DE10214220A1

DE10214220A1 - Verfahren und Vorrichtung zur nichtinvasiven, belastungsarmen und kontinuierlichen Blutdruckmessung und -überwachung

Info

Publication number: DE10214220A1
Application number: DE2002114220
Authority: DE
Inventors: Mohammad Nasseri
Original assignee: SECTORCON INGENIEURGESELLSCHAF
Current assignee: SECTORCON INGENIEURGESELLSCHAF
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur nichtinvasiven, belastungsarmen und kontinuierlichen Erfassung und Auswertung sowohl des systolischen als auch des diastolischen Blutdrucks insbesondere am Menschen. DOLLAR A Hierzu erfolgt die üblicherweise den Patienten besonders belastende Messung des systolischen Blutdrucks durch Ermittlung der Pulstransitzeit mittels wenigstens zweier vorzugsweise am Ober- und Unterarm angebrachten Drucksensoren insbesondere auf der Basis piezoelektrischer Folien. Die ermittelten Pulstransitzeiten bzw. systolischen Blutdruckwerte werden in einer Auswerteeinheit gespeichert. Die Messung des diastolischen Blutdrucks erfolgt insbesondere nach der oszillometrischen Methode mittels einer Druckmanschette, die nur mit einem Druck in der Größenordnung des diastolischen Blutdrucks beaufschlagt ist. Die kontinuierliche Ermittlung des diastolischen Blutdrucks erfolgt durch Aufnahme und Speicherung des Manschettendrucks mittels eines Drucksensors und einer Auswerteeinheit. Da der diastolische Blutdruck höher ist als der Kapillardruck der peripheren Hautblutgefäße, würde die ständige Einwirkung der Druckmanschette an einer Körperstelle mit diesem Druck zu Gewebsnekrosen führen. Um das zu verhindern, ist die Druckmanschette dergestalt ausgeführt, dass wenigstens zwei in Blutstromrichtung hintereinander angeordnete Druckkissen alternierend betrieben werden. Die Druckmanschette enthält außerdem einen biegesteifen Manschettenbügel, um so einen ...

