DE102008016006A1

DE102008016006A1 - Verfahren zum Steuern des Aufblasvorgangs einer Manschette bei der Blutdruckbestimmung

Info

Publication number: DE102008016006A1
Application number: DE102008016006A
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: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2008-10-02
Also published as: CN101273886A; US20080243009A1

Abstract

Die vorliegende Anmeldung offenbart ein Verfahren zum Berechnen eines Anfangsaufblasdruckes (210) während einer Blutdruckbestimmung unter Anwendung eiereitgestellte Manschette (101) wird in Richtung auf einen vorgegebenen Anfangsaufblasdruck (210) aufgeblasen und mehrere oszillometrische Impulse (240) werden während des Aufblasvorgangs erhalten. Ein schneller systolischer Druck (250) wird aus einer vordefinierten Funktion mit einer physiologisch erwarteten Form einer oszillometrischen Hüllkurve erhalten, die an während des Aufblasvorgangs erhaltene oszillometrische Daten angepasst ist. In einer Ausführungsform werden die Parameter in der Funktion insbesondere durch Anpassen mehrerer oszillometrischer Impulsamplituden zusammen mit ihren während des Aufblasvorgangs erhaltenen entsprechenden Manschettendrücken an eine vordefinierte Funktion erhalten. Die Manschette (101) wird auf einen berechneten Anfangsaufblasdruck (210) aufgeblasen, welcher mittels des abgeschätzten schnellen systolischen Drucks (250) gefunden wird. Nachdem die Manschette (101) auf den Anfangsaufblasdruck (210) gebracht ist, wird mit dem Druckablassen für die Bestimmung des tatsächlichen systolischen Druckes (250) und des diastolischen Druckes (270) zur Ausgabe an einen Benutzer begonnen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft im Wesentlichen ein Verfahren zum Steuern des Aufblasvorgangs und Ablassvorgangs der Manschette, um die Leistung eines NIBP-Systems zu verbessern. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Verfahren zum Abschätzen eines Anfangsaufblasdruckes während des Aufblasvorgangs der Manschette.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das oszillometrische Verfahren zum Messen von Blutdruck beinhaltet die Anbringung einer aufblasbaren Manschette um eine Körperextremität eines Patienten, wie z. B. den Oberarm eines Patienten. Während der Anwendung eines herkömmlichen NIBP-Überwachungssystems wird die Manschette auf einen Anfangsaufblasdruck aufgeblasen, welcher leicht über dem systolischen Druck des Patienten liegt. Die Manschette wird dann progressiv abgelassen und ein Druckwandler detektiert den Manschettendruck zusammen mit den Druckschwankungen oder Oszillationen, die sich aus den Druckänderungen von Herzschlag zu Herzschlag in der Arterie unter der Manschette ergeben. Die Daten aus dem Druckwandler werden zum Berechnen des systolischen Drucks, des mittleren arteriellen Drucks (MAP) und des diastolischen Drucks des Patienten verwendet. Wie sich verstehen wird, ist die Wahl des Anfangsaufblasdruckes ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung des von dem NIBP-System benötigten Zeitbedarfs, um den Manschettendruck zu messen und die Manschettenoszillationen für die Abschätzung des Blutdrucks zu detektieren.
Eine Schlüsselanforderung in der Bestimmung des Blutdrucks unter Anwendung eines NIBP-Überwachungssystems besteht darin, dass die Manschette über den systolischen Druck hinaus aufgeblasen werden muss, so dass eine gute Darstellung des Oszillationsamplitudenmusters gemessen werden kann. Wenn vor kurzem bereits ein Blutdruck gemessen worden ist, kann die systolische Information aus dieser vorherigen Bestimmung dazu genutzt werden, um den Anfangsaufblasdruck für die momentane Bestimmung zu bestimmen. Diese Technik kann jedoch nicht angewendet werden, wenn die letzte Bestimmung nicht sehr neu ist, oder sich der Patient geändert hat, oder das Instrument gerade eingeschaltet worden ist. Mit anderen Worten, die Bestimmung muss ohne Vorabkenntnis eines Schätzwertes des Blutdrucks erfolgen.
Diese bedeutet, dass der Anfangsaufblasdruck für die zu messenden speziellen Umstände nicht optimal sein kann. Um damit fertig zu werden, muss das System auf einen hohen Druck aufpumpen, um zu versuchen, zu garantieren, dass dieser über dem systolischen Druck liegt. Alternativ muss das System anhand der Beobachtung des Schwingungsmusters während des Ablassvorgangs entscheiden, dass nicht genügend Information an dem hohen Manschettendruckende der gemessenen oszillometrischen Daten vorliegt, um den systolischen Druck vernünftig zu bestimmen; dieses erfordert ein weiteres Aufpumpen und Suchen. Diese Szenarien verschwenden Zeit und bereiten dem Patienten Unbehagen.
Somit bläst, wenn der Anfangsaufblasdruck gut über dem systolischen Blutdruck für den Patienten gewählt wird, das NIBP-System die Blutdruckmanschette zu sehr auf, was zu einem Unbehagen des Patienten und verlängerter Messzeit führt. Alternativ muss, wenn der Anfangsaufblasdruck unter dem systolischen Blutdruck für den Patienten gewählt wird, die Blutdruckmanschette nochmals aufgeblasen werden, um einen genauen Messwert zu erhalten. Daher ist es wünschenswert, eine gewisse Kenntnis über den Blutdruck des Patienten zu haben, um den Aufblasvorgang und Ablassvorgang der Manschette zu steuern, um die Leistung eines NIBP-Systems zu verbessern.
Wie sich verstehen wird, bestimmt die Auswahl des Anfangsaufblasdruckes den erforderlichen Zeitbedarf, bevor das NIBP-System mit dem Ablassen des Manschettendrucks für den Zweck der Messung des Manschettendruckes zusammen mit der Detektion der Oszillationen des Manschettendrucks beginnt, um den Blutdruck des Patienten zu bestimmen. Somit besteht ein Bedarf, den Anfangsaufblasdruck während des Aufblasvorgangs der Manschette zu spezifizieren, um den Aufblasvorgang der Manschette zu steuern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehend erwähnten Mängel, Nachteile und Probleme werden hierin behandelt, was durch das Lesen und Verstehen der nachstehenden Beschreibung klar werden dürfte.
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Berechnen eines Anfangssollwertes des Manschettenaufblasdrucks während einer Blutdrucküberwachung. Das Verfahren weist die Schritte auf: a) Aufblasen einer Blutdruckman schette; (b) Überwachen des Vorliegens oszillometrischer Impulse während des Aufblasvorgangs der Blutdruckmanschette; (c) Abschätzen eines systolischen Blutdrucks für einen Patienten auf der Basis der während des Aufblasvorgangs der Blutdruckmanschette detektierten oszillometrischen Impulse; und (d) Definieren des Anfangsaufblasdruckes als einen vorbestimmten Druck über dem geschätzten systolischen Druck; wobei der systolische Blutdruck durch eine Kurvenanpassung unter Verwendung einer Funktion mit einer physiologisch erwarteten Form einer oszillometrischen Hüllkurve abgeschätzt wird, wobei die Kurvenanpassung unter Verwendung mehrerer oszillometrischer Impulse zusammen mit während eines frühen Abschnittes des Aufblasvorgangs erhaltenen entsprechenden Manschettendrücken ausgeführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Überwachung des Blutdrucks in einem Patienten beschrieben. Das Verfahren weist die Schritte auf: (a) Bereitstellen eines nicht-invasiven Blutdruck-(NIBP)-Monitors mit einer wahlweise aufblasbaren und ablassbaren Blutdruckmanschette und wenigstens einem Druckwandler zum Detektieren oszillometrischer Impulse; (b) Aufblasen der Blutdruckmanschette; (c) Überwachen des Vorliegens oszillometrischer Impulse aus dem Druckwandler während des Aufblasvorgangs der Blutdruckmanschette; (d) Abschätzen des MAP und diastolischen Druckes für den Patienten durch eine Kurvenanpassung unter Anwendung einer vordefinierten Funktion mit einer physiologisch erwarteten Form einer oszillometrischen Hüllkurve, wobei die Funktionsparameter durch Anpassen mehrerer während des Aufblasvorgangs zusammen mit den entsprechenden Manschettendrücken erhaltener oszillometrischer Impulse an die angepasste Kurve gefunden werden; und (e) Beenden des Aufblasvorgangs der Blutdruckmanschette bei einem Anfangsaufblasdruck über dem geschätzten systolischen Blutdruck, wobei der systolische Druck aus einer kalibrierten Manschettendruckschwingung oder aus einer mathematischen Formel abgeleitet wird, die systolischen Druck zu diastolischem Druck und MAP in Beziehung setzt.
