-
Das Tasten des Pulses (genau genommen der Pulswelle, die mit einer Auf- und Abwärtsbewegung der Arterienwand einhergeht), also seine mechanische Erfassung ist seit Jahrtausenden bekannt. Das zuverlässige Tasten des Pulses am Handgelenk erfordert jedoch große Übung. Der Puls tastet sich bei allen Menschen anders. Tasten ist einer unserer fünf Sinne, die mechanische Erfassung des Pulses war bis dato daher ein Gefühl und keine objektive Messung. Auch eine direkte Aufzeichnung von Messwerten war bislang nicht möglich. Die Pulswellen sind individuell. Eine Erfassung des Pulses erfolgte bis dato nicht-mechanisch, sondern seit wenigen Jahrzehnten photoelektrisch oder dopplersonographisch.
-
Ein mechanischer Pulsmeter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der
US 4 653 506 A bekannt. Die dort vorgestellte Apparatur ermöglicht es, die mechanischen Pulswellen (hier über der Arteria radialis) direkt abzubilden. Möglich macht das die Übertragung der mechanischen Bewegung in eine elektrische unter Zuhilfenahme eines handelsüblichen Mikrodynamos. Dabei wird die Auf- und Abwärtsbewegung der Arterienwand in eine Drehung des Rotors des Mikrodynamos übersetzt. Bei diesem bekannten Pulsmeter liegt der Rotor des Mikrodynamos direkt auf der Pulsnahmestelle auf, was zum einen eine exakte Platzierung des Pulsmeters erschwert. Zudem besteht bei diesem Gerät die Gefahr, nicht den korrekten Druck auf die Pulsnahmestelle auszuüben, was die Messergebnisse verfälschen kann.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Pulsmeter zu schaffen, der die oben genannten Nachteile beseitigt und eine zuverlässige Ermittlung des Pulses gewährleistet.
-
Neu
-
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Der Pulsmeter erfasst die mechanische Pulswelle und stellt sie direkt analog dar. Dabei wird die mechanischen Pulswelle umgesetzt in die Drehung eines Mikrodynamos und damit in elektrische Signale.
-
Eine geeignete Fixierung wurde aus wissenschaftlichen Grundlagen und täglicher klinischer Praxis neu entwickelt. Nach einer langen Versuchsreihe ist es gelungen, eine für den Unterarm geeignete Fixierung und Plattform zu entwickeln. Die Plattform ist höhenverstellbar, die Fixierung erfolgt ausreichend stabil ohne die Arteria radialis zu komprimieren.
-
Die Erfassung des mechanischen Pulssignals wurde neu entwickelt, um den anatomischen und mechanischen Anforderungen für eine ruhige Signalaufnahme zu ermöglichen.
-
Einleitung
-
Als Puls bezeichnet man das über Arterien tastbare Pochen gegen die Fingerkuppe. Zahlreiche Arterien sind tastbar, gängig ist das Tasten des Pulses aber nur handgelenksnah über der Arteria radialis. Technisch erfolgt heutzutage die Arterienpulsmessung photoelektrisch beispielsweise durch Registrierung der Lichtdurchlässigkeit eines Fingers oder Ohrläppchens oder aber anhand des Absorptionsspektrums von Hämoglobin (oxygeniert oder nicht oxygeniert).
-
(Beispiele s. a.
- • https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Heartbeat-thumb-transparancy.png
- • https://media.springernature.com/full/springer-static/image/art%3A10.1186%2Fcc341/ MediaObjects/13054_1999_Article_380_3_HTML.jpg
- • https://www.amperordirect.com/mm5/website_v3/products/medchoice/plethgraph.jpg)
-
Jedenfalls wird die Pulswelle in der Arterie nicht direkt erfaßt, sondern indirekt über die Kapillaren. Messen der Pulswellenlaufzeit und anderer Parameter basieren derzeit auf Berechnungen aus EKG und photoelektrischer Erfassung. Die Erfassung der Blutflußgeschwindigkeit ist darüber hinaus dopplersonographisch möglich. Hier wird die Geschwindigkeit des Blutstroms erfaßt.
