DE19600983C1 - Non-invasive brain pressure determination system for human beings - Google Patents

Non-invasive brain pressure determination system for human beings

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Abstract

The determination system includes a unit for the measuring and recording of the continuous blood pressure and a unit for the simultaneous measuring and recording of the blood flow speed using transcranial Doppler sonography (TCD-flow speed curve). Also a processor, which using the measured TCD and blood pressure values determines characteristic values, and from these values, by means of a copying prescription, determined by multilinear regression analysis, computes the weighting function between blood pressure and brain pressure. Also with the help of the so computed weighting function, determines the brain pressure, from the blood pressure values, using methods of the system theory. Whereby as characteristic values, Fourier coefficients or coefficients of the weighting function between blood pressure and the TCD flow speed curve or coefficients of the weighting function between the TCD flow speed curve and the blood pressure, are used and the blood pressure multiplied with the Pourcelot index of the TCD flow speed curve.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur nichtinvasiven Hirndruckbestimmung beim Menschen.The present invention relates to a device for non-invasive Determination of brain pressure in humans.

Akute zerebrale Affektionen führen häufig zu einem Anstieg des Hirn­ druckes. Der Überwachung des Hirndruckes kann eine vitale Bedeutung zukommen, beispielsweise um bei foudroyanter Hirndruckentwicklung die Effizienz von Therapiemaßnahmen zu kontrollieren. Quantitative Hirndruckwerte, insbesondere kontinuierliche Hirndruckkurven sind bisher nur durch invasive Maßnahmen zu erhalten. Hierbei erfolgt die Messung des intrakraniellen Druckes (ICP) mit Hilfe eines speziellen Ka­ theters bzw. Druckabnehmers, der durch ein Bohrloch im Schädel in Hirn­ ventrikel, den Epiduralraum oder Subarachnoidalraum eingeführt wird. Es wäre natürlich wünschenswert, die Hirndruckmessung mittels nicht­ invasiven Maßnahmen durchführen zu können.Acute cerebral affections often lead to an increase in the brain pressure. Monitoring intracranial pressure can be vital to come, for example, in foudroyanter brain pressure development to control the efficiency of therapeutic measures. Quantitative Are intracranial pressure values, especially continuous intracranial pressure curves so far only available through invasive measures. This is where the Measurement of intracranial pressure (ICP) using a special Ka theters or pressure transducer passing through a hole in the skull in the brain ventricle, the epidural space or subarachnoid space is introduced. It would of course be desirable not to measure the intracranial pressure to be able to carry out invasive measures.

Die US-A-5 388 583 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur nichtinvasiven Erforschung eines intrakraniellen Mediums, das auf der Zeitmessung von Ultraschallsignalen beruht, die durch das Hirngewebe geschickt werden. Hierbei wurde empirisch eine Proportionalität zwischen der Änderung der Geschwindigkeit des Ultraschallsignals und Änderun­ gen des Gehirndrucks festgestellt. Somit sind mittels dieser Methode Än­ derungen des Gehirndrucks erkennbar, der absolute Wert des Gehirn­ drucks, dem für die klinische Anwendung die entscheidende Bedeutung zukommt, kann jedoch damit nicht erfaßt werden.US-A-5 388 583 describes a method and an apparatus for noninvasive research into an intracranial medium based on the Timing of ultrasound signals is based on the brain tissue sent. A proportionality between the change in the speed of the ultrasound signal and changes against the brain pressure. Thus, using this method, Än changes in brain pressure, the absolute value of the brain pressure, which is of crucial importance for clinical application is, however, cannot be grasped with it.

Die US-B: Webster John G.: Encyclopedia of Medical Devices and Instru­ mentation, Band 3, John Wiley & Sons, New York, 1988, S. 1961-1983, enthält eine umfassende Beschreibung über die klinische Relevanz und gegenwärtige Praxis der Hirndruckmessung, wobei anatomische Betrach­ tungen miteingeschlossen sind. Die beschriebenen Methoden spiegeln den derzeitigen medizinischen Stand wider. Entsprechend sind die vorgestell­ ten Verfahren zur Hirndruckmessung ausschließlich invasive Verfahren.US-B: Webster John G .: Encyclopedia of Medical Devices and Instru mentation, Volume 3, John Wiley & Sons, New York, 1988, pp. 1961-1983, contains a comprehensive description of clinical relevance and current practice of brain pressure measurement, taking anatomical considerations are included. The methods described reflect the current medical status. They are presented accordingly procedures for intracranial pressure measurement exclusively invasive procedures.

Die US-Z: IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Band 42, 1995, S. 529-540, beschreibt ein mathematisches Modell zur nichtinvasiven Hirndruckbestimmung. Hierbei wird ein elektrisches Analogon zur Be­ schreibung der intrakraniellen Dynamik entwickelt, worin, soweit als möglich, die Hirndruckfunktionen in Form eines elektrischen Schaltkreises nachgebildet werden. Dabei wurde der bei 18 Patienten invasiv gemes­ sene Hirndruck verwendet, um vier dieses Modell charakterisierende Mo­ dellparameter patientenspezifisch zu berechnen. Das Ergebnis dieser Stu­ die liefert dementsprechend eine patientenindividuelle Modellierung, so daß nicht von einem allgemeinen, nichtinvasiven Verfahren zur Bestim­ mung des Hirndrucks gesprochen werden kann.The US-Z: IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Volume 42, 1995, Pp. 529-540, describes a mathematical model for the non-invasive Determination of intracranial pressure. Here, an electrical analogue to Be  writing of the intracranial dynamics, in which, as far as possible the brain pressure functions in the form of an electrical circuit be replicated. It was measured invasively in 18 patients his brain print used four Mo characterizing this model to calculate dent parameters specifically for the patient. The result of this stu accordingly, it provides patient-specific modeling, see above that not from a general, non-invasive procedure for determining brain pressure can be spoken.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung vorzusehen, mit deren Hilfe die nichtinvasive, patientenunab­ hängige Hirndruckmessung, insbesondere die Messung kontinuierlicher Hirndruckkurven, ermöglicht wird.The present invention is therefore based on the object to provide the direction with which the non-invasive, patient-independent pending intracranial pressure measurement, especially the measurement of continuous Brain pressure curves, is made possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach An­ spruch 1 gelöst. Bevorzugte bzw. besonders zweckmäßige Ausgestaltun­ gen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angege­ ben.This object is achieved by a device according to An spell 1 solved. Preferred or particularly expedient embodiment gene of the subject matter of the invention are specified in the subclaims ben.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine Vorrichtung zur nichtinvasiven Hirndruckbestimmung beim Menschen, umfassend eine Einrichtung zur Messung und Aufzeichnung des kontinuierlichen Blutdruckes, eine Ein­ richtung zur simultanen Messung und Aufzeichnung der Blutströmungs­ geschwindigkeit mittels transkranieller Dopplersonographie (TCD-Strö­ mungsgeschwindigkeitskurve), und einen Prozessor, der unter Verwen­ dung der gemessenen TCD- und Blutdruckwerte Kennwerte bestimmt und aus diesen Kennwerten mittels einer durch multilineare Regressionsana­ lyse bestimmten Abbildungsvorschrift die Gewichtsfunktion zwischen Blutdruck und Hirndruck berechnet und mit Hilfe der so berechneten Ge­ wichtsfunktion aus den Blutdruckwerten mittels Methoden der System­ theorie den Hirndruck bestimmt, wobei als Kennwerte Fourierkoeffizien­ ten oder Koeffizienten der Gewichtsfunktion zwischen Blutdruck und TCD-Strömungsgeschwindigkeitskurve oder Koeffizienten der Gewichts­ funktion zwischen TCD-Strömungsgeschwindigkeitskurve und Blutdruck multipliziert mit dem Pourcelot-Index der TCD-Strömungsgeschwindig­ keitskurve verwendet werden. The invention therefore relates to a device for non-invasive Determination of intracranial pressure in humans, comprising a device for Measurement and recording of continuous blood pressure, an on Direction for simultaneous measurement and recording of blood flow speed by means of transcranial Doppler sonography (TCD-Strö mation speed curve), and a processor that is used determination of the measured TCD and blood pressure values from these parameters using a multilinear regression analysis lysis determined the mapping function between the weight function Blood pressure and cerebral pressure calculated and with the help of the Ge calculated in this way Weight function from the blood pressure values using methods of the system theory determines the intracranial pressure, using Fourier coefficients as characteristic values or coefficients of weight function between blood pressure and TCD flow rate curve or coefficient of weight function between TCD flow velocity curve and blood pressure multiplied by the Pourcelot index of TCD flow rate speed curve can be used.  