In noch einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern des Aufblasvorgangs einer Manschette während der Überwachung des Blutdrucks eines Patienten unter Anwendung eines NIBP-Systems offenbart. Das Verfahren weist die Schritte auf: (a) Versehen des Patienten mit einer wahlweise aufblasbaren und ablassbaren nicht-invasiven Blutdruckmanschette, die zur Umwicklung eines Glied des Patienten angepasst und funktionell mit einem nicht-invasiven Blutdruckmonitor verbunden ist; (b) Bestimmen eines schnellen systolischen Blutdrucks des Patienten aus der oszillometrischen Information auf der Basis nur eines Teils des Aufblasdruckbereiches, wobei der schnelle systolische Druck durch Kurvenanpassung einer Oszillationsamplitude zusammen mit entsprechenden Manschettendruckdaten an eine vordefinierte Funktion mit einer physiologisch erwarteten Form einer oszillometrischen Hüllkurve gefunden wird; und (c) Steuern des Aufblasvorgangs der Blutdruckmanschette auf der Basis eines berechneten Anfangsaufblasdruckes, wobei der Anfangsaufblasdruck aus dem geschätzten systolischen Druck während des Aufblasvorgangs der Blutdruckmanschette berechnet wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein klares Konzept der erfindungsgemäße Anordnungen darstellen Vorteile und Merkmale und verschiedene Aufbau- und Betriebsaspekte eines typischen Mechanismus, die durch derartige Anordnungen bereitgestellt werden, werden leicht durch Bezugnahme auf die nachfolgenden veranschaulichenden, exemplarischen, repräsentativen und nicht-einschränkenden Figuren ersichtlich, welche einen integrierten Bestandteil dieser Beschreibung bilden, in welcher gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen dieselben Elemente in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, und in welchen:
1 ein nicht-invasives Blutdruck-(NIBP)-Überwachungssystem veranschaulicht, das in der Lage ist, ein in einer Ausführungsform der Erfindung beschriebenes Verfahren zum Abschätzen eines Anfangsaufblasdruckes durchzuführen;
2 eine graphische Darstellung ist, welche die Signale darstellt, die während einer typischen Blutdruckbestimmung erzeugt werden, welche einen gewissen Überdruck der Blutdruckmanschette in Bezug auf den systolischen Druck beinhaltet;
3 eine graphische Darstellung ist, die eine während der Überwachung des Blutdrucks zu sehende oszillometrische Hüllkurve darstellt und die Zeitperioden für den Aufblasvorgang und Ablassvorgang zeigt;
4 eine graphische Darstellung ist, die im Detail einen Teil der während des Aufblasvorgangs einer Manschette zu sehenden oszillometrischen Hüllkurve darstellt und ein Beispiel zeigt, wo die Schwingungen für die Berechnung des Anfangsaufblasdruckes entstehen;
5 eine graphische Darstellung ist, die die Abschätzung des systolischen Druckes anhand eines oszillometrischen Impulses darstellt, der während der Aufblasperi ode einer Blutdruckbestimmung gemäß Offenbarung in einer Ausführungsform der Erfindung kalibriert wird;
6A ein Flussdiagramm ist, das das Verfahren zum Berechnen eines Anfangsaufblasdruckes während einer Überwachung des Blutdrucks eines Patienten gemäß Beschreibung in einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
6B ein Flussdiagramm ist, das das Verfahren zum Berechnen eines Anfangsaufblasdruckes während einer Überwachung des Blutdrucks eines Patienten gemäß Beschreibung in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellt;
7 ein Flussdiagramm ist, das das Verfahren zum Bestimmen des Blutdrucks eines Patienten gemäß Beschreibung in einer Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
8 ein Flussdiagramm ist, das den Ablauf von Aktionen bei der Abschätzung des Anfangsaufblasdruckes während des Aufblasvorgangs der Manschette wie in einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden, und in welchen im Rahmen einer Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen dargestellt werden, die in die Praxis umgesetzt werden können. Diese Ausführungsformen werden ausreichend detailliert beschrieben, um dem Fachmann auf diesem Gebiet zu ermöglichen, die Ausführungsformen in die Praxis umzusetzen, und es dürfte sich verstehen, dass weitere Ausführungsformen verwendet werden können, und dass logische, mechanische, elektrische und weitere Änderungen ausgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Ausführungsformen abzuweichen. Die nachstehende detaillierte Beschreibung ist daher nicht als eine Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung zu sehen.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Abschätzen des Blutdrucks des Patienten zum Steuern des Aufblasvorgangs und Ablassvorgangs der Manschette zum Verbessern der Leistung eines NIBP-Systems offenbart. Ein systolischer Druck wird aus einer minimalen Anzahl von Oszillationen abgeschätzt, die während des Aufblasvorgangs der Manschette erhalten werden. Diese Oszillationen entstehen während des frühen Teils der Aufblasperiode und decken nur einen Teil des oszillometrischen Druckbereiches ab, welcher normalerweise einer Abschätzung des Blutdrucks zugeordnet ist. Aus dem Schätzwert des systolischen Drucks des frühen Aufblasvorgangs wird ein Anfangsaufblasdruck gewonnen. Die Begriffe "Anfangsaufblasdruck", "Anfangssolldruck", "Anfangsaufpumpdruck" usw. sind gleichbedeutend und bezeichnen den Druck, bis zu welchem eine Manschette aufgeblasen werden muss, um ein gutes oszillometrisches Muster für die Bestimmung des Blutdrucks zu erhalten.
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zum Verhindern von Unbehagen für den Patienten bei der Überwachung des Blutdrucks aufgrund von Überdruck der Manschette durch Steuerung des Aufblasvorgangs bereit. Die Erfindung stellt eine schnelle Abschätzung des systolischen Druckes während des Aufblasvorgangs bereit, indem eine vordefinierte Funktionskurve an Oszillationsamplituden zusammen mit den während des frühen Teils des Aufblasvorgangs erhaltenen entsprechenden Manschettendrücken angepasst wird. Der Anfangsaufblasdruck wird etwas über dem systolischen Druck liegend gewählt, wobei der systolische Druck während des Aufblasvorgangs aus der von der angepassten Kurve abgeleiteten Information abgeschätzt wird.
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zum schnellen Abschätzen des Blutdrucks während des Aufblasvorgangs zur Verwendung bei der Berechnung des Sollwertes des Anfangsaufblasdruckes bereit. Normalerweise wird das durch den NIBP-Monitor ausgegebene Blutdruckausgangssignal während der Ablassperiode ermittelt, indem der Manschettendruck entweder kontinuierlich oder inkrementell in einer Reihe kleiner Schritte abgelassen wird. Die während der Ablassperiode aufgebaute oszillometrische Hüllkurve wird sorgfältig aufgebaut, so dass das dargestellte Ausgangssignal so genau wie möglich ist. Um einen genauen Blutdruck zu finden, sollten die Manschettendrücke, die während der Bestimmung überdeckt werden müssen, einen Bereich haben, der den tatsächlichen intraarteriellen systolischen und diastolischen Druck einschließt. Jedoch kann ein schnellerer, aber gröberer Schätzwert des Blutdrucks erzeugt werden, wenn weniger Schwingungen verwendet werden, und das Erfordernis der Abdeckung des vollen Bereichs, welcher üblicherweise benötigt wird, gelockert wird. Dieses kann während der kurzen Aufblasperiode erfolgen. Das Ziel besteht nur darin, einen optimalen Anfangsaufblasdruck zu finden und nicht die übliche Technik für die Abschätzung des oszillometrischen Blutdrucks zu ändern. Da das in der Erfindung beschriebene Verfahren einen optimalen Anfangsaufblasdruck während des Aufblasvorgangs berechnet, vermeidet es das Unbehagen und die aufgrund von Überdruck verschwendete Zeit. Der systolische Blutdruck wird aus einer Kurve mit einer vorbestimmten Funktion abge schätzt, die an eine minimale Anzahl von Schwingungen angepasst wird, die nur einen Teil des oszillometrischen Druckbereichs überdecken, der während des Aufblasvorgangs erhalten wird. Der Anfangsaufblasdruck wird während des Aufblasvorgangs im Gegensatz zur Verwendung eines vordefinierten Wertes oder unter Zugrundelegung eines vorherigen Blutdruckschätzwertes, wie es in der Vergangenheit erfolgte, abgeschätzt.
