruck von dem Anfangsaufblasdruck ausgehend abgesenkt wird, werden von dem Zentralprozessor Oszillationsimpulse 70 aufgezeichnet. Während der Manschettendruck 66 entlang des linearen Bereichs 68 weiter sinkt, beginnt der Zentralprozessor, die oszillometrische Hüllkurve 72 zu erstellen. Zusätzlich zum Beginn des Erstellens der oszillometrischen Hüllkurve 72 wertet der Zentralprozessor jeden einzelnen der oszillometrischen Impulse 70 relativ zu vorhergesagten Impulsschätzungen aus. Die vorhergesagte Impulsschätzung kann unter Verwendung vieler verschiedener Typen von Vorgehensweisen bestimmt werden, von denen einige unten im Detail beschrieben sind.
Unter Bezug zurück auf 4: Die Oszillationsimpulse 74, 76 und 78 fallen hauptsächlich infolge des Vorhandenseins von Rauschen und Artefakten klar nicht in eine typische oszillometrische Hüllkurve 72. Sobald der Zentralprozessor feststellt, dass die gemessenen Impulse 74, 76 und 78 nicht einem vorhergesagten Impulsprofil entsprechen, unterbricht der Zentralprozessor sofort das lineare Ablassen des Drucks aus der Druckmanschette. Nach dem Unterbrechen dieses linearen Ablassens hält der Zentralprozessor den Manschettendruck konstant und beginnt, den NIBP-Monitor unter Anwendung der Schrittablasstechnik zu steuern, wie es durch die erste Druckstufe 80 gezeigt ist. Während der ersten Druckstufe 80 überwacht der Zentralprozessor die Serie von Oszillationsimpulsen, bis die Oszillationsimpulse eng miteinander übereinstimmen bzw. einander gut entsprechen, wie es durch die zwei Impulse 82 veranschaulicht ist. Wie zuvor beschrieben wird der Zentralprozessor keinen weiteren Ablassschritt ausführen, bis wenigstens zwei Oszillationsimpulse erkannt worden sind, die gut übereinstimmen. Indem der NIBP-Monitor unter Anwendung der Schrittablasstechnik betrieben wird, kann der Zentralprozessor anders als bei dem Betrieb unter Anwendung der linearen Ablasstechnik brauchbare Oszillationsimpulse von Artefakten unterscheiden.
In der in 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung entlastet der Prozessor die Druckmanschette auf eine zweite Stufe 84 und wartet wiederum, um mehrere Oszillationsimpulse zu erkennen, die eng miteinander übereinstimmen, wie es durch die Oszillationsimpulse 86 veranschaulicht ist. Nach der Erkennung der einander gut entsprechenden Impulse 86 kann der Zentralprozessor entweder mit dem Ablassen des Drucks aus der Manschette unter Verwendung der Schrittablasstechnik fortfahren oder die Druckmanschette wieder unter Anwendung der linearen Ablasstechnik entlasten, wie es durch den zweiten geradlinigen Abschnitt 88 der Druckkurve 66 dargestellt ist. Diese Entscheidung könnte auf der Grundlage der Nähe der Übereinstimmung der Oszillationseigenschaften getroffen werden. Wenn der Vergleich innerhalb bestimmter festgelegter Grenzen liegt, kann die Ablasstechnik zu einem linearen Muster zurückkehren. Während des zweiten linearen Bereichs überwacht der Zentralprozes sor wieder die Oszillationsimpulse und vergleicht jeden der gewonnenen Impulse mit einer vorhergesagten Impulsschätzung. Wenn die erkannten Impulse mit den Impulsschätzungen nicht eng übereinstimmen, wird der Zentralprozessor den NIBP-Monitor wieder unter Anwendung der Druckschrittablasstechnik betreiben. Der Zentralprozessor schreitet mit dem Entleeren der Druckmanschette bis zu einem Endablassdruck 90 fort.
Wie aus 4 erkannt wird, bläst der Zentralprozessor des NIBP-Überwachungssystems die Druckmanschette zu Beginn auf einen Anfangsaufblasdruck auf und überwacht die Oszillationsimpulse, die während des linearen Ablassen des Drucks in der Manschette gewonnen werden. Während des linearen Ablassens überwacht der Zentralprozessor die erkannten Oszillationsimpulse und vergleicht die zuletzt erkannten Impulse mit einer vorhergesagten Impulsschätzung für diesen Manschettendruck. Die Erzeugung der vorhergesagten Impulsschätzungen kann unter Verwendung vieler verschiedener Verfahren und Techniken ausgeführt werden. Verschiedene Techniken zum Erzeugen der vorhergesagten Impulsschätzung werden unten im Detail dargelegt. Es sollte jedoch erkannt werden, dass vielfältige weitere Techniken zum Erzeugen vorhergesagter Impulsschätzungen verwendet werden können und innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung liegen.