Gemäß der Erfindung hat sich überraschenderweise gezeigt, daß das in­ trakranielle Kommpartiment als Übertragungssystem aufgefaßt werden kann, das als Eingangssignal die Blutdruckkurve empfängt und als Reak­ tion darauf als Ausgangssignal den Hirndruck liefert. Das Systemver­ halten, das heißt die Beziehung zwischen Blutdruckkurve und Hirndruck­ kurve, wird hierbei durch die Systemparameter Gewichts- und Transfer­ funktion beschrieben. Ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung be­ steht darin, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Prozessor ein­ zusetzen, der Kennwerte, wie beispielsweise die Fourierkoeffizienten, der gemessenen TCD-Strömungsgeschwindigkeitskurve verwendet, um die Gewichtsfunktion zu erstellen.According to the invention, it has surprisingly been found that the tracranial commiment can be understood as a transmission system which receives the blood pressure curve as an input signal and as a reak tion then delivers the brain pressure as an output signal. The system ver hold, that is the relationship between blood pressure curve and intracranial pressure curve, is determined by the system parameters weight and transfer function described. An essential aspect of the invention be is a processor in the device according to the invention add the characteristic values, such as the Fourier coefficients, the measured TCD flow rate curve used to measure the Create weight function.

Das mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführbare Simula­ tionsverfahren ergibt Hirndruckwerte, die gegenüber herkömmlich durch invasive Maßnahmen gemessenen Hirndruckwerten nur eine geringe Ab­ weichung zeigen, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das da­ mit durchführbare Simulationsverfahren zur nichtinvasiven Hirndruck­ bestimmung klinisch praktikabel sind.The simula that can be carried out by means of the device according to the invention tion process yields intracranial pressure values that are conventional compared to invasive measures measured intracranial pressure values only a small Ab show softening, so that the device according to the invention or there with feasible simulation methods for non-invasive brain pressure determination are clinically practicable.

Nachfolgend werden zunächst die theoretischen Grundlagen der System­ theorie erläutert.Below are the theoretical foundations of the system theory explained.

Die Systemtheorie befaßt sich mit der Beschreibung von Signalen, die in einem System, dem sogenannten Übertragungssystem, eintreffen und dort als Reaktion ein ausgehendes Signal hervorrufen. Häufig sind solche Übertragungssysteme, unabhängig davon, ob es sich um informations­ technische oder um physiologische Systeme handelt, zu kompliziert, um sie rein analytisch zu beschreiben, wie beispielsweise in Form von Diffe­ rentialgleichungen. Die Systemtheorie untersucht nicht den Aufbau oder die Realisierung eines Systems, sondern beschreibt das System durch sei­ ne Reaktion auf beliebig vorgegebene Eingangssignale. Dabei spielt die Übertragungs- oder Transferfunktion, die den Zusammenhang zwischen Eingangssignal und Ausgangssignal beschreibt, eine zentrale Rolle. Das Systemverhalten ist durch die Beziehung zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal vollständig charakterisiert. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird das intrakranielle Kommpartiment als Über­ tragungssystem mit dem Eingangssignal Blutdruck und dem Ausgangs­ signal Hirndruck aufgefaßt.Systems theory deals with the description of signals that are in a system, the so-called transmission system, arrive and cause an outgoing signal there in response. Such are common Transmission systems, regardless of whether it is information technical or physiological systems are too complicated to to describe them purely analytically, such as in the form of differences equations. Systems theory does not examine the structure or the realization of a system, but describes the system through be ne reaction to any given input signals. The plays Transfer function, which is the relationship between Input signal and output signal describes a central role. The System behavior is due to the relationship between the input signal  and fully characterized the output signal. For the purposes of The present invention uses the intracranial compartment as an over system with the input signal blood pressure and the output signal brain pressure understood.