Die Erfindung stellt eine Technik zur Gewinnung des Anfangsaufblasdruckes unabhängig von jedem vorgegebenen Anfangsaufblasdruck oder irgendeiner Vorkenntnis eines Schätzwertes des Blutdrucks aus irgendwelchen vorherigen Messungen bereit, so dass die Bestimmungszeit reduziert und der Patientenkomfort erhöht wird.
1 stellt ein nicht-invasives Blutdruck-(NIBP)-Überwachungssystem bereit, das in der Lage ist, ein in einer Ausführungsform der Erfindung beschriebenes Verfahren zum Abschätzen eines Anfangsaufblasdruckes zu implementieren. Das NIBP-Überwachungssystem 100 enthält eine auf dem Arm eines Patienten angeordnete Blutdruckmanschette 101. Die hierin nachstehend als Manschette oder Druckmanschette bezeichnete Blutdruckmanschette 101 kann aufgeblasen oder abgelassen werden, um die Oberarmarterie des Patienten zu verschließen, wenn sie sich in dem voll aufgeblasenen Zustand befindet. Sobald die Blutdruckmanschette 101 unter Verwendung des Ablassventils 102 durch eine Rohrleitung 114 mit einem Auslass 103 abgelassen wird, wird der arterielle Verschluss allmählich aufgehoben. Das Ablassen der Blutdruckmanschette 101 durch das Ablassventil 102 wird durch einen Mikroprozessor 107 über die Steuerleitung 108 gesteuert.
Ein Druckwandler 104 ist über eine Rohrleitung 105 mit der Blutdruckmanschette 101 gekoppelt, um Druck innerhalb der Manschette 101 zu messen. Gemäß üblichen oszillometrischen Techniken, wird der Wandler 104 zum Messen von Druckoszillationen in der Manschette 101 verwendet, die durch Druckänderungen in der Oberarmarterie unter der Manschette bewirkt werden. Die elektrischen Oszillationen aus dem Druckwandler 104 erhält der Mikroprozessor 107 unter Verwendung eines Analog/Digital-Wandlers über die Verbindungsleitung 106.
Eine Druckluftquelle 109, wie z. B. ein Luftkompressor oder ein unter Druck stehender Gaszylinder ist direkt oder indirekt mit der Aufblasmanschette 101 verbunden. Wenn die Druckluftquelle durch einen Druckgaszylinder beliefert wird, ist ein Aufblasventil 111 zwischen der Quelle 109 und der Rohrleitung 112 angeordnet. Der Betrieb des Aufblasventils 111 wird durch den Mikroprozessor 107 über die Steuerleitung 113 gesteuert. Somit werden der Aufblasvorgang und Ablassvorgang der Blutdruckmanschette 101 durch den Mikroprozessor 107 über das Ablassventil 102 bzw. das Aufblasventil 111 gesteuert. Wenn jedoch die Druckluftquelle 109 ein Luftkompressor ist, kann der Luftkompressor direkt mit einer Rohrleitung 112 verbunden sein, welche direkt mit der Manschette 101 zum Aufblasen verbunden ist. Zum Überwachen des Blutdrucks wird die um den Oberarm des Patienten gewickelte Manschette 101 ausgehend von einem Druck von angenähert Null auf einen Anfangsaufblasdruck aufgeblasen. Sobald die Manschette aufgeblasen wird, empfängt der Mikroprozessor 107 Oszillationen aus dem Druckwandler 104 und die Amplitude der Oszillationen zusammen mit den entsprechenden Manschettendrücken werden in einem (nicht dargestellten) Speicher in dem Mikroprozessor 107 gespeichert. Sobald die Manschette 101 auf den Anfangsaufblasdruck aufgeblasen ist, wird das Ablassventil 102 betätigt und der Manschettendruck abgelassen. Während des Ablassvorgangs detektiert der Mikroprozessor 107 Oszillationen und schätzt schließlich den systolischen Druck, den mittleren arteriellen Druck (MAP) und einen diastolischen Druck.
2 ist eine graphische Darstellung der Signale, die der während einer typischen Blutdruckbestimmung erzeugt werden, die einen gewissen Überdruck der Blutdruckmanschette in Bezug auf den systolischen Druck beinhaltet. Zur Überwachung des Blutdrucks unter Verwendung eines NIBP-Überwachungssystems wird die Blutdruckmanschette zu Beginn an dem Patienten, typischerweise um den Oberarm des Patienten über der Oberarmarterie, angeordnet. Zu Beginn des Messzyklusses, wird die Blutdruckmanschette von einem Druck von angenähert Null auf einen Anfangsaufblasdruck 210 aufgeblasen. Nachdem die Blutdruckmanschette auf den Anfangsaufblasdruck 210 aufgeblasen wurde, welcher mittels eines Verfahrens gemäß Offenbarung in einer Ausführungsform der Erfindung berechnet wird, wird das Ablassventil durch den Mikroprozessor betätigt, um die Manschette auf einen Enddruck 220 abzulassen. Der Ablassvorgang kann durch Ablassen des Manschettendruckes in einer Reihe von konstanten Druckschritten 230 erfolgen. Obwohl verschiedene Werte für jeden Druckschritt 230 verwendet werden können, beträgt in einer Ausführungsform der Erfindung jeder Druckschritt 230 etwa 8 mm Hg pro Schritt.
Nach jedem Druckschritt 230 detektiert das NIBP-Überwachungssystem eine oder mehrere Druckoszillationen 240 aus dem aktuellen Manschettendruckpegel und zeichnet diesen auf. Der Druckwandler misst den internen Manschettendruck und liefert ein die Blutdruckoszillationen charakterisierendes analoges Signal. Die Spitzenwerte der Oszillationen werden innerhalb des Mikroprozessors ermittelt.
Obwohl eine typische Manschettendrucksteuerung des NIBP-Überwachungssystems in 2 als bestimmte Druckschritte 230 von dem Anfangsaufblasdruck 210 bis zu einem Enddruck 220 aufweisend dargestellt ist, könnte das NIBP-Überwachungssystem auch mit einem kontinuierlichen, stetigen oder linearen Druckprofil von dem Anfangsaufblasdruck 210 zu dem Enddruck 220 arbeiten. Sobald der Manschettendruck von dem Anfangsaufblasdruck abnimmt, detektiert das NIBP-Überwachungssystem Druckoszillationen 240 und zeichnet die Druckoszillationen für den aktuellen Manschettendruck auf. Unter Verwendung dieser Information kann der Mikroprozessor innerhalb des NIBP-Überwachungssystems dann den systolischen Druck 250, den mittleren arteriellen Druck (MAP) 260 und einen diastolischen Druck 270 abschätzen.
Mit fortschreitenden Messzyklen wird die Spitzenamplitude der Oszillationen im Wesentlichen monoton bis zu einem Maximalwert größer und wird dann monoton mit der Fortsetzung des Manschettendrucks bis zum vollständigen Ablassen kleiner, wie es durch einen glockenförmigen Graphen 280 dargestellt wird. Die Spitzenamplitude der Manschettendruckoszillationen und die entsprechenden Verschluß-Manschettendruckwerte werden in dem Mikroprozessorspeicher gespeichert. Die Details der Oszillationen werden von dem Mikroprozessor verwendet, um den systolischen Druck 250, den mittleren arteriellen Druck (MAP) 260 und den diastolischen Druck 270 in bekannter Weise zu berechnen.
Wie man in dem Graphen von 2 erkennen kann, muss der Anfangsaufblasdruck 210 für die Blutdruckmanschette den systolischen Druck 250 des Patienten überschreiten, damit das System und Verfahren für die NIBP-Überwachung effektiv funktionieren. In früheren Ausführungsformen der NIBP-Überwachungssysteme basiert der Anfangsaufblasdruck 210 entweder auf dem systolischen Druck 250, welcher während des letzten Messzyklusses ermittelt wurde, oder ist auf einen konstanten Wert für jeden Patienten festgelegt. Der systolische Druck 250 aus dem letzten Messzyklus wird typischerweise um einen festgelegten Wert oder Prozentwert erhöht, um den Anfangsaufblasdruck 210 für den nächsten Messzyklus zu bestimmen. Da die letzte Blutdruckmanschettenmessung bereits vor einer erheblichen Zeitdauer vor der aktuellen Messung stattgefunden haben kann, kann der Anfangsaufblasdruck auf der Basis des letzten Messwertes aufgrund sich verändernder Bedingungen bezüglich des Patienten inkorrekt sein. Ferner kann, wenn ein Standardwert für den Patienten verwendet wird, der Anfangsaufblassdruck abhängig von dem Patienten viel zu hoch oder sogar zu niedrig sein. Im Falle der anfänglichen (oder alleinigen) Blutdruckmessung für den Patienten gibt es keinen früheren Messwert, aus welchem der Anfangsaufblasdruck 210 abzuleiten ist. In einem derartigen Falle beruht das herkömmliche System auf einem Standardwert, welcher für jeden Patienten derselbe ist.