-
Ein Meßgerät zur direkten mechanische Erfassung der Pulswelle, beispielsweise über der Arteria radialis, ist derzeit nicht vorhanden. Es ist davon auszugehen, daß eine solche Meßanordnung sowohl wissenschaftlich, als auch in der täglich ärztlichen Praxis einen erheblichen Mehrwert darstellen wird. Der arterielle Blutfluß besteht nicht nur in einer Strömung des Blutes nach distal (wie beispielsweise der Fluß des Wassers in einem Gartenschlauch), sondern auch in der so genannten Pulswelle, die sich wie eine peristaltische Welle synchron zum Blutauswurf des Herzen über Arterien fühlen lässt. Während der Pulswelle dehnt sich die Arterie aus, vor und nach ihrer Ankunft ist ihr Durchmesser geringer (sonographische Darstellung bei Routineuntersuchungen). Ob es sich bei der Pulswelle nur um eine Druck-, Kompressions-, Dichte- oder Verdichtungswelle handelt, ist Gegenstand der Forschung. Der Logik folgend sollten auch Elastizität und glatte Muskulatur der Arterienwände eine Rolle spielen. Eine logische Funktion der Pulswelle wäre die Unterstützung der Kapillarperfusion.
-
Entwicklung des Meßgerätes
-
Ziel war es ein Meßgerät zu entwickeln das an der üblichen Taststelle, handgelenksnah über der Arteria radialis den Puls mechanisch erfassen kann. Das Gerät muß dort stabil platziert werden können, um die mechanische Auslenkung erfassen zu können. Anatomisch finden sich in dem Bereich drei Gewebeschichten mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften. Dabei handelt es sich um Haut / Bindegewebe, Flexorensehnen und knöcherne Strukturen. Die Arterie verläuft volar am Unterarm radialseitig der Flexorensehen und ulnarseitig des processus styloideus radii. An der Hand ist sie dann wieder an der Foveola radialis (Tabatiere) tastbar. Gut palpabel ist sie etwa einfinger- bis eindaumenbreit proximal der Handgelenksbeugefalte.
-
Eine Stelle, an der die Pulsation in der Arteria radialis gut tastbar ist, wird als Pulsnahmestelle markiert.
-
Hintergrund
-
Mechanisch weniger stabile Gewebeschichten stellten sich als ungeeignet zur Fixation der Meßapparatur heraus. Die Extension im Handgelenk strafft die Haut am distalen Unterarm und mindert deren Verschieblichkeit ausreichend. Eine Kompression der Arteria radialis ist in jedem Fall so gering wie möglich zu halten, daher ist eine Fixation des Meßgerätes mittels zirkulärer Strukturen (Gummibänder etc.) unmöglich, die Fixation von dorsal an den ossären Strukturen mittels Zwingen hat sich ebenfalls nicht bewährt. Die Flexoren am Unterarm haben sich jedoch als ausreichend stabil herausgestellt, um bei gleichzeitiger Extension im Handgelenk als Basis geeignet zu sein. Die Bodenplatte des Meßgerätes muß dabei etwas über die Pulsnahmestelle hinaus nach radial reichen, um bei Fixation mittels Gummibändern eine direkte Kompression der Arteria radialis zu verhindern. Die Anlage erfolgt mittels Schablone punktgenau, die Fixation mittels doppelseitigen Klebebandes (Haut) und Haltebändern (um Meßgerät und Schiene herum).
-
Untersuchungen mit unserer Pulswaage haben im Vorfeld ergeben, daß die maximale Auslenkung des Waagbalkens individuell abhängig ist vom auf die Arterie ausgeübten Druck und stark variiert.