Die für ein solches Modell verwendete Theorie gilt für ein Übertragungssy­ stem mit den folgenden Eigenschaften:The theory used for such a model applies to a transmission system stem with the following characteristics:

  • 1. Es existiert jeweils ein Eingangssignal und als Systemantwort ein Ausgangssignal. Mit y(t) = T {x(t)} sei die Systemreaktion auf das ankom­ mende Signal x(t) bezeichnet, wobei der Parameter t stets für die Zeit steht. x(t) → System → y(t) = T {x(t)}1. There is an input signal and a system response Output signal. With y (t) = T {x (t)} let the system reaction to the incoming designated signal x (t), where the parameter t always stands for time. x (t) → system → y (t) = T {x (t)}
  • 2. Linearität
    Für ein Signal x(t), das sich aus den Signalen x₁(t) und x₂(t) zusammen­ setzt in der Form
    x(t) = a*x₁(t) + b*x₂(t), a, b ∈ IP (reelle Zahlen), soll gelten
    T {x(t)} = a*T {x₁(t)} + b*T {x₂(t)}
    2. Linearity
    For a signal x (t), which is composed of the signals x₁ (t) and x₂ (t) in the form
    x (t) = a * x₁ (t) + b * x₂ (t), a, b ∈ IP (real numbers), should apply
    T {x (t)} = a * T {x₁ (t)} + b * T {x₂ (t)}
  • 3. Zeitinvarianz
    T {x(t-t₀)} = y(t-t₀) das heißt die Systemantwort ist unabhängig vom Zeit­ punkt eines eintreffenden Signales. Ein Signal, das um die Zeit t₀ verscho­ ben im System eintrifft, erzeugt dieselbe Systemreaktion wie das ur­ sprüngliche Signal, nur ebenfalls um die Zeit t₀ verschoben.
    3. Time invariance
    T {x (t-t₀)} = y (t-t₀) that means the system response is independent of the time of an incoming signal. A signal that arrives in the system postponed by the time t₀ generates the same system response as the original signal, but also postponed by the time t₀.
  • 4. Stabilität
    Aus |(t)| < M < ∞ für alle t folgt |y(t)| < N < ∞; M, N, ∈ IN (natürliche Zahlen). Falls das Signal x(t) für alle Zelt beschränkt ist, dann ist auch y(t) be­ schränkt.
    4. Stability
    From | (t) | <M <∞ for all t follows | y (t) | <N <∞; M, N, ∈ IN (natural numbers). If the signal x (t) is restricted for all tents, then y (t) is also restricted.
  • 5. Kausalität
    Aus x(t) = O für alle t < t₀ folgt y(t) = 0 für alle t < t₀. Eine Reaktion in Form des Ausgangssignales erfolgt erst, wenn seine Ursache x(t) eingetroffen ist.
    5. Causality
    From x (t) = O for all t <t₀ it follows that y (t) = 0 for all t <t₀. A reaction in the form of the output signal only takes place when its cause x (t) has arrived.

In einem Übertragungssystem mit den oben beschriebenen Eigenschaften 1-4 läßt sich der Zusammenhang zwischen dem Eingangssignal x(t) und dem Ausgangssignal y(t) allgemein durch die Faltung mit einer Funktion f(t) In der FormIn a transmission system with the properties described above 1-4 can be the relationship between the input signal x (t) and the output signal y (t) generally by convolution with a function f (t) in the form

ausdrücken.express.

Nimmt man zusätzlich die Kausalität des Systems an, so muß für τ<0 f(τ) = 0 sein, da ansonsten y(t) von Signalwerten von x, die erst nach dem Zeitpunkt t das System erreichen (t-τ < t), beeinflußt wäre. Damit wird aus der Gleichung (1) die GleichungIf one additionally assumes the causality of the system, then for τ <0 f (τ) = 0, because otherwise y (t) of signal values of x that only after the Time t to reach the system (t-τ <t) would be influenced. With that becomes the equation (1) the equation

Die Funktion f heißt Gewichtsfunktion. Mit der Gewichtsfunktion ist das Systemverhalten vollständig beschrieben. Als Übertragungs- oder Trans­ ferfunktion wird die Laplace-TransformierteThe function f is called the weight function. With the weight function it is System behavior fully described. As a transfer or trans The Laplace transform becomes the function

bezeichnet.designated.

Die Laplace-Transformierten von y(t) und x(t) seien mit Y(s) und X(s) be­ zeichnet. Falls alle Laplace-Transformierten existieren, das heißt die ent­ sprechenden Integrale konvergieren, gilt Y(s) = F(s)*X(s). Die Laplace- Transformierte des Ausgangssignals y(t) ist also das Produkt der Laplace- Transformierten der Gewichtsfunktion f(t) und des Eingangssignales x(t). Da die Transferfunktion auf eindeutige Weise in die Gewichtsfunktion zu­ rücktransformiert werden kann, sind Transferfunktion und Gewichts­ funktion äquivalente Beschreibungen des Systems. The Laplace transforms of y (t) and x (t) are denoted by Y (s) and X (s). If all Laplace transforms exist, i.e. the corresponding integrals converge, then Y (s) = F (s) * X (s). The Laplace transform of the output signal y (t) is thus the product of the Laplace transform of the weight function f (t) and the input signal x (t). Since the transfer function can be clearly transformed back into the weight function, the transfer function and weight function are equivalent descriptions of the system.

In der Praxis werden die Signale durch eine Sequenz diskreter Sample­ punkte beschrieben. Gleichung (1) liefert in diskreter Schreibweise den AnsatzIn practice, the signals become a sequence of discrete samples points described. Equation (1) provides the in discrete notation approach

das heißt der k-te Wert des Ausgangssignals k wird bestimmt durch eine Anzahl n von vorhergehenden Eingangswerten xk, xk-1, xk-2, . . .xk-n+1. Die fj werden als Koeffizienten der (diskreten) Gewichtsfunktion f bezeich­ net. Für die beste Näherung der berechneten Werte an die tatsächlichen Signalwerte über einen Zeitraum
von p Messungen nimmt der Ausdruck
that is, the kth value of the output signal k is determined by a number n of previous input values x k , x k-1 , x k-2,. . .x k-n + 1 . The f j are called coefficients of the (discrete) weight function f. For the best approximation of the calculated values to the actual signal values over a period of time
the expression takes from p measurements

ein Minimum an. Setzt man Gleichung (2) in Gleichung (3) ein, so erhält mana minimum of. Substituting equation (2) into equation (3), we get one

Ist G minimal, so müssen die partiellen AbleitungenIf G is minimal, the partial derivatives must

sein.be.

Damit ergibt sich das GleichungssystemThis results in the system of equations

oderor

Das Gleichungssystem (4′) ist genau dann eindeutig lösbar (das heißt die durch die Koeffizienten fj ausgedrückte Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangssignal ist berechenbar), wenn die (n × n) MatrixThe system of equations (4 ') can be uniquely solved (that is, the relationship between the input and output signals expressed by the coefficients f j can be calculated) if the (n × n) matrix

regulär ist.is regular.

Nachfolgend werden die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwen­ deten Einrichtungen näher beschrieben. The following are used in the device according to the invention facilities described.  