In dem Graphen von 2 ist der Anfangsaufblasdruck 210 deutlich höher als der systolische Druck 250 gewählt. In diesem Betriebsbeispiel muss der Druck innerhalb der Blutdruckmanschette über eine erhebliche Anzahl von Druckschritten 230 verringert werden, bevor der Manschettendruck den systolischen Druck 240 erreicht. Der Überdruck der Blutdruckmanschette führt dazu, dass der Patient Unbehagen aufgrund unnötig hoher Manschettendrücke und einem verlängerten Verschluss der Oberarmarterie verspürt. Ferner verlängert der Überdruck der Blutdruckmanschette wegen der zahlreichen Druckschritte 230, die erforderlich sind, bevor der Manschettendruck den systolischen Druck 250 erreicht, die Gesamtzeit, die erforderlich ist, um einen Blutdruckmesswert von dem Patienten zu erhalten.
Zusätzlich zu dem Überdruck kann der Anfangsaufblasdruck 210 fehlerhaft so gewählt werden, dass er unter dem systolischen Druck 250 liegt. Wenn der Anfangsaufblasdruck 210 unter dem systolischen Druck 260 liegt, erhält das NIBP-Überwachungssystem nicht die erforderlichen oszillometrischen Druckmesswerte, die zum genauen Berechnen des systolischen Druckes 260 erforderlich sind. In dieser Situation muss das NIBP-Überwachungssystem die Blutdruckmanschette nochmals auf einen Aufblasdruck aufblasen, der höher als der systolische Druck 260 ist. In einer derartigen Situation erfährt der Patient wiederum eine längere Blutdruckbestimmungszeit und erhöhtes Unbehagen.
Obwohl das Verfahren zur Berechnung des Anfangsaufblasdruckes auf der Basis früherer Blutdruckbestimmungen im Allgemeinen effektiv ist, kann der Anfangsaufblasdruck 210 fehlerhaft sein, wenn sich der Blutdruck des Patienten erheblich in der Zeit zwischen der aktuellen NIBP-Messung und der vorherigen NIBP-Bestimmung verändert hat. In einigen Fällen kann der Zeitbetrag zwischen den Blutdruckmessungen 15 Minuten bis zu 1 Stunde betragen. Wenn sich der Blutdruck des Patienten signifikant in dieser Zeitperiode verändert hat, kann die Standardaufblasanpassung fehlerhaft sein und zu einem Überdruck oder Unterdruck führen, und dadurch den Blutdruckbestimmungszyklus verlängern.
3 ist eine graphische Darstellung, die eine während einer Durchführung einer Blutdruckbestimmung zu sehende oszillometrische Hüllkurve darstellt und die Zeitperioden für den Aufblas- und Ablassvorgang zeigt. Während der Überwachung des Blutdrucks ist eine Blutdruckmanschette typischerweise um den Oberarm über die Oberarmarterie des Patienten gewickelt. Während des Anfangsaufblasvorgangs der Blutdruckmanschette erzeugt der Druckwandler in dem NIBP-Überwachungssystem Oszillationen, die durch den Mikroprozessor empfangen werden. Typischerweise wird die Blutdruckmanschette rasch von einem Druck von angenähert Null auf einen Anfangsaufblasdruck aufgeblasen, welcher etwas über dem systolischen Druck liegt. Wenn der NIBP-Monitor den Aufblasprozess der Druckmanschette beginnt, wird ein Druckwandler zum Detektieren der Schwingungen verwendet. Herkömmliche digitale Filtertechniken können eingesetzt werden, um jedem Herzschlag entsprechende oszillometrische Impulse zu erzeugen. Nach dem Empfang des gefilterten Signals ist der Mikroprozessor in der Lage, oszillometrische Impulse zu detektieren, welche während des Aufblasvorgangs der Blutdruckmanschette vorliegen.
Während der Aufblasphase der Blutdruckbestimmung werden mehrere oszillometrische Impulse erhalten und die Amplitude der oszillometrischen Impulse nimmt zu, wenn der Manschettendruck zunimmt. Im Verlauf der Messzyklen wird der Manschettendruck allmählich erhöht, und die Spitze-Spitze-Amplitude der oszillometrischen Impulse wird monoton größer bis zu einem Maximum, das bei 310 dargestellt ist. Der Manschettendruck bei diesem Maximalwert nähert sich MAP an. Die Manschette wird weiter bis zu einem Druck aufgeblasen, welcher vollständig die Oberarmarterie verschließt, d. h., einen Blutfluss durch die Oberarmarterie an jedem Punkt in dem Herzzyklus verhindert. Die Amplitude der Oszillation beginnt, wie bei 320 dargestellt, abzunehmen, sobald sie das Maximum erreicht und an diesem Punkt während der Aufblasphase kann die Kurvenanpassung ausgeführt werden, um den systolischen Druck zu schätzen. Wenn die Druckmanschette über dem systolischen Druck hinaus aufgeblasen ist, ist die Arterie vollständig verschlossen und es kann kein Blut durch sie hindurch fließen. Typischerweise wird der Manschettendruck auf einen Anfangsaufblasdruck erhöht, welcher etwa über dem systolischen Druck liegt, so dass ein vollständiger Satz von oszillometrischen Impulsen während der Ablassphase der Bestimmung für eine genaue Bestimmung des Blutdrucks erhalten werden kann.
In einer Ausführungsform erfolgt die Schätzung des systolischen Druckes während der Abnahme der Amplitude der Oszillationen von 310 auf 320 während des Aufblasvorgangs. Die Technik der Kurvenanpassung wird unter Bezugnahme auf 4 erläutert. Sobald die Manschette auf den berechneten oder vorgegebenen Anfangsaufblasdruck aufgeblasen ist, wird das Ablassventil des NIBP-Systems durch den Mikroprozessor betätigt, um die Manschette in einer Serie konstanter Druckschritte abzulassen. Der Blutdruck wird an dem Ende der Ablassperiode aus den während der Aufblasperiode erhaltenen Oszillationen bestimmt. Typischerweise wird der Manschettendruck langsam schrittweise abgelassen, und während der Anfangsphase des Ablassvorgangs, d. h., bei 320, ist die Amplitude der empfangen Oszillationen minimal. Bei dem Punkt 340 ist die Oszillationsgröße auf einen Pegel angestiegen, welcher später als der systolische Punkt der oszillometrischen Hüllkurve ermittelt wird, um den systolischen Druck zu bestimmen. Die Amplitude der Oszillationen an diesem Punkt ist ein fester Bruchteil (Verhältnis) der maximalen Oszillationsamplitude, die man bei MAP findet. Die Amplitude der Oszillationen nimmt aufgrund des erhöhten Blutflusses durch die Arterie weiter zu, wenn der Manschettendruck abgelassen wird, und erreicht ein Maximum und beginnt dann abzufallen, was als die Periode 350 dargestellt ist. Wenn der Manschettendruck weiter abgelassen wird, wird an einem Punkt 360 eine Oszillationsgröße erreicht, welche später als der diastolische Punkt der oszillometrischen Hüllkurve bestimmt wird, um den diastolischen Druck zu bestimmen. Sobald der diastolische Druckpegel in der Manschette erreicht ist, hat die Amplitude der Oszillationen eine Größe, die ein fester Bruchteil (Verhältnis) der Größe der bei MAP zu findenden Oszillationen ist.