Description

Die Erfindung betrifft entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Verfahren und entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 2 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur nichtinvasiven, belastungsarmen und kontinuierlichen Erfassung und Auswertung sowohl des systolischen als auch des diastolischen Blutdrucks insbesondere am Menschen.
Das menschliche Herz befördert als diskontinuierlich fordernde Verdrängerpumpe in seiner Kontraktionsphase das Blut durch die Arterien in Richtung der peripheren Blutgefäße, von wo es über das venöse Blutgefäßsystem wieder zum Herzen gelangt. Die bei der Kontraktionsphase des Herzens entstehende Blutdruckspitze in der Aorta ist dabei der systolische Blutdruck, der im Wesentlichen von den Herzfunktionsparametern abhängt, der Blutdruck in der Aorta am Ausgang des Herzens während dessen Erschlaffungsphase ist der diastolische Blutdruck, der im Wesentlichen vom Schlagvolumen und der Elastizität der Aorta abhängt. Als wichtige Grundlage zur Diagnose insbesondere der Vitalfunktionen und eventueller Gesundheitsrisiken des Patienten wird häufig eine kontinuierliche Langzeitüberwachung der beiden Blutdruckwerte u. a. zur Detektierung kurzer Blutdruckspitzen notwendig. Zur Zeit ist dies nur invasiv möglich mittels einer in die Arterie des Patienten applizierten Blutdruckmesskanüle bzw. eines Blutdruckmesskatheters. Die Nachteile dieses invasiven Verfahrens sind neben der Belastung des Patienten die Gefahr von Infektionen und die Verletzungsgefahr bei Armbewegungen des Patienten. Darüber hinaus ist das Verfahren nur in der Klinik einsetzbar.
Die meisten bekannten Verfahren zur nichtinvasiven Blutdruckmessung arbeiten nach der Riva-Rocci-Methode. Eine meist um den Oberarm eines Patienten angelegte Manschette wird dabei zunächst mit einem Luftdruck aufgepumpt, der über dem erwarteten systolischen Blutdruck liegt und dazu führt, dass die Arterie im Arm des Patienten soweit abgedrückt wird, dass der Blutfluss an dieser Stelle der Arterie unterbrochen ist. Der Luftdruck in der Manschette wird nun durch Öffnen eines Ventils langsam abgesenkt. Sinkt der Manschettendruck unter den systolischen Druck, so wird in der Kontraktionsphase des Herzens für die Zeitspanne, in der der arterielle Druck höher ist als der Manschettendruck, der Blutfluss im Blutgefäß wiederhergestellt. Da der Innenquerschnitt des Blutgefäßes aber immer noch sehr klein ist, erhöht sich wegen der an dieser Stelle höheren Blutstromgeschwindigkeit der Turbulenzgrad, so dass zum Beispiel mittels eines Stethoskops während dieser Zeitspanne in Blutstromrichtung kurz hinter der Gefäßverengung ein erhöhtes Strömungsgeräusch bzw. ein Geräusch durch die Gefäßwandbewegung im Rhythmus der Herzfrequenz, das sogenannte Korotkoff-Geräusch gehört werden kann. Der systolische Blutdruck ergibt sich daher bei diesem Verfahren aus dem abzulesenden Manschettendruck, bei dem während der langsamen Manschettendruckabsenkung zum ersten Mal das Korotkoff-Geräusch zu hören ist. Analog dazu ergibt sich der diastolische Blutdruck aus dem Ablesen des Manschettendrucks, bei dem bei fortgesetzter Manschettendruckabsenkung zum ersten Mal das Korotkoff-Geräusch nicht mehr zu hören ist, da unterhalb des diastolischen Blutdrucks keine Blutgefäßverengung mehr stattfindet. Möglich ist auch die umgekehrte Reihenfolge der Messschritte durch langsame Manschettendruckerhöhung - von unten herauf -. Zu beachten ist, dass bei bestimmten Bluthochdruckpatienten eine aus kultatorische Lücke entsteht, d. h. das Korottkoffgeräusch verschwindet beim Absenken des Druckes zwischen dem systolischen und diastolischen Druck. Wird der Druck weiter abgesenkt, so tritt das Geräusch wieder auf und der diastolische Druck wird beim erneuten Verschwinden des Korottkoffgeräusches ermittelt.
Ein solches Verfahren zum nichtinvasiven Messen des Blutdrucks ist in der DE 34 24 536 beschrieben, bei dem eine aufblasbare Druckmanschette ein Mikrofon zum Aufnehmen der Korotkoffgeräusche enthält und der systolische und diastolische Blutdruck mittels einer digitalen Auswerteeinheit ermittelt und angezeigt wird. Die Messgenauigkeit dieses Verfahrens ist insbesondere zur Ermittlung des diastolischen Blutdrucks nicht sehr hoch, außerdem eignet es sich nicht zur kontinuierlichen Dauerüberwachung des Blutdrucks, da durch die langsame Manschettendruckänderung jeder Messvorgang lange dauert und eine häufigere Wiederholung der Messungen als 5 Minuten zu einer Messverfälschung führt. Darüber hinaus wird durch den hohen Manschettendruck der Patient belastet und es besteht die Gefahr von Gewebeschädigungen an der Applikationsstelle.
In einer Abwandlung dieses Verfahrens nach der sogenannten oszillometrischen Methode wird z. B. mittels eines Drucksensors die Amplitude der Blutdruckoszillation in der Manschette gemessen. Der systolische Blutdruck ergibt bei diesem Verfahren aus dem Manschettendruck, bei dem während der langsamen Manschettendruckabsenkung zum ersten Mal ein Schwellenwert der Oszillationsamplitude überschritten wird. Analog dazu ergibt sich der diastolische Blutdruck aus dem Manschettendruck, bei dem bei fortgesetzter Manschettendruckabsenkung zum ersten Mal ein Schwellenwert der Oszillationsamplitude unterschritten wird. Diese Methode ist genauer als die klassische Riva-Rocci-Methode und erleichtert automatisierte Messverfahren, so dass es vor Allem im ambulanten Bereich und bei der Blutdruckselbstmessung durch den Patienten ihren Einsatz findet. Der Nachteil auch dieser Methode ist, dass sie nicht zur kontinuierlichen Dauerüberwachung des Blutdrucks geeignet ist, da auch hier durch die langsame Manschettendruckänderung jeder Messvorgang lange dauert und eine häufigere Wiederholung der Messungen als 5 Minuten zu einer Messverfälschung führt. Darüber hinaus wird auch hier durch den hohen Manschettendruck der Patient belastet und es besteht auch hier die Gefahr von Gewebeschädigungen an der Applikationsstelle.
Ein solches Verfahren nach der oszillometrischen Methode ist beispielsweise in der DE 36 12 532 beschrieben. Hier wird an einem Finger des Patienten mittels Druckmanschette und Lichtsensor durch Bestimmung der Oszillationsamplitude der Blutdruck gemessen.