Wie erörtert schaltet der Zentralprozessor beim Entleeren der Druckmanschette von der linearen Ablasstechnik auf die Schrittablasstechnik um, um in der Gegenwart von Rauschen oder Artefakten eine Blutdruckmessung genauer vorzunehmen, sobald der erkannte Impuls von der vorhergesagten Impulsschätzung um einen bestimmten Wert oder Prozentsatz abweicht. Das Verfahren und die Technik zum Feststellen, wann die erkannten oszillometrischen Impulse von einer vorhergesagten Impulsschätzung abweichen, wird verwendet, um zu bestimmen, wann der Zentralprozessor von der linearen Ablasstechnik auf die Schrittablasstechnik umschaltet. Man beachte, dass im Allgemeinen kein Bedarf daran besteht, eine lernende Schrittablassbestimmung als erste Bestimmung vorzunehmen, weil Techniken zum Abschätzen der Eigenschaften der vorhergesagten Impulse nur auf der Grundlage von Informationen, die während derselben Bestimmung gewonnen werden, existieren. In einigen Fällen, insbesondere in Umgebungen mit hohem Artefaktaufkommen, könnte eine solche lernende Bestimmung jedoch leicht vorgenommen werden.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird jeder erkannte Oszillationsimpuls zum Vorhersagen der Größe des nächsten zu beobachtenden Oszillationsimpulses verwendet. Der vorhergesagte Schätzwert für die Größe des nächsten Impulses kann in Abhängigkeit von historischen Daten von diesem einzelnen Patienten oder auf der Grundlage von allgemeinen historischen Trends von anderen Patienten geschätzt werden. Der vorhergesagte Größenschätzwert für den nächsten Oszillationsimpuls wird danach mit dem tatsächlichen, gemessenen Oszillationsimpuls verglichen, der von dem Druckgeber empfangen wird. Wenn die tatsächliche, gemessene Impulsgröße um mehr als einen Abweichungsprozentsatz oder -wert über die geschätzte Impulsgröße hinausgeht, wird der Zentralprozessor vom linearen Ablassen auf das Schrittablassen umschalten. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Zentralprozessor nicht von dem linearen Ablassen auf das Schrittablassen umschalten, bevor wenigstens zwei aufeinander folgende erkannte Oszillationsimpulse von den vorhergesagten Schätzwerten abweichen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung schätzt der Zentralprozessor eine vorhergesagte Impulsperiode. Die vorhergesagte Impulsperiode basiert auf den letzten zwei von dem Zentralprozessor tatsächlich erkannten Impulsen. Nach dem Schätzen der Impulsperiode schaltet der Zentralprozessor von dem linearen Ablassen auf das Schrittablassen um, wenn die tatsächliche Impulsperiode um einen vorbestimmten Betrag oder Prozentsatz von dem vorhergesagten Impulsperiodenmesswert abweicht. Wiederum kann der Zentralprozessor den Übergang von dem linearen Ablassen auf das Schrittablassen entweder nach einer Abweichung von dem vorhergesagten Impulsperiodenmesswert oder nach mehreren aufeinander folgenden Abweichungen auslösen.
Ein weiteres in Betracht gezogenes Verfahren zum Bewerten der erkannten Oszillationsimpulse zum Bestimmen, ob von dem linearen Ablassen auf das Schrittablassen umzuschalten ist, umfasst ein Erzeugen einer vorhergesagten Schätzung der Impulsgröße auf der Grundlage des Trends der Größe der letzten zwei Impulse und einer gegebenen Toleranz. Wenn der erkannte Oszillationsimpuls den Trend der früheren zwei Impulse um mehr als eine gegebene Toleranz entweder nach oben oder nach unten überschreitet, schaltet der Zentralprozessor von dem linearen Ablassen auf das Schrittablassen um. Der Toleranzwert oberhalb und unterhalb des Trends der letzten zwei Impulse lässt sowohl ansteigende als auch abfallende Oszillationsimpulse innerhalb der allgemeinen Hüllkurvenform zu.