In einer Ausführungsform kann aus einer frei definierten Funktion, wie z. B. einer Gauß'schen, die eine physiologisch erwartete Form einer oszillometrischen Hüllkurve aufweist, durch Kurvenanpassung mehrerer von den oszillometrischen Impulsamplituden und den entsprechenden Manschettendrücken von dem Anfangsabschnitt der Aufblasperiode der systolische Druck abgeschätzt werden. Für die Zwecke dieser Erfindung wird im Wesentlichen der systolische Druck an dem Punkt während der Aufblasperiode abgeschätzt, an welcher die Amplitude der Oszillationen zuerst von dem Maximum ausgehend während des Aufblasvorgangs absinkt, d. h., während des Übergangs der Oszillationen von 310 auf 320. Aus dem abgeschätzten systolischen Druck wird der Anfangsaufblasdruck berechnet und der Mikroprozessor verwendet diesen Wert, um den Abschluss des Aufblasvorgangs der Manschette bei 320 zu steuern.
4 ist eine graphische Darstellung, die im Detail die während des Aufblasens einer Manschette zu sehende oszillometrische Hüllkurve darstellt und ein Beispiel zeigt, wo die Oszillationen für die Berechnung des Anfangsaufblasdruckes entstehen. Der systolische Druck wird zur Verwendung bei der Berechnung des Anfangsaufblasdruckes abgeschätzt, welcher benötigt wird, um das vollständige Oszillationsmuster später während des Ablassvorgangs zu erhalten. Die Bestimmung des Blutdrucks für die Bekanntgabe und Ausgabe an den Benutzer erfolgt an dem Ende der Ablassperiode. Während des Aufblasvorgangs wird der Manschettendruck von angenähert Null bis zu einem Anfangsaufblasdruck erhöht. Während des Aufblasvorgangs wird der Manschettendruck langsam erhöht, und an einem Punkt 410 beginnt der Mikroprozessor, Oszillationen aus dem Druckwandler zu empfangen. Mit zunehmenden Manschettendruck nimmt die Amplitude der Oszillationen weiter zu und an dem Punkt 420 wird die Amplitude der Oszillationen maximal. Der Manschettendruck an diesem Punkt schätzt den MAP ab. Sobald die Oszillationsamplitude das Maximum erreicht, beginnt die Amplitude der Oszillationen wie bei 430 dargestellt, abzunehmen. Die während einer Periode des Aufblasvorgangs, d. h., bei 410 bis zu dem Punkt, an welchem die Amplitude der Oszillation mit der Abnahme beginnt, d. h., bei 430 erhaltenen Oszillationen, werden für die Abschätzung des systolischen Drucks genommen. Die Amplituden dieser Oszillationen sowie der angelegte Manschettendruck werden zusammen gespeichert, sobald das System automatisch den Manschettendruck über dem interessierenden Bereich ändert. Diese Spitze-Spitze-Amplituden der Oszillationen definieren eine oszillometrische Hüllkurve und werden bewertet, um den maximalen Wert und dessen zugehörigen Manschettendruck zu finden, welcher angenähert gleich dem MAP ist. Der Manschettendruck unter dem MAP- Wert, der eine Spitze-Spitze-Komplexamplitude mit einer bestimmten fixierten Beziehung zu dem Maximalwert erzeugt, wird als der diastolische Druck bezeichnet. Ebenso wird der äquivalente Manschettendruck über dem MAP-Wert, der zu Oszillationen mit einer Amplitude mit einer bestimmten festen Beziehung zu diesem Maximalwert erzeugt, als der systolische Druck bezeichnet. Die Beziehungen von systolischen bzw. diastolischen Drücken zu dem Maximalwert sind empirisch abgeleitete Verhältnisse, die variierende Pegel abhängig von den Präferenzen des Fachmanns auf diesem Gebiet abhängen. Der unter Anwendung der Aufblasperiode geschätzte systolische Druck wird erzeugt, indem Manschettendrücke unter einem Wert etwas größer als der MAP inspiziert werden; dieses bedeutet, dass dieser schnelle systolische Schätzwert des Aufblasvorgangs prädiktiv ist und zur Berechnung des Anfangsaufblasdruckes verwendet werden kann.
In einer Ausführungsform kann der systolische Druck abgeschätzt werden, indem zuerst eine Kurvenanpassung einer vorbestimmten Funktion mit einer physiologisch erwarteten Form einer oszillometrischen Hüllkurve an mehrere oszillometrische Impulsamplituden, die während des Aufblasvorgangs zusammen mit ihren entsprechenden Manschettendrücken erhalten werden, ausgeführt wird, wobei die Parameter innerhalb der Funktion durch die Kurvenanpassung gefunden werden. Im Wesentlichen werden die gemessenen oszillometrischen Daten dazu verwendet, um Parameter innerhalb der vordefinierten Funktion anzupassen, bis eine optimale Anpassung erzielt wird. Bei Kenntnis der optimalen Werte für die Parameter und der vordefinierten Funktion selbst, kann eine angepasste Kurve vollständig definiert werden. Die angepasste Kurve kann dann leicht dazu genutzt werden, um eine Annäherung an den Datenpunkt des mittleren arteriellen Druckes (MAP) zu erhalten, welcher sich angenähert bei dem Maximalwert der angepassten Kurve befindet. Aus diesem Maximalwert-Datenpunkt können die systolischen und diastolischen Drücke als diejenigen Drücke berechnet werden, welche Oszillationsamplituden haben, die feste Prozentsätze des bei dem MAP auftretenden maximalen Oszillationswertes sind. Auf diese Weise können sowohl der systolische Datenpunkt als auch der diastolische Datenpunkt entlang der angepassten Kurve berechnet und daher deren entsprechende Drücke bestimmt werden. Da die Kurvenanpassung unmittelbar nach Abschluss der frühen Aufblasperiode 430, ausreichend weit bevor ein Manschettendruck in der Nähe des tatsächlichen systolischen Druckes erreicht wird, erfolgt kann sie zur Unterstützung der Berechnung des Soll-Aufblasdrucks verwendet werden. Beispielsweise kann der systolische Druck abgeschätzt werden, indem der MAP und der diastolische Druck aus der Kurvenanpassung zusammen mit der allgemein bekannten mathematischen Beziehung, die oft zwischen dem systolischen Druck, MAP und dem diastolischen Druck vorliegt abgeschätzt werden, so dass der systolische Schätzwert gleich dem diastolischen Schätzwert plus dem Dreifachen der Differenz zwischen dem MAP und diastolischen Druck ist. Sobald der systolische Druck abgeschätzt worden ist, kann er dazu beitragen, den Anfangsaufblasdruck zu bestimmen.
5 ist eine graphische Darstellung, die die Abschätzung des systolischen Druckes aus einem oszillometrischen Impuls darstellt, der während der Aufblasperiode einer Blutdruckbestimmung gemäß Offenbarung in einer Ausführungsform der Erfindung kalibriert wird. Ein oszillometrischer Impuls 520 wird zur Abschätzung des systolischen Druckes durch diese alternative Technik ausgewählt. Der systolische Druck kann abgeschätzt werden, indem zuerst eine vorbestimmte Funktion unter Verwendung der mehreren Oszillationen und entsprechenden Manschettendrücke, die während des frühen Teils des Aufblasvorgangs erhalten werden, angepasst wird. Anschließend können der MAP und diastolische Druck aus der angepassten Kurve abgeschätzt werden. Diese Drücke können unter Anwendung von vorher beschriebenen Techniken geschätzt werden. Der MAP-Pegel 524 auf der oszillometrischen Wellenform kann durch Berechnung eines Zeitdurchschnittswertes des oszillometrischen Impulszyklus berechnet werden. Der diastolische Pegel 522 auf der oszillometrischen Wellenform kann als der Minimalwert des oszillometrischen Zyklus identifiziert werden. Sobald die Pegel des MAP 524 und des diastolischen Druckes 522 gefunden sind, können der abgeschätzte MAP und diastolische Druck aus der Kurvenanpassung diesen Pegeln zugeordnet werden und dann kann der systolische Druck aus dem systolischen Pegel 526 gefunden werden. Wiederum kann, sobald der systolische Druck abgeschätzt worden ist, dieser zur Unterstützung der Bestimmung des Anfangsaufblasdruckes verwendet werden. Typischerweise wird die Oszillation mit maximaler Amplitude zur Kalibrierung ausgewählt. Der systolische Pegel 526 wird als der Maximalwert gefunden, der in der oszillometrischen Wellenform während des Herzzyklusses auftritt.