Die Messung und Aufzeichnung des kontinuierlichen Blutdruckes erfolgt mittels handelsüblichen Geräten. Aufgrund der größeren Genauigkeit eignet sich insbesondere ein in die Arteria radialis oder Arteria femoralis implantierter Druckaufnehmer (beispielsweise Gould Statham 23 ID). Der mittels einem solchen Gerät erfaßte Blutdruck wird nach Verstärkung kontinuierlich und simultan mit den gemessenen Blutströmungsge­ schwindigkeitswerten auf einen Mikroprozessor übertragen.The continuous blood pressure is measured and recorded using standard equipment. Because of the greater accuracy a radial or arterial artery is particularly suitable implanted pressure transducer (e.g. Gould Statham 23 ID). Of the Blood pressure recorded by means of such a device becomes after amplification continuously and simultaneously with the measured blood flow speed values transferred to a microprocessor.

Ferner eignet sich für die kontinuierliche nichtinvasive Messung auch ein handelsüblicher Blutdruckmonitor, welcher auf der Fingerdruckmessung beruht (beispielsweise Ohmeda 2300/Finapress).Also suitable for continuous non-invasive measurement commercially available blood pressure monitor, which on the finger pressure measurement based (e.g. Ohmeda 2300 / Finapress).

Für die simultane Messung der Blutströmungsgeschwindigkeit mittels transkranieller Dopplersonographie eignen sich im Handel erhältliche, gepulste Dopplergeräte. Beispielsweise können durch Anwendung eines gepulsten Dopplergerätes bei einer Sendefrequenz von geeigneterweise 2 MHz umschriebene Gefäßabschnitte in definierten Schritten von bei­ spielsweise jeweils 5 mm untersucht werden. Zur Erstellung der TCD- Strömungsgeschwindigkeitskurve kann beispielsweise die Arteria cerebri media herangezogen werden. Die im Handel erhältlichen Dopplergeräte er­ möglichen zum Teil sogar die simultane beidseitige Ableitung.For the simultaneous measurement of the blood flow rate using Transcranial Doppler sonography is suitable for commercially available pulsed Doppler devices. For example, by using a pulsed Doppler device at a transmission frequency of suitably 2 MHz circumscribed vascular sections in defined steps of for example, 5 mm can be examined. To create the TCD For example, the flow rate curve can be the cerebral artery media can be used. The commercially available Doppler devices sometimes even simultaneous bilateral derivation.

Für die Aufzeichnung und Auswertung der TCD-Strömungsgeschwindig­ keitskurven, Blutdruck- und Hirndruckkurven umfaßt die erfindungsge­ mäße Vorrichtung einen Mikroprozessor, geeigneterweise mit eingebauter A/D-Wandlerkarte zur Datenaufnahme und Durchführung des Simula­ tionsalgorithmuses. Diese Aufzeichnung und Auswertung kann beispiels­ weise mittels zweier Personalcomputer (beispielsweise vom Typ PC/i486), wobei einer ein portables Gerät sein kann, erfolgen, welche mit je einer A/D-Wandlerkarte ausgestattet sind, beispielsweise von Typ DAP 2400 (erhältlich von der Firma Microstar Laboratories, USA). Die notwendigen mathematischen und statistischen Berechnungen können durch ein im Handel erhältliches Software-Tool (beispielsweise Real Time Graphics & Measurement Tools/Quinn Curtis) durchgeführt werden. For recording and evaluating the TCD flow rate Speed curves, blood pressure and cerebral pressure curves comprise the fiction device a microprocessor, suitably with built-in A / D converter card for data acquisition and implementation of the simula tion algorithm. This recording and evaluation can, for example wise by means of two personal computers (for example of the type PC / i486), where one can be a portable device, each with one A / D converter card are equipped, for example of type DAP 2400 (available from Microstar Laboratories, USA). The necessary mathematical and statistical calculations can be carried out using an im Commercially available software tool (e.g. Real Time Graphics & Measurement Tools / Quinn Curtis).  

Das spezielle Fabrikat der oben erwähnten Geräte ist unerheblich, solange diese Geräte bzw. Einrichtungen die oben beschriebenen Funktionalitäten aufweisen.The special make of the devices mentioned above is irrelevant as long these devices or devices have the functionalities described above exhibit.

Wie oben beschrieben, wird bei der nichtinvasiven Hirndruckbestimmung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung das intrakranielle Kommparti­ ment als Übertragungssystem aufgefaßt, das als Eingangssignal die Blut­ druckkurve empfängt und als Reaktion darauf als Ausgangssignal den Hirndruck liefert. Aus den TCD-Strömungsgeschwindigkeitskurven sowie den kontinuierlichen Blutdruckkurven werden jeweils die geeigneten TCD-Kennwerte und die Gewichtsfunktion zwischen Blutdruck und TCD- Kurve berechnet. In einer statistischen Auswertung erfolgen dann für ei­ nen zunächst linearen Ansatz Untersuchungen der Korrelationen zwi­ schen verschiedenen TCD-Kennwerten und den Koeffizienten der Ge­ wichtsfunktion. Auf diese Weise kann der Zusammenhang zwischen den TCD-Kennwerten und der Gewichtsfunktion als patientenunabhängige Abbildungsvorschrift formuliert werden.As described above, the non-invasive brain pressure determination the intracranial commparti by means of the device according to the invention ment as a transmission system, the blood as the input signal receives pressure curve and in response to it as the output signal Brain pressure supplies. From the TCD flow velocity curves as well The continuous blood pressure curves are the appropriate ones TCD parameters and the weight function between blood pressure and TCD Curve calculated. A statistical evaluation then takes place for egg First a linear approach. Investigations of the correlations between different TCD characteristics and the coefficients of the Ge weight function. In this way, the relationship between the TCD parameters and the weight function as patient-independent Illustration instructions are formulated.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und dem nachfolgend be­ schriebenen Beispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The invention is based on the drawings and the following be written example explained in more detail. The drawings show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung in Form eines Flußdiagrammes zur nichtinvasiven Hirndruckbestimmung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figure 1 is a schematic representation in the form of a flow chart for non-invasive brain pressure determination by means of the device according to the invention.