In einem weiteren Verfahren wird der Blutdruck nichtinvasiv und kontinuierlich ohne Verwendung störender und den Patienten belastender Kompressionsmanschetten gemessen. Hierbei nutzt man die Tatsache, dass insbesondere der systolische Blutdruck mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Pulswelle bzw. dem Kehrwert der Pulstransitzeit in der Arterie eines Menschen recht gut korreliert. So führt P. ELTER in seiner Dissertation Methoden und Systeme zur nichtinvasiven, kontinuierlichen und belastungsfreien Blutdruckmessung den analytischen Nachweis dieses Zusammenhanges, indem er als hydraulisches Ersatzmodell für die Pulswellenausbreitung in einer Arterie eine ungedämpften Welle und eine verlustfreie Strömung in einem elastischen Schlauch unter Vernachlässigung äußerer Kräfte wie der Schwerkraft voraussetzt und die Beziehung P = (2ρ/E_p) (R/h) c² - E₀/E_p herleitet, wobei P der Blutdruck in der Arterie ist, ρ die Blutdichte, R der Arterieninnenradius, h die Arterienwandstärke, c die Pulswellengeschwindigkeit und E₀ und E_p empirische Elastizitätskonstanten zur Beschreibung der Arterienwandelastizität. Darüber hinaus führt P. ELTER in seiner Dissertation den statistischen Nachweis der Korrelation des systolischen Blutdrucks mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Pulswelle bzw. dem Kehrwert der Pulstransitzeit.
So beschreibt die DE 35 33 912 ein Blutdruckmessgerät, das durch einen EKG-Signalaufnehmer und einen Pulswellenaufnehmer mittels der Pulstransitzeitmessung den Blutdruck bestimmt. Die Nachteile der Vorrichtung sind, dass eine Kalibrierung mittels einer weiteren Blutdruckmessvorrichtung z. B. nach der Riva-Rocci-Methode zu Messbeginn durchgeführt werden muss und, wie in der Literatur beschrieben, der diastolische Blutdruck durch Pulstransitzeit-Bestimmung nicht genau gemessen werden kann.
In der DE 44 27 991 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung und Anzeige von Blutdruckveränderungen mittels der Messung der Pulstransitzeit beschrieben. Eine Messung der Blutdruck-Absolutwerte findet hier jedoch nicht statt.
Ein Sensor zum nichtinvasiven und kontinuierlichen Erfassen der arteriellen Pulswellenlaufzeit ist in der DE 195 42 019 beschrieben. Hierbei sind über der Arterie wenigstens zwei piezoelektrische Drucksensoren hintereinander angeordnet, so dass durch Messung der Phasendifferenz einer Pulswelle in der Arterie an den beiden Messstellen die Pulswellenausbreitungsgeschwindigkeit ermittelt werden kann. Die Nachteile dieser Vorrichtung sind, dass sie mit einer weiteren Blutdruckmessvorrichtung vor jeder Messung kalibriert werden muss und dass der diastolische Blutdruck mit dieser Vorrichtung nicht gemessen werden kann.
Eine weitere Vorrichtung zur nichtinvasiven, belastungsfreien Blutdruckmessung nach dieser Methode ist in der DE 198 29 544 bzw. in der DE 100 33 171 vorgestellt. Hierbei wird die Pulstransitzeit und die Blutflussgeschwindigkeit mittels Ultraschall-Doppler-Messtechnik bzw. Laser- Doppler-Velozimetrie und einem EKG-Sensor in einem Brustgurt gemessen, um daraus den systolischen und diastolischen Blutdruck zu bestimmen. Die Nachteile dieser Vorrichtung sind, dass auch hier durch weitere Messvorrichtungen z. B. nach der Riva-Rocci-Methode individuelle kardiovaskuläre Parameter zur Kalibrierung bestimmt werden müssen, und insbesondere, dass die Vorrichtung sehr aufwändig und teuer ist. Eine direkte Messung des diastolischen Blutdrucks findet nicht statt.
Die DE 199 62 700 beschreibt ein Blutdruckmessgerät, das mittels zweier EKG-Elektroden die Pulswellenlaufzeit bestimmt. Ziel der Erfindung ist nicht die kontinuierliche Erfassung der Blutdruckabsolutwerte, sondern die Information, ob Blutdruckspitzen aufgetreten sind. Hierzu wird auf der Brust des Patienten eine EKG-Klebeelektrode appliziert, die EKG-Ableitung erfolgt mittels einer Gegenelektrode in einer Druckmanschette. Zu Beginn der Messung erfolgt mittels der Druckmanschette eine Kalibriermessung z. B. nach dem oszillometrischen Verfahren, um eine Schätzung des Blutdrucks aufgrund der Pulswellenlaufzeitmessungen zu ermöglichen. In einem ersten Messmodus werden durch Pulstransitzeitbestimmung bzw. durch Pulswellenamplitudenbestimmung in der auf einem Wert knapp über dem diastolischen Blutdruck aufgeblasenen Druckmanschette Blutdruckspitzen detektiert. Wenn die Blutdruckspitzen einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten, schaltet das System automatisch auf einen Modus zur Absolutblutdruckmessung um, d. h. die Messung erfolgt nun klassisch mittels der Druckmanschette z. B. nach dem oszillometrischen Verfahren, wird der Schwellwert unterschritten, schaltet das System wieder auf den ersten Messmodus um. Die Nachteile der Vorrichtung sind, dass keine kontinuierliche Bestimmung der Blutdruck-Absolutwerte erfolgt, dass durch die ständige Einwirkung der Druckmanschette an einer Körperstelle mit diastolischem Druck, d. h. einem Druck über dem Kapillardruck der peripheren Hautblutgefäße, sich Nekrosen bilden und in der umständlichen Verwendung von EKG-Elektroden mit der Gefahr von Fehlmessungen z. B. bei Bewegungen des Patienten im Schlaf und der Gefahr des Ablösens der Elektroden.
Auch die US 5876348 beschreibt ein Blutdrucküberwachungsgerät, bei dem nach einer Kalibriermessung mittels einer Druckmanschette die Pulswellenausbreitungszeit gemessen und bei Überschreitung eines Schwellwertes die Absolutblutdruckmessung mittels der Druckmanschette wiederholt wird. Eine kontinuierliche Bestimmung der Blutdruck-Absolutwerte und des diastolischen Blutdrucks erfolgt hier nicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, die die genannten Nachteile vermeiden und mit deren Hilfe in einfacher Weise nichtinvasiv, für den Patienten belastungsarm und kontinuierlich sowohl der diastolische als auch der systolische Blutdruck erfasst und ausgewertet werden kann. Aufgabe der Erfindung ist weiterhin, die Vorrichtung dergestalt auszuführen, dass eine Kalibrierung der den systolischen Blutdruck bestimmenden Mittel durch die Vorrichtung selbst erfolgt, so dass keine weiteren Kalibriermessvorrichtungen nötig sind. Aufgabe der Erfindung ist weiterhin, die Vorrichtung dergestalt auszuführen, dass die Gefahr von Gewebsnekrosen und sonstigen Gewebsschädigungen im Applikationsbereich vermieden wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren