DE19829544C1 - Arrangement for noninvasive blood pressure measurement enables accurate and robust measurement with a minimal number of initial calibration measurements - Google Patents
Arrangement for noninvasive blood pressure measurement enables accurate and robust measurement with a minimal number of initial calibration measurementsInfo
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Abstract
Description
Blutdruckmessungen gehören weltweit zu den am häufigsten angewandten medizinischen Untersuchungsverfahren. Eine regelmäßige Kontrolle des Blutdrucks hilft, Herz-Kreislauf- Risiken rechtzeitig zu erkennen und zu behandeln.Blood pressure measurements are among the most commonly used medical devices worldwide Examination procedure. Regular blood pressure monitoring helps cardiovascular Recognize and deal with risks in good time.
Darüber hinaus hat das kontinuierliche Blutdruckmonitoring in der Medizin einen festen Stel lenwert und ist unverzichtbar bei der Überwachung und Beurteilung des physiologischen Zu standes von Patienten in der Intensivmedizin, der Anästhesie und im Vor- und Nachsorgebe reich.In addition, continuous blood pressure monitoring has a firm place in medicine lenwert and is indispensable in the monitoring and assessment of the physiological Zu of patients in intensive care medicine, anesthesia and in pre- and aftercare rich.
Ein Großteil der nichtinvasiven Meßgeräte basiert auf sphygmomanometrischen Verfahren nach Riva-Rocci, bei denen sich nur punktuell Blutdruckwerte erfassen lassen, eine Puls-zu- Puls oder gar eine kontinuierliche Messung ist damit nicht realisierbar. Die Okklusionen der Extremitäten können bei zu häufigem Messen zu Gewebetraumatisierungen führen und stellt darüber hinaus eine Belastung für den Patienten dar. Ferner können die ermittelten Blut druckwerte um ein beträchtliches von den wahren Werten abweichen.Most of the non-invasive measuring devices are based on sphygmomanometric methods according to Riva-Rocci, in which blood pressure values can only be recorded selectively, a pulse- Pulse or even a continuous measurement cannot be achieved with this. The occlusions of the Extremities can lead to tissue trauma if the measurement is too frequent Furthermore, the patient is burdened. Furthermore, the blood determined can pressure values deviate considerably from the true values.
Ein ideales Gerät sollte somit möglichst zuverlässig, nichtinvasiv, ohne externen Druck und kontinuierlich den Blutdruck bestimmen können. Die verschiedensten neuartigen Ansätze hierzu genügen diesen Anforderungen nur teilweise.An ideal device should therefore be as reliable as possible, non-invasive, without external pressure and can continuously determine blood pressure. The most diverse new approaches these requirements only partially meet these requirements.
In [Sec92] wird ein Verfahren zur arteriellen Applanationstonometrie vorgeschlagen. Dabei wird zum nichtinvasiven, kontinuierlichen Blutdruckmessen nur partiell auf eine Arterie Druck ausgeübt. Zur Artefaktunterdrückung werden die Grund- und Oberwellen des registrierten Drucksignals herausgefiltert und damit das Drucksignal wieder rekonstruiert.In [Sec92] a method for arterial applanation tonometry is proposed. Here is used for non-invasive, continuous blood pressure measurement only partially on an artery pressure exercised. For artifact suppression, the fundamental and harmonic waves of the registered Filtered out pressure signal and thus reconstructs the pressure signal again.
Ein kontinuierliches Verfahren, welches ohne permanenten externen Druck arbeitet, wird in [McQ93] angegeben. Dabei werden zwei nichtinvasive Ultraschall-Doppler-Sensoren über einer größeren Arterie angebracht. Die damit gemessenen Blutflußsignale werden anschlie ßend herangezogen, um ein vereinfachtes mathematisch-empirisches Modell der Arterie pa rametrisch zu charakterisieren. Die dabei ermittelte sogenannte Resonanzfrequenz des Mo dells ist mit dem Blutdruck korreliert. Eine herkömmliche Manschettenmessung kalibriert in unregelmäßigen Abständen das System auf den Blutdruck.A continuous process, which works without permanent external pressure, is described in [McQ93] specified. Two non-invasive ultrasonic Doppler sensors are used attached to a larger artery. The blood flow signals thus measured are then used to create a simplified mathematical-empirical model of the artery pa to characterize rametrically. The so-called resonance frequency of the Mo dells is correlated with blood pressure. A conventional cuff measurement calibrated in irregular intervals the system on blood pressure.