-
Die Breite der Loge in der sich die Arteria radialis befindet ist, ausgehend von einer (ulnar-radialen) Breite des Unterarms von 6 Zentimetern schmäler als 1 Zentimeter. Distal verschwindet die Arteria radialis unter dem Retinakulum flexorum, einer stabilen faserigen Schicht über der mechanische Erfassung der Pulswelle nicht erfolgen soll. Dorsal ist die Loge durch die Facies anterior ossis radialis begrenzt, die ihrerseits einen unelastische (harten) Widerstand dargestellt, gegen den die Arterie bei der Untersuchung gedrückt wird. In besonderen Fällen, beispielsweise bei anatomischen Varianten, kann das Gerät keine, zur Messung ausreichende Pulswelle erfassen.
-
Diese Loge ist von volar leicht komprimierbar, der Messkopf an der Pulsnahmestelle (s. u.) sinkt abhängig von Druck unterschiedlich tief in diese anatomische Loge ein, die dorsal und radial vom Radius (Facies anterior) begrenzt ist. Ein starker Druck komprimiert die gesamt Loge einschließlich der Arteria radialis, es ist dann kein Radialispuls mehr vorhanden (Verschlußdruck). Für die Messung eignen sich Drucke von null bis zu diesem Verschlußdruck. Zur Messung dieser Drucke eignet sich die Pulswaage. Es kann dann schon vor Anlegen des mechanischen Pulsmeters abgeschätzt werden, welche Drucke geeignet sein werden. Aufgrund des Einsinkens der Meßsonde in die Loge hat sich eine zusätzliche Vorrichtung für Heben und Senken der Drehachse als wertvoll erwiesen. Dies kann beispielsweise über eine Lagerung der Drehachse auf einer vier Millimeter (= Abstand zur Meßsonde) davon entfernt kontrolliert drehbaren Klappe erfolgen.
-
An der Pulsnahmestelle selbst tastet ein Signalaufnehmer (Hebelkonstruktion mit Achse, Meßsonde und Gewichtsaufnehmer) die Pulsation der Arterie ab. Sie setzt sich zusammen aus einem handelüblichen Mikrodynamo (Mikromotor) dessen Drehachse der Drehachse des Signalaufnehmers entspricht. Vier Millimeter davon entfernt ist die Meßsonde die auf der Arterie platziert wird. Die Meßsonde selbst ist wiederum an einer Achse, die parallel zur Drehachse des Signalaufnehmers am Dynamo verläuft aufgehängt. Auf einem senkrecht von der Meßsonde und der Achse nach oben verlaufenden Stab können Gewichte direkt über dem Meßpunkt platziert werden (Ausübung des Druckes an der Pulsnahmestelle).
-
Hinweis: Alternativen für den Lastaufbau sind grundsätzlich auch Federn. Dabei gilt:
- • Die Verwendung von eindimensionalen Druck- oder Zugfedern ist wenig geeignet. Die von der Feder ausgeübte Kraft ist vom Federweg abhängig, sie verändert sich auch durch die Bewegung an der Pulsnahmestelle (Pulswelle). Um diesen Effekt gering zu halten müßte der Federweg groß werden, was den Pulsmeter unverhältnismäßig vergrößert.
- • Antriebsfedern können an der Drehachse des Signalaufnehmers angebracht werden, der Lastaufbau erfolgt dann durch deren Rücklauf. Eine exakte Federkennlinie wäre notwendig für einen reproduzierbaren Lastaufbau am Meßpunkt. Die Feder müßte ihren Arbeitsbereich bereits bei 0,0008 Nm erreichen und bis mindestens 0,005 Nm konstant halten, der Aufzug müßte durch mehrer Umdrehungen erfolgen, die Bewegung an der Pulsnahmestelle (Pulswelle) entsprich dann etwa 1 Grad und wäre zu vernachlässigen. Diese Methode ist allerdings schwerkraftunabhängig und sollte daher nicht primär verworfen werden. Sie ist allerdings in keiner Weise für die Funktion des Pulmeters notwendig, aber wäre natürlich elegant.