entsprechend der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und durch die Vorrichtung entsprechend der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 vollständig gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Hierzu erfolgt an Stelle der den Patienten üblicherweise besonders belastende Messung des systolischen Blutdrucks durch eine Manschette die Ermittlung der Pulstransitzeit und daraus des systolischen Blutdrucks mittels wenigstens zweier vorzugsweise am Ober- und Unterarm angebrachten Drucksensoren insbesondere auf der Basis piezoelektrischer Folien. Die ermittelten Pulswellengeschwindigkeiten bzw. systolischen Blutdruckwerte werden zeitbasiert in einer Auswerteeinheit gespeichert. Die Messung des diastolischen Blutdrucks erfolgt nach einer klassischen Riva-Rocci-Methode, insbesondere nach der oszillometrischen Methode. Hierbei wird durch eine Steuerungseinheit und eine Pumpe der Druck in einer flüssigkeitsgefüllten oder aufblasbaren Armmanschette nur soweit erhöht, bis bei Erreichen des diastolischen Blutdrucks die Amplitude der Blutdruckoszillation, gemessen durch einen entsprechenden Sensor in der Manschette, einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, und der Manschettendruck nun konstant gehalten wird. Ändert sich der diastolische Blutdruck, so ändert sich auch die Amplitude der Blutdruckoszillation und die Steuerungseinheit passt den Manschettendruck durch Erhöhung oder Verringerung an. Die kontinuierliche Ermittlung des diastolischen Blutdrucks erfolgt durch Aufnahme und Speicherung des Manschettendrucks mittels eines Drucksensors und einer Auswerteeinheit. Da der diastolische Blutdruck höher ist als der Kapillardruck der peripheren Hautblutgefäße, würde die ständige Einwirkung der Druckmanschette nur an einer Körperstelle mit diesem Druck zu Gewebsnekrosen führen. Um das zu verhindern, ist die Druckmanschette dergestalt ausgeführt, dass wenigstens zwei in Blutstromrichtung hintereinander angeordnete Druckkissen alternierend betrieben werden. Die Druckmanschette enthält außerdem einen biegesteifen Manschettenbügel, um so einen Stau in den venösen Blutgefäßen im Bereich der Applikationsstelle zu vermeiden, eine Druckbeaufschlagung in der Größenordnung des diastolischen Blutdrucks findet somit nur in einem sehr kleinen Bereich z. B. des Oberarms statt, und dies auch nur alternierend an mehreren Stellen durch die beiden Druckkissen, wodurch die Belastung des Patienten und der Körpergewebe an der Applikationsstelle auch bei einer Langzeitüberwachung des Blutdrucks sehr gering ist. Zu Beginn der Messung bzw. der Überwachung wird das Messsystem zur Ermittlung des systolischen Blutdrucks kalibriert, indem beim Hochfahren des Manschettendrucks auf einen Wert über dem systolischen Blutdruck eine Zuordnung der insbesondere nach der oszillometrischen Methode gewonnen Blutdruckwerte zu den Werten der Pulswellengeschwindigkeit erfolgt.
Somit werden die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben durch das bereitgestellte Verfahren und die bereitgestellte Vorrichtung vollkommen gelöst.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird am Oberarm des Patienten eine Druckmanschette appliziert, der wenigstens zwei mit einer Messflüssigkeit gefüllte Druckkissen, einen biegesteifen Manschettenbügel, zwei oszillometrische Sensoren, ein erster als piezoelektrische Folie ausgeführter Drucksensor zur Pulstransitzeitbestimmung, eine Pumpe zur Regulierung des Drucks in den Druckkissen, ein Mehrwegeventil zur alternierenden Druckbeaufschlagung der Druckkissen und eine Steuerungs- und Auswerteeinheit zugeordnet ist. Ein zweiter als piezoelektrische Folie ausgeführter Drucksensor zur Pulstransitzeitbestimmung ist mit der Druckmanschette durch ein Datenübertragungskabel verbunden, ebenfalls in einer Manschette integriert und wird am Handgelenk des Patienten appliziert. Die ermittelten diastolischen und systolischen Blutdruckwerte werden in der Auswerteeinheit gespeichert und können beispielsweise mittels einer Schnittstelle auf eine externe Auswerteeinheit wie einen PC übertragen werden. Bei Überschreiten vorgegebener Blutdruckschwellwerte kann eine Alarmvorrichtung ausgelöst werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgen sowohl die Pulstransitzeitmessungen als auch die oszillometrische Bestimmung des diastolischen Blutdrucks mittels piezoelektrischer Sensoren, insbesondere mittels Piezofolien.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgen die Datenübertragungen des Systems mittels Funk- oder Infrarotsignale.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße am Arm eines Patienten applizierte Mess- und Auswertevorrichtung in perspektivischer Ansicht;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße um den Oberarm eines Patienten angelegte Druckmanschette im Querschnitt;
Fig. 3 eine erfindungsgemäße um den Oberarm eines Patienten angelegte Druckmanschette im Längsschnitt; und
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Mess- und Überwachungssystem des systolischen und diastolischen Blutdrucks als Flussdiagramm.
Die Fig. 1 zeigt den Aufbau des Geräts zur Blutdruckmessung und -überwachung. Um den Oberarm 10 des Patienten ist eine z. B. mit einem Klettverschluss verschließbare Druckmanschette 1 angelegt, die zur Bestimmung des diastolischen Blutdrucks zwei in Blutstromrichtung der Arterie hintereinander angeordnete Druckkissen 2a, 2b aufweist, die mit einer Messflüssigkeit gefüllt sind und zur Vermeidung von Gewebsschädigungen an der Applikationsstelle im normalen Mess- und Überwachungsmodus alternierend durch eine z. B. durch einen Stellmotor angetriebene Kolbenpumpe 3 mit einem Druck beaufschlagt werden, der dem diastolischen Druck in der Arterie 11 entspricht. Die Druckkissen 2a, 2b sind an der der Maut zugewandten Seite als elastische Membran ausgeführt. Die Druckbeaufschlagung der Druckkissen 2a, 2b geschieht automatisiert, indem ein oszillometrischer Sensor 5a oder 5b die Pulsoszillationsamplituden erfasst und als elektrisches Signal an eine Steuerungs- und Auswerteeinheit 7 weitergibt, wo durch eine Schwellwertabfrage der Pulsoszillationsamplitude entschieden wird, ob der Druck im Druckkissen dem diastolischen Blutdruck entspricht. Ist der Schwellwert niedriger