Der im nachfolgenden vorgestellten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, welche mit möglichst wenig initialen Kalibriermessungen den Blutdruck genau und robust bestimmen kann. Darüber hinaus soll sich das Verfahren aufgrund der im Betrieb manschettenlosen Meßtechnik auch zum quasikontinuierlichen Blutdruckmonitoring eignen, bei dem pro Puls neue Blutdruckwerte bestimmt werden können.The object of the invention presented below is a device specify which blood pressure is accurate with as few initial calibration measurements as possible and can determine robustly. In addition, the procedure is said to be in operation cuffless measurement technology also suitable for quasi-continuous blood pressure monitoring, at which new blood pressure values can be determined per pulse.
Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved with the device according to claim 1.
[McQ93] McQuilkin, G., Noninvasive, non-occlusive method and apparatus which provides a continuous indication of arterial pressure and a beat-by-beat characterization of the arterial system, US Patent 5,241,964, 1993[McQ93] McQuilkin, G., Noninvasive, non-occlusive method and apparatus which provides a continuous indication of arterial pressure and a beat-by-beat characterization of the arterial system, U.S. Patent 5,241,964, 1993
[Sec92] Seca GmbH, Verfahren und Vorrichtung zur nichtinvasiven kontinuierlichen Blut druckmessung am Menschen, Offenlegungsschrift DE 41 05 447 A1, 1992[Sec92] Seca GmbH, method and device for non-invasive continuous blood pressure measurement in humans, published application DE 41 05 447 A1, 1992
Zur nichtinvasiven, kontinuierlichen Bestimmung des Blutdrucks ohne externen Druck wird der Blutdruck aus anderen, nichtinvasiv meßbaren kardiovaskulären Größen abgeleitet. Dazu sollen im folgenden Beziehungen zwischen den drei bei der Ausbreitung von Pulswellen im Gefäßsystem des Menschen einhergehenden Pulsformen (Druck-, Strom- und Volumenpuls) hergeleitet werden.For non-invasive, continuous determination of blood pressure without external pressure blood pressure is derived from other, non-invasively measurable cardiovascular parameters. To In the following, relationships between the three in the propagation of pulse waves in Vascular system of humans accompanying pulse forms (pressure, current and volume pulse) be derived.
Eine exakte mathematische Beschreibung der hämodynamischen Vorgänge im Gefäßsystem selbst gestaltet sich extrem schwierig. Es ist geschickter, vereinfachte Modelle zu betrachten und diese dann auf das Gefäßsystem abzubilden. Ein probates Modell eines Gefäßsegments ist das eines elastischen Schlauches.An exact mathematical description of the hemodynamic processes in the vascular system itself is extremely difficult. It is more clever to consider simplified models and then map them to the vascular system. A tried and tested model of a vascular segment is that of an elastic hose.
Die allgemeinste Form der Bewegungsgleichung für strömende, inkompressible Flüssigkeiten
stellt das Navier-Stokesche Gleichungssystem dar:
The most general form of the equation of motion for flowing, incompressible liquids is the Navier-Stoke equation system:
mit ρ = Dichte, = Geschwindigkeit der Flüssigkeit in die drei Raumrichtungen, ∇ = Nabla- Operator, p = Druck, A = äußere Kraftdichte, η = Viskosität der Flüssigkeit, Δ = Laplace- Operator.with ρ = density, = velocity of the liquid in the three spatial directions, ∇ = Nabla operator, p = pressure, A = external force density, η = viscosity of the liquid, Δ = Laplace operator.
Hierbei repräsentieren die Terme auf der linken Seite die Trägheitskraftdichten, die lokale und die konvektive Beschleunigung. Auf der rechten Seite ist grad p der Druckgradient, und η . Δ entspricht der Reibungskraftdichte.The terms on the left represent the inertial force densities, the local and the convective acceleration. On the right, grad p is the pressure gradient, and η. Δ corresponds to the friction force density.