-
Der derzeit verwendete handelsübliche Mikrodynamo (es eignet sich beispielsweise der Sol Expert M450 Micro-Motor M 450) erzeugt bei obiger Versuchsanordnung und durchschnittlicher Amplitude der Pulswelle eine Spannung von der Größenordnung von 1 mV und eignet sich daher ganz hervorragend und problemlos auch für die Eingänge handelsüblicher EKG-Geräte.
-
Das Meßgerät benötigt keine externe Stromversorgung. Es kann zur Darstellung der Ergebnisse an Monitor, PC oder Papierstreifen angeschlossen werden. Es kann einfach ohne elektronische Hilfsmittel angelegt werden. Eine automatische Einstellung nach Anlage ist grundsätzlich problemlos möglich. In der ersten Phase jedoch nicht geplant, da nur die manuelle Anlage geeignet ist grundlegende Informationen (s. u.) dieser neuen Meßmethode sicher zu erkennen.
-
Anwendung
-
Zahlreiche Versuche kristallisierten folgende Anlage des Meßgerätes als beste Möglichkeit heraus (Begründung siehe unten):
- • Fixation von Hand und Unterarm in einer distalen Unterarmschiene mit endgradiger Extension im Handgelenk. Die Langfinger werden dabei im Grundgliedbereich mittels eines geeigneten Gummibandes fixiert. Die Fixation des Unterarms auf der Schiene erfolgt zu diesem Zeitpunkt rein mechanisch durch das Gewicht des Unterarms beim Auflegen.
- • Mit dem palpierenden Finger wird über der Arteria radialis eine Stelle herausgesucht, an der die Pulsation deutlich tastbar ist. Diese Stelle wird exakt mit einem hautverträglichen Stift als Punkt markiert. Die Stelle sollte deutlich radial der Flexorensehen liegen; die Flexorensehnen sind deutlich als separate Struktur ulnar davon tastbar.
- • Anschließend wird die Platzierung des Meßgerätes markiert. Dazu wird die Schablone (Basisplatte und Pulsnahmestelle) auf den Unterarm aufgelegt und ihre Umrisse dort mit einem hautfreundlichen Stift markiert (in der Regel sind die beiden ulnaren Ecken ausreichend). Nun wird im Bereich der Bodenplatte, über den Flexorensehen ein Streifen hautverträgliches, doppelseitiges
-
Klebeband aufgebracht.
- • Anschließend wird das Meßgerät aufgebracht, so daß die Pulsnahmestelle der markierten Stelle über der Arteria radialis exakt entspricht und die Positionierung der Basisplatte der der Schablone entspricht. In der Regel ist anschießend eine moderte Fixierung des Meßgerätes mittels Bändern (sogar Stauschläuche zur Blutentnahme eignen sich) fixiert. Die Gummibänder dürfen den proximalen Verlauf der Arteria radialis nicht komprimieren und volar nur über der Bodenplatte liegen (dorsal fixieren sie das Meßgerät um die Unterarmschiene herum).
- • Ist das Meßgerät stabil, passend und schmerzfrei angelegt, dann kann die Monitordarstellung beginnen. Der Monitor stellt nun Bewegungsartefakte, elektrische Störungen und die mechanische Pulswelle dar, weshalb der Proband angehalten werden muß sich, wie bei anderen Untersuchungen auch, ruhig zu halten und Anspannungen der Muskulatur oder Bewegungen in Handgelenk und Fingern zu vermeiden. Zu erwarten sich Ausschläge in der Größenordnung des EKGs und in der gleichen Frequenz. Kleinamplitudige anhaltende Ausschläge können auf Störungen durch Wechselspannung hinweisen, auch Störfelder durch elektrische Geräte wie Handis oder Fernsehgeräte sind zu beachten. Ggf. ist dann der Ort der Untersuchung anzupassen. (Vermieden werden sollte, daß Bewegungen der Pulsnahmestelle und Kurvenbewegungen gleichzeitig auf dem Monitor erkennbar sind.)