Fig. 2a die herkömmlich invasiv gemessene Hirndruckkurve (ICP) eines Patienten mit einem Schädel-Hirn-Trauma (Patient A); FIG. 2a, the conventional invasive intracranial pressure curve measured (ICP) of patients with traumatic brain injury (Patient A);

Fig. 2b die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmte Hirn­ druckkurve (simulierte Hirndruckkurve) (sim. ICP) des Patienten A; FIG. 2b shows the specific means of the inventive device intracranial pressure curve (simulated intracranial pressure curve) (sim ICP.) Of the patient A;

Fig. 2c die Differenz zwischen der invasiv gemessenen Hirndruckkurve gemäß Fig. 2a und der erfindungsgemäß gemessenen Hirndruckkurve gemäß Fig. 2b; . Fig. 2c, the difference between the invasively measured intracranial pressure curve in accordance with Figure 2a and the invention measured intracranial pressure curve in Fig. 2b;

Fig. 3a die erfindungsgemäß gemessene TCD-Strömungsgeschwindig­ keitskurve (Doppler) eines weiteren Patienten mit einem Schädel-Hirn- Trauma (Patient B); 3a according to the invention measured TCD Strömungsgeschwindig keitskurve (Doppler) of another patient with a traumatic brain injury (patient B).

Fig. 3b die erfindungsgemäß gemessene Blutdruckkurve (RR) des Pa­ tienten B; FIG. 3b according to the invention measured blood pressure curve (RR) of the Pa tienten B;

Fig. 3c die herkömmlich Invasiv gemessene Hirndruckkurve des Patien­ ten B; Fig. 3c the conventionally invasively measured intracranial pressure curve of the patient B;

Fig. 3d die erfindungsgemäß bestimmte Hirndruckkurve des Patienten B; Fig. 3d according to the invention certain brain pressure curve of the patient B;

Fig. 4a, 4b, 4c und 4d zu den Fig. 3a, 3b, 3c und 3d analoge Kur­ ven, wobei jedoch die Messung über einen Zeitraum von 320 Sekunden er­ folgte. Fig. 4a, 4b, 4c and 4d to Figs. 3a, 3b, 3c and 3d analog Kur ven, but the measurement over a period of 320 seconds he followed.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, erfolgt die nichtinvasive Hirndruckbestim­ mung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch Ableitung der Blutdruckkurve (RR-Kurve) und der TCD-Blutströmungsgeschwindig­ keitskurve (TCD-Kurve), Analyse der TCD-Kurve in festen Zeitintervallen, Berechnung der Gewichtsfunktion aus den TCD-Kennwerten und Über­ führung der Blutdruckkurve in die Hirndruckkurve (ICP-Kurve) mittels der berechneten Gewichtsfunktion.As is apparent from Fig. 1, the non-invasive brain pressure determination by means of the device according to the invention by deriving the blood pressure curve (RR curve) and the TCD blood flow rate curve (TCD curve), analysis of the TCD curve at fixed time intervals, calculation of the weight function the TCD parameters and conversion of the blood pressure curve into the intracranial pressure curve (ICP curve) using the calculated weight function.

Beispielexample

Aus den Daten von Intensivpatienten mit simultan abgeleiteten transkra­ niell-dopplersonographischen (TCD-)Strömungsgeschwindigkeitskurven, sowie kontinuierlichen Blutdruck- und invasiv gemessenen Hirndruck­ kurven wurden jeweils die TCD-Kennwerte und die Gewichtsfunktion zwi­ schen Blut- und Hirndruck berechnet.From the data of intensive care patients with transkra derived simultaneously niello-Doppler sonographic (TCD) flow velocity curves, as well as continuous blood pressure and invasively measured brain pressure curves were the TCD parameters and the weight function between blood and brain pressure calculated.

Für die invasive Hirndruckmessung wurde der intrakranielle Druck ent­ weder durch eine in den Seitenventrikel eingebrachte Ventrikeldrainage und daran angeschlossenen Druckwandler als Ventrikeldruck oder mit Miniaturdruckaufnehmern als epiduraler Druck erfaßt. Die zuletzt ge­ nannten Miniaturdruckaufnehmer sind speziell für Langzeitmessungen konstruierte, elektromechanische Druckwandler, die mit miniaturisier­ ten Dehnungsmeßstreifen arbeiten und epidural implantiert werden. Sol­ che Druckabnehmer besitzen eine Nullpunktdrift von weniger als 2 mm Hg/24 h. The intracranial pressure was measured for the invasive brain pressure measurement neither through a ventricular drainage inserted into the side ventricle and connected pressure transducers as ventricular pressure or with Miniature pressure transducers recorded as epidural pressure. The last ge Miniature pressure transducers are specially designed for long-term measurements constructed, electromechanical pressure transducers with miniaturized strain gauges work and are implanted epidurally. Sol che pressure transducers have a zero point drift of less than 2 mm Hg / 24 h.  

In einer statistischen Auswertung folgten dann für eine zunächst linearen Ansatz Untersuchungen der Korrelation zwischen verschiedenen TCD- Kennwerten und den Koeffizienten der Gewichtsfunktion. Damit wurde der Zusammenhang zwischen den TCD-Kennwerten und der Gewichts­ funktion als patientenunabhängige Abbildungsvorschrift formuliert.A statistical evaluation then followed for an initially linear one Approach studies of the correlation between different TCD Characteristic values and the coefficients of the weight function. So that was the relationship between the TCD parameters and the weight formulated as a patient-independent mapping rule.

Das Verfahren zur nichtinvasiven Hirndruckbestimmung erfolgte mittels folgender Schritte:The procedure for non-invasive brain pressure determination was carried out using following steps:

1. SchrittStep 1 Berechnung der Gewichtsfunktion bei gegebener Blut­ druck- und HirndruckkurveCalculation of the weight function for a given blood pressure and brain pressure curve

Für die Herleitung einer Beziehung zwischen Kennwerten der TCD-Kurve und der Transferfunktion zwischen der Blutdruck (RR)- und der Hirn­ druckkurve (ICP) wird der Blutdruck als Eingangssignal und der Hirn­ druck als Ausgangssignal des hämodynamischen Systems betrachtet. Wie im allgemeinen Fall beschrieben (Theoretische Grundlagen, Gewichts- und Transferfunktion) führt der AnsatzFor deriving a relationship between characteristic values of the TCD curve and the transfer function between the blood pressure (RR) - and the brain pressure curve (ICP) is the blood pressure as an input signal and the brain pressure is regarded as the output signal of the hemodynamic system. How described in the general case (theoretical basis, weight and transfer function) leads the approach