6A ist ein Flussdiagramm, welches das detaillierte Verfahren der Berechnung eines Anfangsaufblasdruckes zur Abschätzung des Blutdrucks eines Patienten unter Anwendung oszillometrischer Technik darstellt, wie sie in einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben ist. Bei dem Schritt 610 wird der Berechnungsablauf eines neuen Anfangsaufblasdruckes gestartet. Der durch 6A dargestellte Algorithmus wird ausgeführt, wenn es möglich ist, einen neuen Anfangsaufblasdruck zu berechnen, d. h., bei dem Schritt 430 von 4. Alternativ passt der durch 6A dargestellte Algorithmus in die Blutdruckbestimmung bei dem Schritt 740 von 7. Die Gesamtheit von 6A ist eine detailliertere Darstellung des Schrittes 740 von 7, welche nachstehend erläutert wird. Bei dem Schritt 620 wird auf während des Aufblasvorgangs erhaltene oszillometrische Information zugegriffen. Dieser Schritt beinhaltet den Erhalt von Information aus dem Mikroprozessorspeicher über mehrere Oszillationen, die während des Aufblasvorgangs aufgetreten sind. Unter Verwendung von Filtern detektierte, maß und speicherte der NIBP-Monitor oszillometrische Impulsamplitudeninformation, die aus der Manschettendruckwellenform während der Aufblasperiode abgeleitet wurden. Der Schritt beinhaltet ferner die Definition einer oszillometrischen Hüllkurve unter Verwendung mehrerer oszillometrischer Impulsamplituden zusammen mit ihren entsprechenden Manschettendrücken, die während des frühen Teils des Aufblasvorgangs erhalten wurden, der ebenfalls in dem Speicher eines Mikroprozessors gespeichert ist. Bei dem Schritt 630 erfolgt eine Kurvenanpassung der oszillometrischen Hüllkurveninformation an eine vorbestimmte Funktion mit einer physiologisch erwarteten Form einer oszillometrischen Hüllkurve. Beispielsweise kann eine Gauß'sche Funktion als die vordefinierte Funktion verwendet werden. Während des Aufblasvorgangs der Manschette nimmt die Amplitude der Oszillationen zu und erreicht ein Maximum und beginnt dann abzufallen. An diesem Punkt liegt genug oszillometrische Information vor, so dass die Kurvenanpassung ausgeführt werden kann, welche dann einen schnellen Schätzwert des systolischen Druckes ergeben oder dazu beitragen kann. Der systolische Druck wird bevorzugt geschätzt, bevor der Manschettendruck einen vorgegebenen Anfangsaufblasdruck erreicht, so dass er bei der Unterstützung einer Berechnung eines besseren Aufblassolldruckes nützlich ist. Bei dem Schritt 640 werden aus der Kurvenanpassung der MAP und der diastolische Druck abgeschätzt. Bei dem Schritt 650 wird der systolische Druck aus dem abgeschätzten MAP und dem diastolischen Druck abgeschätzt. Dieser Schritt beinhaltet die Auswahl eines während des Aufblasvorgangs erhaltenen oszillometrischen Impulses zur Kalibrierung desselben, um den systolischen Druck abzuschätzen. Der oszillometrische Impuls wird mit dem aus der Kurvenanpassung abgeschätzten MAP und diastolischen Druck kalibriert. Typischerweise wird der mit der maximalen Amplitude erhaltene oszillometrische Impuls für die Kalibrierung gewählt. Bei dem Schritt 660 wird der systolische Druck aus dem Maximum der kalibrierten oszillometrischen Impulswellenform abgeschätzt. Bei dem Schritt 670 wird auf der Basis des Schätzwertes des systolischen Druckes ein neuer Anfangsaufblasdruck berechnet. Dieser wird erreicht, indem ein voreingestellter Differenzwert auf den geschätzten systolischen Druck addiert wird. Bei dem Schritt 680 wird der neue Anfangsaufblaswert bei der Steuerung des Aufblasvorgangs verwendet. Der neue Anfangsaufblasdruck wird nur verwendet, wenn der neue Anfangsaufblasdruck abgeschätzt ist, bevor der Manschettendruck den vorgegebenen Anfangsaufblasdruck erreicht.
6B ist ein Flussdiagramm, das eine alternative Ausführungsform der Berechnung eines Anfangsaufblasdruckes darstellt, wenn der Blutdruck eines Patienten unter Anwendung der oszillometrischen Technik überwacht wird. Die Schritte 611 bis 641 sind dieselben wie die Schritte 610 bis 640 von 6A. Jedoch wird bei dem Schritt 651 der systolische Druck durch andere Mittel abgeschätzt. Insbesondere wird der schnelle systolische Druckschätzwert unter Verwendung des aus der Kurvenanpassung erhaltenen MAP und des diastolischen Druckes zusammen mit einer allgemein bekannten angenäherten mathematischen Formelbeziehung, wie vorstehend in dieser Beschreibung beschrieben, berechnet. Die Schritte 661 und 671 sind dieselben wie die Schritte 670 und 680 von 6A. Auf diese Weise stellt 6B dar, wie unterschiedliche Mittel zur schnellen Abschätzung des systolischen Druckes während des Aufblasvorgangs in den Gesamt-Blutdruckalgorithmus passen.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Messen des Blutdrucks eines Patienten gemäß Beschreibung in einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. In 7 stellen die Schritte 720 bis 750 die Aufblasphase der Blutdruckbestimmung dar, und die Schritte 760 bis 780 stellen die Ablassphase der Bestimmung dar. Bei dem Schritt 710 wird die Blutdruckbestimmung gestartet. Bei dem Schritt 720 wird der Aufblasvorgang der Manschette von einem Druck von Null aus gestartet und ein vorgegebener Anfangsaufblasdruck festgelegt. Die Manschette wird mit einer Geschwindigkeit aufgeblasen, so dass eine ausreichende Anzahl von Oszillationen zur Abschätzung der erforderlichen Blutdruckwerte während des Aufblasvorgangs erhalten werden. Bei dem Schritt 730 prüft das System, ob der Manschettendruck den von dem System am Beginn der Blutdruckbestimmung festgelegten Anfangsaufblasdruck erreicht hat. Wenn der Manschettendruck bereits den vorgegebenen Anfangsaufblasdruck erreicht hat, wird der Aufblasvorgang der Manschette gemäß Darstellung bei dem Schritt 750 beendet. Bei dem Schritt 740 wird, wenn die Manschette noch nicht den vorgegebenen Anfangsaufblasdruck erreicht hat, dann, wenn es möglich ist, ein neuer Anfangaufblasdruck aus der oszillometrischen Information berechnet. Der neue Anfangsaufblasdruck wird mittels irgendeinem der in den 6A und 6B beschriebenen Verfahren berechnet. Die Aktionen, die während der Aufblasphase der Bestimmung unternommen werden müssen, sind detaillierter in 8 dargestellt. Wenn ein neuer Anfangsaufblasdruck berechnet wird, wird er dann dazu genutzt, um die Manschette auf den höchsten benötigten Pegel statt auf den vorgegebenen Anfangsaufblasdruck aufzublasen. Sobald er Manschettendruck entweder den neu berechneten Anfangsaufblasdruck oder den vorgegebenen Anfangsaufblasdruck erreicht, wird der Aufblasvorgang der Manschette gemäß Darstellung durch den Schritt 750 beendet. Wenn ein neuer Anfangsaufblasdruck berechnet worden ist, hat er, unabhängig davon, ob er größer oder kleiner als der erste Anfangsaufblasdruck ist, Vorrang bei der Steuerung des Abschlusses des Pumpvorgangs. Es ist jedoch möglich, den neuen Anfangsaufblasdruck zu aktualisieren, wenn die Aufblasperiode lang genug ist. Da mehrere Oszillationen während der Aufblasperiode erfasst werden, können bessere neue Anfangsaufblasdrücke berechnet werden. Bei dem Schritt 760 wird mit dem Manschettenablassvorgang begonnen. Die Manschette wird von dem Anfangsaufblasdruck auf einen wesentlich niedrigeren Pegel abgelassen. Mehrere oszillometrische Impulse werden während des Ablassvorgangs beobachtet, um eine dem Ablassvorgang entsprechende oszillometrische Hüllkurve zu erhalten. Bei dem Schritt 770 werden aus den oszillometrischen Impulsen der systolische, MAP und diastolische Druck zur Bekanntgabe und Ausgabe an den Benutzer berechnet. Bei dem Schritt 780 wird der Ausgabeschätzwert des Blutdrucks an den Benutzer ausgegeben und bei dem Schritt 790 wird die Blutdruckbestimmung beendet.