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Bestimmen, ob von dem linearen Ablassen auf das Schrittablassen umzuschalten ist, umfasst ein Verwenden historischer Daten von dem Patienten, der überwacht wird. Konkret können die Oszillationsimpulsdaten, die während der früheren Blutdruckbestimmung von dem Patienten erfasst worden sind, verwendet werden, um vorhergesagte Schätzwerte für die Impulsgrößen und weitere Impulseigenschaften während der laufenden Blutdruckmessung zu erzeugen. Wenn die gegenwärtigen Oszillationsimpulse nicht innerhalb einer gegebenen Toleranz den Impulsen während der letzten Bestimmung bei dem gleichen Manschettendruck entsprechen, kann der Zentralprozessor den Betrieb von dem linearen Ablassen auf das Schrittablassen umschalten. Diese Art der Vorgehensweise ist insbesondere wünschenswert, wenn die Zykluszeit zwischen den Blutdruckbestimmungen relativ klein ist, wodurch große Veränderungen des Blutdrucks des Patienten zwischen den Messungen verhindert werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel enthält ein Vorhersagen der Form des nächsten Oszillationsimpulses auf der Grundlage der Form der erkannten früheren Impulse. Das System verwendet historische Daten von anderen Patienten, um eine vorhergesagte Impulsform für den Patienten zu erzeugen, der überwacht wird. Wenn die erkannten Oszillationsimpulse mit der vorhergesagten Impulsform nicht eng übereinstimmen, kann der Zentralprozessor von dem linearen Ablassen auf das Schrittablassen umschalten. Die Impulsformen können unter Anwendung von Korrelationstechniken verglichen werden, die in dem US-Patent Nr. 5 590 662 von Hersh und Booth beschrieben sind, dessen Offenbarung durch die Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Wie aus der vorangegangenen Beschreibung erkannt werden kann, betreibt der Zentralprozessor des NIBP-Überwachungssystem das NIBP-System zu Beginn unter Anwendung ei ner linearen Ablasstechnik. Wenn Oszillationsimpulse während des linearen Entlastens der Blutdruckmanschette nicht innerhalb einer engen Nachbarschaft um die vorhergesagten Impulsschätzwerte liegen, wird der Zentralprozessor beginnen, den NIBP-Monitor unter Anwendung einer Schrittablasstechnik zu betreiben. Während des kombinierten Ablassens unter Anwendung sowohl der linearen Ablasstechnik als auch der Druckschrittablasstechnik speichert der Zentralprozessor die Oszillationsimpulse und Manschettendrücke, um eine oszillometrische Hüllkurve zu erzeugen. Während der Kombination der linearen Deflation und der Schrittdeflation können jedoch verschiedene Artefakte als Teil der Oszillationsimpulse aufgezeichnet werden. Sobald die kombinierten Daten von der linearen Ablasstechnik und der Schrittablasstechnik in dem Zentralprozessor gespeichert worden sind, kann der Zentralprozessor folglich eine Kurvenanpassung anwenden, um einen Blutdruckwert für den Patienten zu erzeugen. Kurvenanpassungstechniken sind in dem US-Patent Nr. 5 704 362 gezeigt und beschrieben, dessen Offenbarung durch die Bezugnahme hierin einbezogen wird.
Ein Verfahren zum Betreiben eines nichtinvasiven Blutdruck (NIBP)-Monitors, der eine Blutdruckmanschette und einen Druckgeber enthält, wird geschaffen. Das Verfahren bläst die Blutdruckmanschette zu Beginn auf ein Niveau über dem systolischen Druck auf und beginnt mit dem Ablassen der Drucks aus der Blutdruckmanschette unter Anwendung einer kontinuierlichen oder linearen Ablasstechnik. Während des linearen Entlastens der Druckmanschette werden die Oszillationsimpulse von dem Druckgeber gewonnen und mit vorhergesagten Impulsschätzungen verglichen. Wenn die gewonnenen Oszillationsimpulse von den vorhergesagten Impulsschätzwerten abweichen, wird die lineare Ablasstechnik unterbrochen, und die Druckmanschette wird danach in einer Sequenz von diskreten Druckstufen entleert. Während jeder Druckstufe werden Oszillationsimpulse gewonnen, und die Druckmanschette wird nicht auf die nächste Druckstufe entleert, bis die Oszillationsimpulse einander entsprechen.
Verschiedene Alternativen und Ausführungsbeispiele werden als innerhalb des Bereiches der folgenden Ansprüche liegend angesehen, die den als die Erfindung angesehenen Gegenstand im Einzelnen benennen und klar beanspruchen.