zum Gleichungssystemto the system of equations

Wie aus Gleichung (2′) ersichtlich wird durch den Wert n beschrieben, wel­ cher Zeitraum des Blutdrucks den aktuellen Hirndruckwert beeinflußt (oder mit dem aktuellen Hirndruck korreliert ist). Im Simulationsverfah­ ren wird n = 25 verwendet. Die Schrittweite (der zeitliche Abstand von k-1- tem und k-tem Meßwert) wurde in Abhängigkeit von der Länge des Herzzy­ kluses gewählt, so daß die 25 Meßwerte RRk, RRk-1 RRk-n+1 äquidi­ stant über 3 Herzzyklen verteilt sind. Dies bedeutet, daß in der Modellvor­ stellung der aktuelle ICP-Wert vom Blutdruckverlauf über einen Zeitraum von 3 Herzzyklen beeinflußt wird. Aus Gleichung (3) erkennt man, daß durch den Wert p festgelegt wird, über welchen Signal-Zeitraum die aus der Blutdruckkurve berechnete ICP-Kurve möglichst gut mit der tatsächli­ chen (gemessenen) ICP-Kurve übereinstimmt. p ist so gewählt, daß der Vergleichszeitraum 14 Herzzyklen beträgt (das heißt der zeitliche Abstand zwischen RRk und RRk+p beträgt 14 Herzzyklen). Daraus folgtAs can be seen from equation (2 ′), the value n describes which period of the blood pressure influences the current intracranial pressure value (or is correlated with the current intracranial pressure). In the simulation process, n = 25 is used. The step size (the time interval between the k-1 tem and the k-th measured value) was selected as a function of the length of the cardiac cycle, so that the 25 measured values RR k , RR k-1 RR k-n + 1 equidistant over 3 cardiac cycles are distributed. This means that in the Modellvor position the current ICP value is influenced by the blood pressure over a period of 3 cardiac cycles. From equation (3) it can be seen that the value p determines the signal period over which the ICP curve calculated from the blood pressure curve corresponds as closely as possible with the actual (measured) ICP curve. p is chosen so that the comparison period is 14 cardiac cycles (that is, the time interval between RR k and RR k + p is 14 cardiac cycles). It follows

p = (14 Herzzyklen/3 Herzzyklen)*25 = 116.p = (14 cardiac cycles / 3 cardiac cycles) * 25 = 116.

Aus Gleichung (4′′) werden mittels eines Software-Tools mathematischer Standardmethoden die Parameter fj der Gewichtsfunktion berechnet. Die (n×n)-MatrixThe parameters f j of the weight function are calculated from equation (4 ′ ′) using a software tool using mathematical standard methods. The (n × n) matrix

hat sich dabei bisher stets als regulär erwiesen. Die Lösung des Gleichungssystems liefert die (dis­ krete) Gewichtsfunktion f = (f₀, f₁, . . . fn-1).has always proven to be regular. The solution of the system of equations provides the (discrete) weight function f = (f₀, f₁,... F n-1 ).

2. Schritt2nd step Berechnung der TCD-KennwerteCalculation of the TCD parameters

Bei der Hirndruckbestimmung mittels der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung können mindestens die nachstehend erläuterten, drei Typen von Pa­ rametern als TCD-Kennwerte verwendet werden.When determining brain pressure using the device according to the invention at least the three types of Pa parameters can be used as TCD parameters.

Bei den in Fig. 2 bis 4 wiedergegebenen Messungen wurde das Simula­ tionsverfahren mit dem nachfolgend unter b) beschriebenen Kennwerttyp durchgeführt.In the measurements shown in FIGS . 2 to 4, the simulation method was carried out with the characteristic value type described below under b).

a) Fourier-Koeffizientena) Fourier coefficients

Allgemein gilt: Jede eindeutige periodische Funktion f(x) = f(x+kT₀), die stückweise monoton und stetig ist, ist eindeutig als Fourier-Reihe dar­ stellbar. Durch eine solche Fourier-Zerlegung wird die Funktion in ihre verschiedenen Frequenzbereiche "aufgeschlüsselt".In general, every unique periodic function f (x) = f (x + kT₀), the piecewise monotonous and continuous, is clearly represented as a Fourier series adjustable. Such a Fourier decomposition transforms the function into its different frequency ranges "broken down".

Bei der Berechnung der Fourier-Koeffizienten der TCD-Kurve wird als Pe­ riode T₀ die Dauer von K Herzzyklen (K = 1, 2, 3) angenommen. Mittels ma­ thematischer Standardsoftware (Real Time Graphics & Measurement Tools/Quinn Curtis) werden die ersten m Fourier-Koeffizienten (DOP₀, DOP₁, . . . DOPm-1) berechnet. Mit TCDN als erstem und TCDN+P als letz­ tem TCD-Samplepunkt der Periode T₀ ist dann näherungsweiseWhen calculating the Fourier coefficients of the TCD curve, the duration of K cardiac cycles (K = 1, 2, 3) is assumed as the period T₀. The first m Fourier coefficients (DOP₀, DOP₁,.. DOP m-1 ) are calculated using standard thematic software (Real Time Graphics & Measurement Tools / Quinn Curtis). With TCDN as the first and TCD N + P as the last TCD sample point of the period T₀ is approximate

Φj gibt die Phasenverschiebung der verschiedenen Frequenzkomponenten zueinander an. Der j-te Summand ist eine Sinusfunktion mit der j-fachen Frequenz der zerlegten Schwingung (TCD-Kurve), der Koeffizient DOPj ist ein Maß für die Größe dieses Frequenzanteils der TCD-Kurve. DOP₀ ent­ spricht dem MFV (Mittelwert der TCD-Kurve). DOP₁ ist ein Maß für die Pul­ sarität der Kurve. Bei den bisherigen Untersuchungen lag die Anzahl der ausgewerteten Fourier-Koeffizienten zwischen 3 und 6 (m = 3-6).Φ j indicates the phase shift of the different frequency components to each other. The jth summand is a sine function with j times the frequency of the decomposed oscillation (TCD curve), the coefficient DOP j is a measure of the size of this frequency component of the TCD curve. DOP₀ corresponds to the DTMF (mean value of the TCD curve). DOP₁ is a measure of the pulse sarity of the curve. In previous studies, the number of Fourier coefficients evaluated was between 3 and 6 (m = 3-6).

b) Die Koeffizienten der Gewichtsfunktion von der Blutdruck- zur TCD- Kurveb) The coefficients of the weight function from blood pressure to TCD Curve