In einer Ausführungsform wird der schnelle systolische Druck durch eine Kurvenanpassung unter Verwendung einer vordefinierten Funktion abgeschätzt. Die Parameter innerhalb der vordefinierten Funktion werden durch den Kurvenan passungsalgorithmus gefunden, welcher mehrere oszillometrische Impulsamplituden als Manschettendruckänderungen über der frühen Aufblasperiode verwendet. Jeder allgemein bekannte Kurvenanpassungsalgorithmus kann verwendet werden. Beispielsweise könnte der Marquardt-Lebenberg-Algorithmus leicht in dieser Erfindung implementiert werden. Um die Berechnung für den schnellen Schätzwert des systolischen Druckes auszuführen, muss die durch die Oszillationsamplituden definierte oszillometrische Hüllkurve gegenüber den Manschettendruckdaten eine vernünftige Glockenform aufweisen. Dieses kann durch die Anforderung sichergestellt werden, dass drei oder mehr Oszillationen vorhanden sind, wobei eine Oszillation ein deutliches Amplitudenmaximum aufweist, und dass die Oszillation auf der diastolischen Seite eine kleinere Amplitude als die Hälfte des Maximums haben muss, und dass die Oszillation auf der systolischen Seite eine Amplitude kleiner als das 0,9-fache des Maximums haben muss. Alternativ müssen mehr als drei Oszillationen mit wenigstens einer Oszillation deutlich auf der systolischen Seite der Hüllkurve vorliegen. Wenn die gemessenen oszillometrischen Daten diesen Anforderungen genügen, kann eine Kurvenanpassung zur Abschätzung der verschiedenen benötigten Blutdruckschätzwerte unternommen werden. Der MAP und der diastolische Druck werden aus der angepassten Kurve abgeschätzt. Der Manschettendruck, bei welchem die Amplitude der Oszillationen maximal wird, ist der MAP-Schätzwert und der Manschettendruck, bei welchem die Amplitude der Oszillationen bei 60% der MAP-Oszillationsgröße auf der niedrigeren Druckseite der Hüllkurve ist, ist der diastolische Schätzwert. Der diastolische 60%-Punkt kann leicht erhalten werden, sobald die angepasste Kurve vollständig definiert ist, und ist lediglich als ein Veranschaulichungsbeispiel gemeint; irgendein anderer Prozentsatz oder ein Verhältnis können von dem Fachmann auf diesem Gebiet bevorzugt werden.
In einer Ausführungsform kann, wie vorstehend beschrieben, der schnelle systolische Druck unter Verwendung einer als die "Ein-Drittel-Regel" bekannten mathematischen Formel abgeschätzt werden. Insbesondere wird der systolische Druck durch den diastolischen Druck plus das Dreifache der Differenz zwischen dem MAP und diastolischem Druck abgeschätzt. Diese Regel wird normalerweise verwendet, um den MAP als den diastolischen Druck plus ein Drittel des Impulsdruckes abzuschätzen, kann aber algebraisch für die Zwecke dieser Erfindung algebraisch manipuliert werden, um den systolischen Druck aus dem diastolischen Druck und dem MAP abzuschätzen. Ferner liegt, wie vorstehend beschrieben, der MAP dort, wo das Maximum der oszillometrischen Hüllkurve auftritt; der diastolische Druck dort, wo die Oszillationsamplitude bei 60% der MAP-Oszillationsgröße auf der Seite des niedrigeren Druckes der oszillometrischen Hüllkurve liegt. Wiederum könnte eine Kurvenanpassung ausgeführt werden, aber in dieser Ausführungsform wird nur die Abschätzung des diastolischen Druckes und des MAP benötigt. Eine Interpolation zwischen Schritten kann mittels der angepassten Kurve angewendet werden, um den diastolischen Schätzwert zu verbessern, da die gemessenen Hüllkurvendaten typischerweise keinen Punkt liefern, der genau 60% der maximalen Oszillationsamplitude ist, obwohl er ebenfalls bei einem Druckschritt liegt.
In einem Beispiel wird die Druckmanschette mit einer Geschwindigkeit aufgeblasen, so dass eine ausreichende Anzahl von oszillometrischen Impulsen gefunden werden kann. Man beachte, dass sich durch die Berechnung des Anfangsauf blasdruckes eine insgesamt schnellere Bestimmung ergibt, selbst wenn in einigen Fällen die Aufblasperiode etwas länger dauert, um ausreichend detaillierte oszillometrische Information während des Aufblasvorgangs zu erhalten, um eine gute Kurvenanpassung auszuführen. Eine vorteilhafte Nutzung der Erfindung liegt in dem Falle vor, in welchem eine große Manschette an einem Patienten angelegt ist, der Bluthochdruck hat. Wenn das Volumen der Manschette groß ist, dauert das Aufpumpen auf den Anfangsaufblasdruck natürlicherweise länger, was die Erfassung der benötigten oszillometrischen Impulse ermöglicht. Im Allgemeinen liegt keine Notwendigkeit vor, eine spezielle Manschettenaufblasstrategie zu entwickeln, um das Pumpen in irgendeiner dynamischen oder aufwändigen Weise zu steuern. Wenn der Aufblasvorgang nicht so schnell erfolgt, dass der vorgegebene Anfangsaufblaswert erreicht wird, bevor ein neuer und besserer Anfangsaufblasdruck abgeschätzt ist, kann das NIBP-System wie üblich mit der Bestimmung fortfahren. Wenn ein besserer Anfangsaufblasdruck gefunden wird, bevor die Manschette den vorgegebenen Anfangsaufblasdruck erreicht, kann dann das NIBP-System den neu berechneten Anfangsaufblasdruck verwenden. Dieses bietet eine Möglichkeit, die Bestimmung zu beschleunigen, jedoch nur, wenn es die Situation erlaubt.
8 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf von Aktionen darstellt, die bei der Abschätzung des Anfangsaufblasdruckes in einer Ausführungsform der Erfindung angewendet werden. Bei dem Schritt 810 wird die Bestimmung des Blutdrucks unter Verwendung eines NIBP-Systems gestartet. Bei dem Schritt 820 wird das NIBP-System auf einem Anfangsaufblasdruck aus einer früheren Blutdruckabschätzung oder auf einem vorgegebenen Anfangsaufblasdruck eingestellt. Bei dem Schritt 830 wird der Aufblasvorgang der Manschette in Rich tung zu dem eingestellten Anfangsaufblasdruck gestartet. Bei dem Schritt 840 prüft der Mikroprozessor, ob der Manschettenaufblasdruck den eingestellten Anfangsaufblasdruck erreicht hat. Wenn der Manschettendruck den eingestellten Anfangsaufblasdruck vor der Berechnung eines neuen Anfangsaufblasdrucks erreicht, wird der Prozess eines Versuchs, einen neuen Anfangsaufblasdruck zu berechnen, beendet, und die Vorrichtung fährt mit dem Ablassvorgang der Manschette gemäß Darstellung im Schritt 890 fort. Bei dem Schritt 850 prüft dann, wenn der Manschettendruck noch nicht den eingestellten Anfangsaufblasdruck erreicht hat, der Mikroprozessor, ob eine ausreichende Anzahl von Oszillationen empfangen wurde, um ausreichend eine oszillometrische Hüllkurve für die Abschätzung des systolischen Druckes zu definieren. Wenn keine ausreichende Anzahl von Oszillationen, bevorzugt und minimal drei, für die Bestimmung des schnellen systolischen Wertes empfangen worden sind, prüft der Mikroprozessor, ob der eingestellte Anfangsaufblasdruck erreicht worden ist, und wenn nicht fährt er mit der Überwachung auf Oszillationen fort. Wenn der Manschettendruck bereits den eingestellten Anfangsaufblasdruck erreicht hat, fährt dann die Vorrichtung mit dem Ablassvorgang fort. Bei dem Schritt 860 prüft der Mikroprozessor, ob eine vordefinierte Funktion für die Kurvenanpassung von Oszillationsdaten, die bis zu diesem Punkt in dem Aufblasvorgang erhalten wurden, verwendet werden kann. Wenn die Kurvenanpassung durchgeführt werden kann, bevor der Manschettendruck den eingestellten Anfangsaufblasdruck erreicht, wird dann bei dem Schritt 870 ein neuer Anfangsaufblasdruck berechnet. Wenn die Kurvenanpassung nicht ausgeführt werden kann, kehrt der Algorithmus zu dem Schritt 840 zurück, um zu sehen, ob der Aufblasvorgang unterbrochen werden sollte. Wenn ausreichend Information zur Verfügung steht, so dass ein neuer Anfangsmanschettendruck berechnet werden kann, tritt dann der Algorithmus in den Schritt 870 ein. Bei dem Schritt 880 wird die Manschette auf den neuen Anfangsaufblasdruck aufgeblasen. Bei dem Schritt 890 wird der Manschettendruck von dem Anfangsaufblasdruck in der normalen Weise abgelassen, um Blutdruckschätzwerte für die Ausgabe an den Benutzer zu erhalten.