- • Sind alle obigen Bedingungen erfüllt, dann kann die eigentliche Messung erfolgen. Ausschläge des Gerätes sind unbelastet möglich, werden aber meist erst sichtbar, wenn Druck auf die Pulsnahmestelle ausgeübt wird. Druck kann direkt ausgeübt werden, indem Gewicht auf der, von der Pulsnahmestelle senkrecht nach oben zeigenden Stange aufgebracht werden. Diese Möglichkeit besteht aus didaktischen Gründen, ist aber meist unpraktisch. Besser ist es den Druck über den Hebelarm des Signalaufnehmers auszuüben. Dazu werden die Gewichte in definiertem Abstand angebracht. Typischerweise erscheint nach Aufbringen eines oder mehrerer Gewichte ein Ausschlag auf dem Monitor. Nach Aufbringen weiterer Gewichte nimmt dieser Ausschlag erst zu und dann wieder ab. Ein Gewicht von mehr als einem Newton auf die Pulsnahmestelle auszuüben ist meist unnötig und für den Patienten evtl. mit ersten Unannehmlichkeiten verbunden. Zu Erfassung und Aufzeichnung wird das Gewicht, bei dem der Ausschlag maximal ist verwendet. Sinnvoll ist es, die Gewichte bei denen die ersten und die letzten Ausschläge auftraten zu dokumentieren.
-
Das einzige nötige zugekaufte Teil ist der Mikrodynamo. Die Apparatur kommt ohne elektronische Verstärker oder andere elektronische Komponenten aus. So wird gewährleistet, daß die Darstellung der Kurven möglichst exakt der Pulswelle entspricht. Eine Darstellung über ein EKG-Gerät ist möglich und sinnvoll. Alle verwendeten EKG-Geräte müssen die Möglichkeit bieten, 1 mV als Kalibrierungs-Signal anzuzeigen (das ist Standard), ansonsten können die vom Pulsmeter erzeugten Kurven nicht ausgewertet und beurteilt werden.
-
Ausblick
-
Derzeit kann die Aussagekraft dieser neuen Methode überhaupt nicht abgeschätzt werden. Es liegt jedoch nahe, daß sie das bisherige Arsenal an Untersuchungsmethoden wesentlich ergänzen wird.
-
Dazu sind bereits erste Pilotstudien zu folgenden Themen geplant:
- • Dokumentation einer vierstelligen Zahl von Aufzeichnungen unter Angabe von
- ◯ Alter und Geschlecht des Probanden
- ◯ Gewichte die Pulswellen auslösen (Erste Welle, maximale Welle, letzte Welle)
- ◯ Grunderkrankungen der Probanden
- ◯ Ggf. subjektive Bewertung der Pulswelle durch Untersucher
- • Ausarbeitung sinnvoll verwendeter Gewicht, Optimierung der Meßsonde
- • Korrelation Fingerpalpation, mechanische Pulsmetrie
- • Korrelation mechanische und photoelektrische Pulsmessung
- • Pulswellengeschwindigkeit
- • Langzeitpulsmessung
- • Belastungspulsmessung
- • Korrelation mit der blutigen arteriellen Druckmessung
- • Eine der ersten Innovationen wird die Darstellung des „Pulsdefizits“ bei ventrikulärer Extrasystolie sein
-
Bezugszeichenliste
-
Die Erfindung wird beispielsweise in der schematischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt 1 eine Darstellung in distal-kranialer Richtung (hand-kopfwärts).
-
Legende:
- H
- Haut (des Unterarms)
- A
- Arterie
- P
- Messkopf an der Pulsnahmestelle
- D
- Ausleger an der Drehachse des Mikrodynamos, an der Messkopf und ein Gewicht (G) angebracht sind
- S
- Stange
- G
- Gewicht
- M
- Mikrodynamo
- F
- Fixierung
- X
- Rotationsachse des Mikrodynamos
- R
- Achse zur Befestigung der Stange am Ausleger