Analog zu der im 1. Schritt erläuterten Berechnung der Gewichtsfunktion zwischen Blutdruck- und Hirndruckkurve wird hier die Gewichtsfunktion zwischen Blutdruck- und TCD-Kurve berechnet. Die TCD-Kennwerte sind die Koeffizienten dieser Gewichtsfunktion und werden wie unter a) mit (DOP₀, . . . DOP₁ DOPm-1) bezeichnet. Als praktisch günstig hat sich hier erwiesen, mit Gewichtfunktionen mit nur 6 Koeffizienten (im Gegensatz zur Gewichtfunktion zwischen Blut- und Hirndruck in Schritt 1, die 25 Koeffizienten besitzt) zu arbeiten, das hießt m = 6. Die TCD-Kurve wird auch damit hinreichend genau beschrieben und die Komplexität der stati­ stischen Auswertung (Schritt 3) wird vermindert.Analogous to the calculation of the weight function between blood pressure and brain pressure curve explained in step 1, the weight function between blood pressure and TCD curve is calculated here. The TCD parameters are the coefficients of this weight function and are referred to as (a) with (DOP₀,... DOP₁ DOP m-1 ). It has proven to be practically advantageous to work with weight functions with only 6 coefficients (in contrast to the weight function between blood pressure and brain pressure in step 1, which has 25 coefficients), that is called m = 6. The TCD curve is also sufficient with this described in detail and the complexity of the statistical analysis (step 3) is reduced.

c) Die Koeffizienten der Gewichtsfunktion von der TCD- zur Blutdruck- Kurve multipliziert mit dem Pourcelot-Index der TCD-Kurvec) The coefficients of the weight function from TCD to blood pressure Curve multiplied by the Pourcelot index of the TCD curve

Hier wird die Gewichtsfunktion berechnet, die die TCD-Kurve In die Blut­ druckkurve überführt, im Unterschied zu b), wo die Gewichtsfunktion, die (in umgekehrter Richtung) die Blutdruckkurve in die TCD-Kurve abbildet, verwendet wird. Der Pourcelot-Index R der TCD-Kurve, auch Index des ze­ rebrovaskulären Widerstandes genannt, ist definiert durch R = (systoli­ sche Flußgeschwindigkeit - diastolische Flußgeschwindigkeit)/systoli­ sche Flußgeschwindigkeit. Die Koeffizienten der Gewichtsfunktion, je­ weils multipliziert mit dem Pourcelot-Index bilden die TCD-Kennwerte (DOP₀,DOP₁, . . . DOPm-1). Wie in b) wird hier m = 6 gewählt.Here the weight function is calculated, which converts the TCD curve into the blood pressure curve, in contrast to b), where the weight function, which (in the opposite direction) maps the blood pressure curve into the TCD curve, is used. The Pourcelot index R of the TCD curve, also called the index of ze rebrovascular resistance, is defined by R = (systolic flow velocity - diastolic flow velocity) / systolic flow velocity. The coefficients of the weight function, each multiplied by the Pourcelot index form the TCD parameters (DOP₀, DOP₁, ... DOP m-1 ). As in b), m = 6 is chosen here.

3. Schritt3rd step Statistische Auswertung der Patientendaten zur Ermitt­ lung des Zusammenhangs zwischen Transferfunktion und den TCD- KennwertenStatistical evaluation of patient data for determination the relationship between the transfer function and the TCD Characteristic values

Ausgangspunkt: Von jedem Patient wurde je mindestens ein Zahlenvektor (f₀, f₁, . . ., fn-1) der die Transferfunktion zwischen RR und ICP beschreibt und simultan dazu ein Zahlenvektor (DOP₀, DOP₁, . . ., DOPm-1) von TCD- Kennwerten, die die TCD-Kurve beschreiben, ermittelt. Im vorgestellten Verfahren ist n = 25 und m = 6. Im ersten Ansatz werden diese beiden Vek­ toren auf einen linearen Zusammenhang überprüft. Das heißt, es wurde überprüft, ob es eine (n × m) Matrix A und einen n-dimensionalen Vektor B gibt, so daß unabhängig vom Patienten (₀, ₁, . . ., n-1) =A*(DOP₀, DOP₁, DOPm-1) + B eine "hinreichende" Näherung für (f₀, f₁, . . ., fn-1) dar­ stellt. Dies läßt sich umformulieren in (1) ₁≈ j = Aj* *(DOP₀, DOP₁,. . ., DOPm-1)×Bj, j = 0,1, . . ., n-1, Aj* ist die j-te Zeile von A, Bj der j-te Koeffi­ zient von B. oder explizit ausgeschriebenStarting point: At least one number vector (f₀, f₁,..., F n-1 ) was described for each patient, which describes the transfer function between RR and ICP and simultaneously a number vector (DOP₀, DOP₁,..., DOP m-1 ) of TCD characteristics that describe the TCD curve. In the presented method, n = 25 and m = 6. In the first approach, these two vectors are checked for a linear relationship. That is, it was checked whether there is an (n × m) matrix A and an n-dimensional vector B, so that regardless of the patient (₀, ₁,..., N-1 ) = A * (DOP₀, DOP₁, DOP m-1 ) + B represents a "sufficient" approximation for (f₀, f₁,..., F n-1 ). This can be reformulated in (1) ₁≈ j = A j * * (DOP₀, DOP₁, ..., DOP m-1 ) × B j , j = 0.1,. . ., n-1, A j * is the jth line of A, Bj the jth coefficient of B. or explicitly written out

Für m = 1 (nur 1 TCD-Kennwert) und festem j wäre das die Fragestellung nach einer Geraden g(x) = m*x+b, so daß j = m*DOP₀+b (m = Ajo, b = Bj) die beste lineare Näherung für die Wertepaare (f). DOP) über alle Patienten darstellt. Das Verfahren, das hier angewendet wird, heißt lineare Regres­ sion. In der Gleichung (1′′) taucht eine Verallgemeinerung dieser Frage­ stellung auf. Gesucht ist eine Gerade in mehreren Variablen g(x₁, x₂, . . . xm-1) = m₁*x₁+m₂*x₂+. . . mm-1 *xm-1+b, so daß )= m₁*DOP₀+m₂*DOP₁+ . . .mm-1 *DOPm-1+b die beste lineare Näherung für die Vektoren (fj, DOP₀, DOP₁,. . ., DOPm-1) über alle Patienten darstellt. Das Lösungsverfahren ist eine verallgemeinerte lineare Regression und wird multilineare Regression genannt. Für jeden Koeffizienten fj der Transferfunktion wird über alle Pa­ tientendaten eine multilineare Regression durchgeführt, insgesamt also n multilineare Regressionen, so daßFor m = 1 (only 1 TCD characteristic value) and fixed j, this would be the question of a straight line g (x) = m * x + b, so that j = m * DOP₀ + b (m = A jo , b = B j ) the best linear approximation for the value pairs (f). DOP) across all patients. The method used here is called linear regression. A generalization of this question appears in equation (1 ′ ′). We are looking for a straight line in several variables g (x₁, x₂, ... x m-1 ) = m₁ * x₁ + m₂ * x₂ +. . . m m-1 * x m-1 + b, so that) = m₁ * DOP₀ + m₂ * DOP₁ +. . .m m-1 * DOP m-1 + b represents the best linear approximation for the vectors (f j , DOP₀, DOP₁,..., DOP m-1 ) across all patients. The solution method is a generalized linear regression and is called multilinear regression. For each coefficient f j of the transfer function, a multilinear regression is carried out over all patient data, that is a total of n multilinear regressions, so that

minimal ist. Dies geschieht mittels mathematischer Standardsoftware (Real Time Graphics & Measurement Tools/Quinn Curtis) und führt zu der gesuchten (n × m) Matrix A und dem n-dimensionalen Vektor B.is minimal. This is done using standard mathematical software (Real Time Graphics & Measurement Tools / Quinn Curtis) and leads to the searched (n × m) matrix A and the n-dimensional vector B.