Somit werden verschiedene Ausführungsformen eines Verfahrens zum Abschätzen eines Anfangsaufblasdruckes und zum Steuern des Aufblasvorgangs der Manschette bereitgestellt. Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann auf diesem Gebiet erkennen, dass bestimmte Ersetzungen, Änderungen und Weglassungen an den Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne von dem Erfindungsgedanken der Erfindung abzuweichen. Demzufolge ist die vorstehende Beschreibung lediglich als exemplarisch gedacht und sollte nicht den Schutzumfang der Erfindung einschränken, wie er in den nachstehenden Ansprüchen dargelegt wird.
Die vorliegende Anmeldung offenbart ein Verfahren zum Berechnen eines Anfangsaufblasdruckes 210 während einer Blutdruckbestimmung unter Anwendung eines NIBP-Systems 100. Die mit dem System 100 bereitgestellte Manschette 101 wird in Richtung auf einen vorgegebenen Anfangsaufblasdruck 210 aufgeblasen und mehrere oszillometrische Impulse 240 werden während des Aufblasvorgangs erhalten. Ein schneller systolischer Druck 250 wird aus einer vordefinierten Funktion mit einer physiologisch erwarteten Form einer oszillometrischen Hüllkurve erhalten, die an während des Aufblasvorgangs erhaltene oszillometrische Daten angepasst ist. In einer Ausführungsform werden die Parameter in der Funktion insbesondere durch Anpassen mehrerer oszillometrischer Impulsamplituden zusammen mit ihren während des Aufblasvorgangs erhaltenen entsprechenden Manschettendrücken an eine vordefinierte Funktion erhalten. Die Manschette 101 wird auf einen berechneten Anfangsaufblasdruck 210 aufgeblasen, welcher mittels des abgeschätzten schnellen systolischen Drucks 250 gefunden wird. Nachdem die Manschette 101 auf den Anfangsaufblasdruck 210 gebracht ist, wird mit dem Druckablassen für die Bestimmung des tatsächlichen systolischen Druckes 250 und des diastolischen Druckes 270 zur Ausgabe an einen Benutzer begonnen.

100: NIBP-Überwachungssystem
101: Blutdruckmanschette
102: Ablassventil
103: Auslass
104: Druckwandler
105: Rohrleitung
106: Verbindungsleitung
107: Mikroprozessor
108: Steuerleitung
109: Druckluft
111: Aufblasventil
112: Rohrleitung
113: Steuerleitung
114: Rohrleitung
210: Anfangsaufblasdruck
220: Enddruck
230: Druckschritte
240: Druckoszillationen
250: Systolischer Druck
260: Mittlerer arterieller Druck (MAP)
270: Diastolischer Druck
280: Glockenförmiger Graph
310: Maximum
320: Abnehmend
330: Anfangsphase des Ablassvorgangs
340: Punkt
350: Periode
360: Punkt
410: Punkt
420: Punkt
430: Oszillationen beginnen abzunehmen
520: Oszillometrische Impulse
522: Diastolischer Pegel
524: MAP-Pegel
526: Systolischer Pegel
610: Schritt
611–641: Schritte
620: Schritt
630: Schritt
640: Schritt
650: Systolischer Druck
651: Schritt
660: Schritt
661: Schritt
670: Schritt
661: Schritt
680: Schritt
710: Schritt
720: Schritt
720–750: Schritte
730: Schritt
740: Schritt
750: Schritt
760: Schritt
760–780: Schritte
770: Schritt
780: Schritt
790: Schritt
810: Schritt
820: Schritt
830: Schritt
840: Schritt
850: Schritt
860: Schritt
870: Schritt
880: Schritt
890: Schritt

Claims

Verfahren zum Berechnen eines Anfangsaufblasdrucks (210) unter gleichzeitiger Überwachung des Blutdrucks, mit den Schritten: (a) Aufblasen einer Blutdruckmanschette; (b) Überwachen des Vorliegens oszillometrischer Impulse (240) aus dem Druckwandler während des Aufblasvorgangs (210) der Blutdruckmanschette (101); (c) Abschätzen eines schnellen systolischen Blutdrucks (250) für einen Patienten auf der Basis der während des Aufblasvorgangs der Blutdruckmanschette (101) detektierten oszillometrischen Impulse; und (d) Definieren des Anfangsaufblasdruckes (210) als einen vorbestimmten Druck über dem geschätzten systolischen Druck (250); wobei der systolische Blutdruck (250) durch eine Kurvenanpassung unter Verwendung einer Funktion mit einer physiologisch erwarteten Form einer oszillometrischen Hüllkurve abgeschätzt wird, wobei die Kurvenanpassung unter Verwendung mehrerer oszillometrischer Impulse (240) zusammen mit während eines frühen Abschnittes des Aufblasvorgangs erhaltenen entsprechenden Manschettendrücken ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Aufblasvorgangs der Blutdruckmanschette (101) die Erhöhung des Manschettendruckes mit einer Geschwindigkeit beinhaltet, so dass der Anfangsaufblasdruck (210) definiert ist, bevor der Manschettendruck einen vorgegebenen Anfangsaufblasdruck erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Überwachung des Vorhandenseins oszillometrischer Impulse (240) die Schritte umfasst: (a) Empfangen mehrerer Oszillationen aus einem Druckwandler (104) während des Aufblasvorgangs der Blutdruckmanschette (101); und (b) Filtern einer Manschettendruckwellenform, um die oszillometrischen Impulse (240) zu extrahieren.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt der Überwachung des Vorhandenseins oszillometrischer Impulse (240) ferner die Definition einer oszillometrischen Hüllkurve unter Verwendung von Amplituden der oszillometrischen Impulse (240) zusammen mit den entsprechenden Manschettendrücken aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abschätzung des systolischen Blutdrucks die Schritte aufweist: (a) Finden der Funktionsparameter innerhalb der vordefinierten Funktion mit der Kurvenanpassung unter Verwendung oszillometrischer Impulse zusammen mit entsprechenden Manschettendrücken, die während des Aufblasvorgangs der Manschette (101) erhalten wurden; (b) Erhalten eines mittleren arteriellen Druckes (260) und eines diastolischen Druckes (270) aus der angepassten Kurve; und (c) Abschätzen des systolischen Druckes (250) aus dem abgeschätzten mittleren arteriellen Druck (260) und einem diastolischen Druck (270).
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Abschätzung des systolischen Blutdrucks (250) aus dem abgeschätzten mittleren arteriellen Druck (260) und diastolischen Druck (270) ferner die Schritte aufweist: (a) Wählen wenigstens eines oszillometrischen Impulses (240) aus den mehreren oszillometrischen Impulsen (240), die während des Aufblasvorgangs erhalten werden; (b) Kalibrieren des ausgewählten oszillometrischen Impulses (240) mit dem erhaltenen mittleren arteriellen Druck (260) und diastolischem Druck (270); und (c) Abschätzen des systolischen Druckes (250) aus dem kalibrierten oszillometrischen Impuls (240).
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Abschätzung des systolischen Blutdrucks (250) aus dem abgeschätzten mittleren arteriellen Druck (260) und diastolischen Druck (270) ferner die Abschätzung des systolischen Druckes (250) unter Verwendung irgendeiner mathematischen Formelbeziehung des mittleren arteriellen Druckes (260) und des diastolischen Druckes (270) zu dem systolischen Druck (250) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der schnelle systolische Druckwert (250) auf der Basis von Daten abgeschätzt wird, die nur aus einem Teil des Aufblasdruckbereiches gesammelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Definition des Anfangsaufblasdruckes den Schritt der Berechnung des Anfangsaufblasdruckes aufweist, bevor der Manschettendruck den vorgegebenen Anfangsaufblasdruck erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner den Schritt der Beendigung des Prozesses eines Versuchs der Berechnung des Anfangsaufblasdruckes aufweist, wenn der Manschettendruck den vorgegebenen Anfangsaufblasdruck vor der Berechnung des neuen Anfangsaufblasdruckes erreicht.