oder höher, veranlasst die Steuerungs- und Auswerteeinheit 7 die Pumpe 3, den Druck im Druckkissen 2a oder 2b anzupassen. Die oszillometrische Sensoren 5a, 5b können auf den elastischen Membranen der Druckkissen 2a, 2b angebracht oder in Blutstromrichtung den Druckkissen nachgeordnet sein. Eine alternierende Druckbeaufschlagung wenigstens zweier Druckkissen erfolgt mittels eines von der Steuerungs- und Auswerteeinheit 7 gesteuerten Mehrwegeventils 17. Der Druck in den Druckkissen 2 wird durch einen Drucksensor 4 aufgenommen und als zeitbasierte Signale in der Steuerungs- und Auswerteeinheit 7 als diastolischer Blutdruck ausgewertet und gespeichert. Bei Überschreiten eines einstellbaren Schwellwerts des diastolischen Blutdrucks kann eine Alarmfunktion ausgelöst werden, die entweder Teil der Steuerungs- und Auswerteeinheit 7 sein kann oder über die Datenschnittstelle 12 durch ein externes Gerät erfolgt. Diese Datenschnittstelle 12 kann z. B. als Datenkabelsteckverbindung, Infrarot- oder Funkinterface ausgeführt sein. Die Druckmanschette 1 enthält außerdem einen ersten Pulswellensensor 6, bestehend aus einer Piezofolie. Bei der Ausbreitung einer Pulswelle in der Arterie 11 entsteht im Pulswellensensor 6 ein elektrisches Spannungssignal, das in der Steuerungs- und Auswerteeinheit 7 verstärkt und ausgewertet wird. Um das Handgelenk des Patienten ist eine weitere z. B. mit einem Klettverschluss verschließbare Manschette angelegt, die einen zweiten Pulswellensensor 15, bestehend aus einer Piezofolie, enthält und mit der Steuerungs- und Auswerteeinheit 7 z. B. durch ein Datenübertragungskabel 13 verbunden ist. Aus der Phasenverschiebung der Pulswellensignale der beiden Pulswellensensoren 6 und 15 wird in der Steuerungs- und Auswerteeinheit 7 die Pulstransitzeit und daraus errechnet der systolische Blutdruck bestimmt. Die Druckmanschette 1 enthält außerdem einen biegesteifen Manschettenbügel z. B. aus gebogenem Draht, um so einen Stau in den venösen Blutgefäßen im Bereich der Applikationsstelle zu vermeiden, eine Druckbeaufschlagung in der Größenordnung des diastolischen Blutdrucks findet somit nur in einem sehr kleinen Bereich z. B. des Oberarms statt, und dies auch nur alternierend an mehreren Stellen durch die beiden Druckkissen 2a, 2b, wodurch die Belastung des Patienten und der Körpergewebe an der Applikationsstelle auch bei einer Langzeitüberwachung des Blutdrucks sehr gering ist. Die Anzeige der Messwerte und der Menüführung erfolgt mittels einer LCD-Folie 8, die Eingabe zur Gerätesteuerung mittels einer Tastatur 9. Zu Beginn dies Mess- bzw. Überwachungszyklus wird durch die Steuerungs- und Auswerteeinheit 7 eine Kalibrierroutine gestartet. Dazu wird mittels der Pumpe 3 der Druck in einem der Druckkissen 2a oder 2b langsam erhöht und mittels des oszillometrischen Sensors 5a oder 5b der diastolische und systolische Blutdruck des Patienten bestimmt. Gleichzeitig werden durch die beiden Pulswellensensoren 6 und 15 die Pulstransitzeiten bestimmt und durch Zuordnung der Pulstransitzeitwerte zu den bei der Systole oszillometrisch ermittelten Druckwerten im Druckkissen 2, gemessen mittels des Drucksensors 4, die Messvorrichtung zur Ermittlung des systolischen Blutdrucks kalibriert. Die Genauigkeit des Kalibriervorgangs lässt sich erhöhen durch zwei oder mehr Kalibriermessungen z. B. im Ruhezustand des Patienten und nach einer kurzen Bewegungsphase des Patienten zur Erhöhung des Blutdrucks. Beim Kalibriervorgang kann außerdem der Schwellwert der Oszillationsamplitude zur Bestimmung des diastolischen Blutdrucks durch Messung der Maximalamplitude sowie der Schwellwert des systolischen und diastolischen Blutdrucks zur Auslösung einer eventuellen Alarmfunktion bestimmt werden. Im normalen Mess- und Überwachungsmodus werden nun laufend die Pulstransitzeitwerte an die Steuerungs- und Auswerteeinheit 7 übertragen, wo die Umrechnung auf die systolischen Blutdruckwerte erfolgt und diese wie die diastolischen Blutdruckwerte abgespeichert werden. Mittels der Datenschnittstelle 12 können diese Blutdruckdaten auch auf externe Geräte wie einen PC übertragen und weiter ausgewertet werden.
Die Fig. 2 zeigt den Aufbau der Druckmanschette 1 am Oberarm des Patienten mit dem Druckkissen 2a, dem oszillometrischen Sensor 5a, dem biegesteifen Manschettenbügel 16 z. B. aus gebogenem Draht, um so einen Stau in den venösen Blutgefäßen im Bereich der Applikationsstelle zu vermeiden, dem Klettverschluss 18, der Schaumgummieinlage 19 in der Manschette und die Arterie 11 im Oberarm des Patienten.
Die Fig. 3 zeigt den Aufbau der Druckmanschette 1 am Oberarm des Patienten mit den beiden Druckkissen 2a, 2b, den oszillometrischen Sensoren 5a, 5b, dem ersten Pulswellensensor 6, dem biegesteifen Manschettenbügel 16, der Schaumgummieinlage 19 in der Manschette und die Arterie 11 am Oberarm des Patienten. Die Druckkissen 2a, 2b sind alternierend durch eine Pumpe, gesteuert durch eine Steuerungs- und Auswerteeinheit und ein Mehrwegeventil, mit Druck beaufschlagt, um zu verhindern, dass das Gewebe im Applikationsbereich durch zu lange Druckeinwirkung nur an einer Stelle geschädigt wird. Hier ist zu diesem Zeitpunkt das Druckkissen 2a mit einem dem diastolischen Druck entsprechenden Druck beaufschlagt, das Druckkissen 2b ist hier im Moment inaktiv.
In Fig. 4 ist das erfindungsgemäße Mess- und Überwachungssystem des systolischen und diastolischen Blutdrucks als Flussdiagramm dargestellt. Bezugszeichenliste 1 Druckmanschette am Oberarm des Patienten
2a mit Messflüssigkeit gefülltes erstes Druckkissen
2b mit Messflüssigkeit gefülltes zweites Druckkissen
3 Pumpe zur Druckbeaufschlagung der Druckkissen
4 Drucksensor zur Druckmessung in den Druckkissen
5a erster oszillometrischer Sensor zur Messung des diastolischen Blutdrucks
5b zweiter oszillometrischer Sensor zur Messung des diastolischen Blutdrucks
6 erster Pulswellensensor
7 Steuerungs- und Auswerteeinheit mit Signalverstärker, CPU und Speicher
8 LCD-Folie als Anzeigemittel
9 Tastatur als Eingabemittel
10 Oberarm des Patienten
11 Arterie im Oberarm des Patienten
12 Datenschnittstelle
13 Datenübertragungskabel
14 Manschette am Handgelenk des Patienten
15 zweiter Pulswellensensor
16 biegesteifer Manschettenbügel
17 Mehrwegeventil
18 Klettverschluss
19 Schaumgummieinlage