10: NIBP-Monitor
12: Druckmanschette
14: Arm
16: Patient
18: Ablassventil
20: Auslass
22: Zentralprozessor
24: Steuerleitung
26: Druckgeber
28: Leitung
30: Pfad
32: Druckluftquelle
34: Leitung
36: Aufblasventil
37: Verbindung
38: Leitung
39: Leitung
41: Zweigverbindung
42: Anfangsaufblasdruck
44: Systolischer Druck
46: Druckschritt
48: Oszillationsimpuls
50: Mittlerer arterieller Druck, MAP
52: Oszillometrische Hüllkurve
54: Diastolischer Blutdruck
56: Enddruck
58: Geradliniger Abschnitt
60: Druckkurve
62: Oszillationsimpuls
64: Oszillometrische Hüllkurve
66: Druckkurve
68: Geradliniger Abschnitt
70: Oszillationsimpuls
72: Oszillometrische Hüllkurve
74: Oszillationsimpuls
76: Oszillationsimpuls
78: Oszillationsimpuls
80: Druckstufe
82: Oszillationsimpuls
84: Zweite Stufe
86: Oszillationsimpuls
88: Zweiter geradliniger Abschnitt
90: Enddruck

Claims

Verfahren zum Betreiben eines nichtinvasiven Blutdruck (NIBP)-Monitors, der eine aufblasbare und entlastbare, an einem Patienten angeordnete Druckmanschette aufweist und einen Druckgeber verwendet, wobei das Verfahren die Schritte enthält: Aufblasen der Druckmanschette auf einen Anfangsaufblasdruck; Kontinuierliches Entlasten der Druckmanschette ausgehend von dem Anfangsaufblasdruck; Gewinnen einer Serie von Oszillationsimpulsen von dem Druckgeber, wenn die Druckmanschette ausgehend von dem Anfangsaufblasdruck entlastet wird; Vergleichen der gewonnen Oszillationsimpulse mit vorhergesagten Impulsschätzungen; Unterbrechen des kontinuierlichen Entlastens der Druckmanschette, wenn die gewonnen Oszillationsimpulse von den vorhergesagten Impulsschätzungen abweichen; Entlasten der Druckmanschette in einer Sequenz von getrennten Druckstufen nach einer Unterbrechung des kontinuierlichen Entlastens; Gewinnen von Oszillationsimpulsen von dem Druckgeber während jeder Druckstufe; und Berechnen des Blutdrucks des Patienten auf der Grundlage der mehreren gewonnenen Oszillationsimpulse.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Vergleichens der gewonnen Oszillationsimpulse mit den vorhergesagten Impulsschätzungen ein Vorhersagen der Größe jedes zu gewinnenden Oszillationsimpulses auf der Grundlage der zuvor gewonnenen Impulse und einer im Voraus festgelegten Toleranz enthält, wobei das kontinuierliche Entlasten unterbrochen wird, wenn der Oszillationsimpuls außerhalb der Toleranz um die vorhergesagte Impulsschätzung herum liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Vergleichens der gewonnenen Oszillationsimpulse mit den vorhergesagten Impulsschätzungen ein Vergleichen des gewonnenen Oszillationsimpulses mit dem bei dem gleichen Manschettendruck während eines früheren Blutdruckmesszyklus gemessenen Oszillationsimpulses enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem während einer Druckstufe wenigstens zwei Oszillationsimpulse gewonnen werden, wobei die Druckmanschette nur dann auf die nächste Druckstufe entlastet wird, wenn die während der Druckstufe gewonnenen Oszillationsimpulse in der Größe oder einer anderen Impulseigenschaft eng miteinander übereinstimmen.
Verfahren nach Anspruch 4, das weiterhin den Schritt des Fortsetzens des Entlastens der Manschette unter Anwendung eines kontinuierlichen Entlastens enthält, nachdem die gewonnenen Oszillationsimpulse während einer Druckstufe in der Größe oder einer anderen Impulseigenschaft eng miteinander übereinstimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Blutdruck des Patienten unter Verwendung der Oszillationsimpulse berechnet wird, die sowohl während des kontinuierlichen Entlastens als auch während der Sequenz von Druckstufen gewonnen worden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Entlastens der Druckmanschette auf einen Enddruck in der Sequenz von Druckstufen im Anschluss an eine Unterbrechung des kontinuierlichen Entleerens enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt enthält: Gewinnen von wenigstens zwei Oszillationsimpulsen während jeder Druckstufe; Vergleichen der während einer Druckstufe gewonnenen Oszillationsimpulse; und Entlasten der Druckmanschette unter Anwendung der kontinuierlichen Entlastungstechnik, wenn die zwei Oszillationsimpulse während der Druckstufe in der Amplitude oder einer anderen Eigenschaft eng miteinander übereinstimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Vergleichens der gewonnenen Oszillationsimpulse mit den vorhergesagten Impulsschätzungen ein Korrelieren des Manschettendrucksignals mit einer vorbestimmten Vorlage enthält, die Eigenschaften einer bekannten Blutdruckmanschettenoszillation wiedergibt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem während einer Druckstufe wenigstens zwei Oszillationsimpulse gewonnen werden, wobei die Druckmanschette nur dann auf die nächste Druckstufe entlastet wird, wenn die während der Druckstufe gewonnenen Oszillationsimpulse einander mit einer festgelegten Toleranz entsprechen.