ErgebnisResult

Zur Validierung des Verfahrens wurde aus den Datensätzen von 12 Patien­ ten (Alter 46 ± 16 Jahre) mittels multilinearer Regressionsanalyse der Zu­ sammenhang zwischen TCD-Kennwerten und der Gewichtsfunktion von Blutdruck nach Hirndruck ans individuell unabhängige Abbildungsvor­ schrift formuliert. Bei der Überprüfung des Verfahrens an 5 neuen Patien­ ten mit 15 ICP-Ableitungen ergab sich eine mittlere Abweichung des simu­ lierten ICP (gemittelt über 5 Sekunden) von den gemessenen Werten um 4,27 ± 1,69 mm Hg. Auch rasche ICP-Schwankungen, z. B. während einer medikamentösen ICP-Senkung, ließen sich gut erfassen. Zwischen den ge­ messenen und simulierten ICP-Werten bestand eine signifikante, lineare Korrelation (r = 0,79, p < 0,001). Diese Befunde und insbesondere die ge­ ringe Abweichung von 4,27 mm Hg zeigen, daß das mittels der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung durchgeführte Simulationsverfahren klinisch prak­ tikabel ist.To validate the procedure, data from 12 patients were used (age 46 ± 16 years) using multilinear regression analysis of the Zu correlation between TCD parameters and the weight function of Blood pressure after intracranial pressure to the individually independent illustration writing formulated. When reviewing the procedure on 5 new patients With 15 ICP leads there was a mean deviation of the simu calculated ICP (averaged over 5 seconds) from the measured values 4.27 ± 1.69 mm Hg. Also rapid ICP fluctuations, e.g. B. during a drug ICP reduction, could be recorded well. Between the ge measured and simulated ICP values there was a significant, linear Correlation (r = 0.79, p <0.001). These findings and especially the ge Rings deviation of 4.27 mm Hg show that by means of the Invention simulation method performed according to the device clinically practical tikabel is.

In den Fig. 2 bis 4 sind exemplarisch bei zwei Patienten mit Schädel- Hirn-Trauma im Alter von 63 Jahren (Patient A) und 46 Jahren (Patient B) die gemessenen und simulierten Hirndruckkurven gegenübergestellt. Fig. 2 zeigt hierbei den Vergleich zwischen gemessenem und simulierten Hirndruck bei Patient A über einen Zeitraum von 8 Sekunden. In den Fig. 3 und 4 für den Patienten B sind zusätzlich noch die TCD (Doppler)- und die Blutdruckkurve (RR) zu sehen. In Fig. 3 ist der Kurvenverlauf über 10 Sekunden und in Fig. 4 Ist der Kurvenverlauf über 320 Sekunden wiedergegeben.In Figs. 2 to 4, the measured and simulated brain pressure curves are exemplary juxtaposed in two patients with craniocerebral trauma at the age of 63 years (Patient A) and 46 years (patient B). Fig. 2 herein shows the comparison between measured and simulated brain pressure in patient A over a period of 8 seconds. In FIGS. 3 and 4 for the patient B are in addition the TCD (Doppler) - to see and the blood pressure curve (RR). In Fig. 3, the curve over 10 seconds, and in Fig. 4 is the curve shown over 320 seconds.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur nichtinvasiven Hirndruckbestimmung beim Men­ schen, umfassend
  • - eine Einrichtung zur Messung und Aufzeichnung des kontinuierlichen Blutdruckes,
  • - eine Einrichtung zur simultanen Messung und Aufzeichnung der Blut­ strömungsgeschwindigkeit mittels transkranieller Dopplersonographie (TCD-Strömungsgeschwindigkeitskurve), und
  • - einen Prozessor, der unter Verwendung der gemessenen TCD- und Blut­ druckwerte Kennwerte bestimmt und aus diesen Kennwerten mittels einer durch multilineare Regressionsanalyse bestimmten Abbildungsvorschrift die Gewichtsfunktion zwischen Blutdruck und Hirndruck berechnet und mit Hilfe der so berechneten Gewichtsfunktion aus den Blutdruckwerten mittels Methoden der Systemtheorie den Hirndruck bestimmt, wobei als Kennwerte Fourierkoeffizienten oder Koeffizienten der Gewichtsfunktion zwischen Blutdruck und TCD-Strömungsgeschwindigkeitskurve oder Koeffizienten der Gewichtsfunktion zwischen TCD-Strömungsgeschwin­ digkeitskurve und Blutdruck multipliziert mit dem Pourcelot-Index der TCD-Strömungsgeschwindigkeitskurve verwendet werden.
1. Device for non-invasive brain pressure determination in humans, comprising
  • a device for measuring and recording the continuous blood pressure,
  • - A device for the simultaneous measurement and recording of the blood flow rate by means of transcranial Doppler sonography (TCD flow rate curve), and
  • - A processor which determines the characteristic values using the measured TCD and blood pressure values and calculates the weight function between blood pressure and cerebral pressure from these characteristic values by means of a mapping rule determined by multilinear regression analysis and, using the weight function thus calculated, the cerebral pressure from the blood pressure values by means of systems theory methods determined, Fourier coefficients or coefficients of the weight function between blood pressure and TCD flow rate curve or coefficients of the weight function between TCD flow rate curve and blood pressure multiplied by the Pourcelot index of the TCD flow rate curve are used as characteristic values.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Messung des Blutdruckes ein in die Arteria radialis oder Arteria femoralis implan­ tierter Druckaufnehmer ist.2. Device according to claim 1, wherein the means for measurement blood pressure into the radial artery or femoral artery implan tated pressure transducer. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung zur Mes­ sung der TCD-Strömungsgeschwindigkeitskurve ein gepulstes Dopplerge­ rät ist.3. Device according to claim 1 or 2, wherein the means for measuring solution of the TCD flow rate curve a pulsed Doppler gene advises.
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