Claims

1. Verfahren zur nichtinvasiven, belastungsarmen und kontinuierlichen Erfassung und Auswertung sowohl des systolischen als auch des diastolischen Blutdrucks an Lebewesen, dadurch gekennzeichnet, dass
die Messung des systolischen Blutdrucks durch Ermittlung der Pulstransitzeit in einer Arterie (11) des Lebewesens erfolgt,
die Messung des diastolischen Blutdrucks mittels einer an einem von einer Arterie (11) durchflossenen Körperteil des Lebewesens angebrachten druckbeaufschlagbaren Manschette (1) nach einer Riva-Rocci-Methode erfolgt,
zu Beginn des Mess- bzw. Überwachungszyklus eine Kalibrierung der Messeinrichtung zur Ermittlung des systolischen Blutdrucks erfolgt, indem der Manschettendruck der druckbeaufschlagbaren Manschette (1) auf einen Wert über dem systolischen Blutdruck erhöht wird und dabei eine Zuordnung der nach einer Riva-Rocci-Methode gewonnen Blutdruckwerte mit den Werten der Pulswellengeschwindigkeit erfolgt,
die Messung des diastolischen Blutdrucks in der Druckmanschette (1) mittels wenigstens zweier in Blutstromrichtung hintereinander angeordneter alternierend mit Druck beaufschlagter Druckkissen (2a, 2b) erfolgt, um Gewebsnekrosen aufgrund einer ständigen Einwirkung der Druckmanschette (1) in der Größenordnung des diastolischen Drucks an nur einer Körperstelle zu verhindern, und dass
die Erfassung und Auswertung des systolischen und des diastolischen Blutdrucks mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit (7) automatisiert erfolgt.

2. Vorrichtung zur nichtinvasiven, belastungsarmen und kontinuierlichen Erfassung und Auswertung sowohl des systolischen als auch des diastolischen Blutdrucks an Lebewesen und insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
an einem von einer Arterie (11) durchflossenen Körperteil eines Lebewesens eine Druckmanschette (1) appliziert ist, der wenigstens zwei druckbeaufschlagbare Druckkissen (2a, 2b), ein Sensor zur Ermittlung des diastolischen Blutdrucks (5), ein erster Sensor zur Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit (6) in der Arterie (11), eine Pumpe (3) zur Druckbeaufschlagung der Druckkissen (2a, 2b), ein Drucksensor (4) zur Druckmessung in den Druckkissen (2a, 2b), eine Anzeigevorrichtung (8), eine Eingabevorrichtung (9), ein biegesteifer Manschettenbügel (16) zur Verhinderung venöser Blutstauungen und eine Steuerungs- und Auswerteeinheit (7) zugeordnet sind,
ein zweiter Sensor zur Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit (15) in der Arterie (11), mit der Steuerungs- und Auswerteeinheit (7) in der Druckmanschette (1) durch eine Datenübertragungseinrichtung (13) verbunden, ebenfalls als Manschette (14) ausgestaltet und in Blutstromrichtung der Druckmanschette (1) vor- oder nachgeordnet appliziert ist, und dass
die an einem von einer Arterie (11) durchflossenen Körperteil eines Lebewesens applizierte Druckmanschette (1), der wenigstens zwei druckbeaufschlagbare Druckkissen (2a, 2b), ein Sensor zur Ermittlung des diastolischen Blutdrucks (5), ein erster Sensor zur Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit (6) in der Arterie, eine Pumpe (3) zur Druckbeaufschlagung der Druckkissen (2a, 2b), ein Drucksensor (4) zur Druckmessung in den Druckkissen (2a, 2b), eine Anzeigevorrichtung (8), eine Eingabevorrichtung (9), ein biegesteifer Manschettenbügel (16) und eine Steuerungs- und Auswerteeinheit (7) zugeordnet sind, als in das Gesamtsystem integrierte Kalibriervorrichtung der Messeinrichtung zur Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit dient.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der diastolische Blutdruck mittels einer an einem von einer Arterie (11) durchflossenen Körperteil des Lebewesens angebrachten druckbeaufschlagbaren Manschette (1) nach einer oszillometrischen Methode gemessen wird, wobei durch eine Steuerungseinheit (7) der Druck in der druckbeaufschlagbaren Manschette (1) nur soweit erhöht wird, bis bei Erreichen eines dem diastolischen Blutdruck entsprechenden Manschettendrucks die Amplitude der Blutdruckoszillation, gemessen durch einen entsprechenden Sensor (5) in der Manschette (1), einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet und der Manschettendruck nun konstant gehalten wird, und wobei bei Änderung des diastolischen Blutdrucks sich auch die Amplitude der Blutdruckoszillation ändert und daraufhin die Steuerungseinheit (7) den Manschettendruck durch Erhöhung oder Verringerung anpasst, und wobei die kontinuierliche Ermittlung des diastolischen Blutdrucks durch Aufnahme und Speicherung des Manschettendrucks mittels eines Drucksensors (4) und einer Auswerteeinheit (7) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der diastolische Blutdruck mittels einer an einem von einer Arterie (11) durchflossenen Körperteil des Lebewesens angebrachten druckbeaufschlagbaren Manschette (1) nach einer Methode gemessen wird, bei der durch eine Steuerungseinheit (7) der Druck in der druckbeaufschlagbaren Manschette (1) nur soweit erhöht wird, bis bei Erreichen eines knapp über dem diastolischen Blutdruck entsprechenden Manschettendrucks die Zeitspanne, in der das Korotkoff-Geräusch, gemessen durch einen entsprechenden Sensor in der Manschette (1), einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet und der Manschettendruck nun konstant gehalten wird, und wobei bei Änderung des diastolischen Blutdrucks sich auch diese Zeitspanne ändert und daraufhin die Steuerungseinheit (7) den Manschettendruck durch Erhöhung oder Verringerung anpasst, und wobei die kontinuierliche Ermittlung des diastolischen Blutdrucks durch Aufnahme und Speicherung des Manschettendrucks mittels eines Drucksensors (4) und einer Auswerteeinheit (7) erfolgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Ermittlung des diastolischen Blutdrucks als oszillometrischer Sensor (5) ausgeführt ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die druckbeaufschlagbaren Druckkissen (2a, 2b) in den Druckmanschetten mit einer Messflüssigkeit gefüllt sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die druckbeaufschlagbaren Druckkissen (2a, 2b) in den Druckmanschetten aufblasbar sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zur Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit (6, 15) in der Arterie als Drucksensoren ausgeführt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zur Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit (6, 15) in der Arterie als piezoelektrische Folien ausgeführt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zur Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit (6, 15) in der Arterie als piezoelektrischer Schaum auf Polymerbasis ausgeführt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zur Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit (6, 15) in der Arterie als Kraftsensor ausgeführt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zur Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit (6, 15) in der Arterie als Dehnungssensor ausgeführt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zur Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit (6, 15) in der Arterie als optischer Sensor ausgeführt sind.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Ermittlung des diastolischen Blutdrucks (5) als Kraftsensor ausgeführt ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Ermittlung des diastolischen Blutdrucks (5) als optischer Sensor ausgeführt ist.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Ermittlung des diastolischen Blutdrucks (5) als Mikrofon ausgeführt ist.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Ermittlung des diastolischen Blutdrucks (5) als Dehnungssensor ausgeführt ist.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Ermittlung des diastolischen Blutdrucks (5) als Drucksensor ausgeführt ist.

19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulstransitzeit aus der Phasendifferenz der Signale zweier im Blutstrom einer Arterie (11) hintereinander angeordneten Sensoren (6, 15) bestimmt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulstransitzeit aus der Phasendifferenz der Signale bestimmt wird, die sich aus der R-Zacke eines Elektrokardiogramms und dem Druck- bzw. Geräuschsignal eines im Blutstrom einer Arterie (11) nachgeordneten Sensors (6, 15) ergibt.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Ermittlung des systolischen und diastolischen Blutdrucks erzeugten Spannungssignale verstärkt werden.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung der Spannungssignale mittels integrierter Schaltungen erfolgt.

23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung des Messsystems mittels Akkumulatorzellen erfolgt.

24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung des Messsystems mittels Batteriezellen erfolgt.

25. Vorrichtung Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufladen der Akkumulatorzellen mittels Ladegerät und Steckverbindung oder induktiv erfolgt.

26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige der verarbeiteten Daten auf einem Display (8) direkt auf der Druckmanschette erfolgt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass als Display eine Flüssigkeitskristallfolie (8) verwendet wird.

28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige der verarbeiteten Daten auf einem externen Display wie einem Armbanddisplay erfolgt und die dazu notwendige Datenübertragung mittels Funk- oder Infrarotsignale erfolgt.

29. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (15) zur Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit mit der Druckmanschette (1) durch ein Datenübertragungskabel (13) verbunden ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (15) zur Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit mit der Druckmanschette (1) durch Funksignale austauschende Mittel verbunden ist.

31. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verarbeiteten und gespeicherten Daten über eine Datenschnittstelle (12) an ein externes Gerät wie einen Computer übertragen werden.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung mittels Funksignale erfolgt.

33. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung mittels Infrarotsignale erfolgt.

34. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung induktiv erfolgt.

35. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung mittels eines Datenkabels und einer Steckverbindung erfolgt.

36. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verarbeiteten und gespeicherten und über eine Datenschnittstelle an ein externes Gerät wie einen Computer übertragenen Daten dort zur weitergehenden Analyse weiterverarbeitet werden.

37. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Messsensoren gewonnenen elektrischen Spannungssignale in der Auswerteeinheit mittels eines Analog-Digital-Umwandlers digitalisiert werden.

38. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit den zeitbasierten Messsignalen mittels geeigneter mathematischer Methoden wie der Fast- Fourier-Transformation eine Frequenzanalyse durchgeführt und somit frequenzbasierte Daten erstellt werden.

39. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten in der Auswerteeinheit bzw. in einem nachgeordneten Gerät wie einem Computer mittels eines Expertensystems analysiert werden.

40. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten in der Auswerteeinheit bzw. in einem nachgeordneten Gerät wie einem Computer mittels eines neuronalen Netzes analysiert werden.

41. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten in der Auswerteeinheit bzw. in einem nachgeordneten Gerät wie einem Computer mittels eines Neuro-Fuzzy-Systems analysiert werden.

42. Verfahren nach den Ansprüchen 38 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten in der Auswerteeinheit bzw. in einem nachgeordneten Gerät wie einem Computer mittels einer Kombination der genannten Analyseverfahren weiterverarbeitet werden.

43. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienung des Messgerätes mittels einer Eingabevorrichtung (9) direkt an der Druckmanschette erfolgt.

44. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Eingabevorrichtung um Tasten (9) handelt.

45. Verfahren nach den Ansprüchen 43 und 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienung des Messgerätes menügeführt mittels einer Anzeige (8) gemäß der Ansprüche 26 bis 28 erfolgt.

46. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der diastolische Blutdruck mittels genau eines druckbeaufschlagbaren Druckkissens (2a) gemessen wird.

47. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmanschette (1) genau ein druckbeaufschlagbares Druckkissen (2a) zur Messung des diastolischen Blutdrucks zugeordnet ist.