Zur Lösung dieses partiellen, nichtlinearen Gleichungssystems Gl. (1) können im Hinblick auf das Arteriensystem vereinfachende Annahmen getroffen werden. Die konvektive Beschleuni gung kann bei Beschränkung auf genügend kleine Geschwindigkeiten vernachlässigt werden. Die nichtlinearen Anteile können ebenfalls vernachlässigt werden, da die Phasengeschwin digkeit wesentlich größer als die axiale Geschwindigkeitskomponente und diese wiederum viel größer als die radiale Geschwindigkeitskomponente ist. Ebenso können die zweiten Ab leitungen nach z vernachlässigt werden; äußere Kräfte, wie zum Beispiel die Schwerkraft, und das radiale Druckgefälle seien ebenfalls vernachlässigbar.To solve this partial, non-linear system of equations Eq. (1) can with regard to assumptions simplifying the artery system. The convective acceleration can be neglected when limited to sufficiently low speeds. The non-linear components can also be neglected, since the phase velocity d much greater than the axial speed component and this in turn is much larger than the radial velocity component. Likewise, the second Ab lines after z are neglected; external forces, such as gravity, and the radial pressure drop is also negligible.
Unter diesen Annahmen kann die letzte Gleichung aus Gl. (1) in Zylinderkoordinaten gemäß
Fig. 1. wie folgt dargestellt werden:
Under these assumptions, the last equation from Eq. (1) can be represented in cylinder coordinates according to FIG. 1 as follows:
Diese linearisierte Differentialgleichung läßt sich aufgrund des Superpositionprinzips mit ei
nem harmonischen Separationsansatz aus der Überlagerung von hin- und rücklaufenden
Wellen lösen:
Due to the principle of superposition, this linearized differential equation can be solved with a harmonic separation approach from the superposition of back and forth waves:
Hierbei sind: ω = 2 . π . f = Kreisfrequenz, Pk, Vk = komplexe Amplituden der k. harmonischen Komponente des Drucks bzw. der Geschwindigkeit (Index H: hinlaufende Welle, Index R = rücklaufende Welle), und γk ist das Fortpflanzungsmaß bzw. die Ausbreitungskonstante der k. harmonischen Komponente.Here are: ω = 2. π. f = angular frequency, P k , V k = complex amplitudes of the k. harmonic component of pressure or velocity (index H: incoming wave, index R = returning wave), and γ k is the propagation measure or the propagation constant of the k. harmonic component.
Im folgenden soll die Differentialgleichung der Einfachheit halber nur für eine Harmonische (k
= 1) und für eine hinlaufende Welle gelöst werden:
For the sake of simplicity, the differential equation is only to be solved below for a harmonic (k = 1) and for a passing wave:
P(z, t) = P . ejωt-γz
νz(r, z, t) = V(r) . ejωt-γz (4)P (z, t) = P. e j ω t- γ z
ν z (r, z, t) = V (r). e j ω t- γ z (4)
Mit γ = α + jβ = α + jω/cPh. α ist der Dämpfungsbelag, β der Phasenbelag, der sich wiederum als Quotient von Kreisfrequenz und Phasengeschwindigkeit cPh ausdrücken läßt. Die Lösung des Gleichungssystems muß die Randbedingungen an der Gefäßinnenwand R0 erfüllen. Da bei wird der Schlauch in z-Richtung als sehr steif bzw. längsfixiert angenommen. Ferner muß die axiale Beschleunigungskomponente wegen der Rotationssymmetrie bei r = 0 den Wert Null annehmen.With γ = α + jβ = α + jω / c Ph . α is the damping coating, β is the phase coating, which in turn can be expressed as the quotient of angular frequency and phase velocity c Ph . The solution of the system of equations must meet the boundary conditions on the inner wall of the vessel R 0 . Since the hose in the z direction is assumed to be very rigid or longitudinally fixed. Furthermore, the axial acceleration component must assume the value zero at r = 0 due to the rotational symmetry.
Der zeitvariante Innenradius setzt sich dabei aus einem statischen und einem dynamischen
Anteil zusammen:
The time-variant inner radius consists of a static and a dynamic part:
R0(z, t) = R0,stat + ΔR0 . ejωt-γz (6)R 0 (z, t) = R 0, stat + ΔR 0 . e j ω t- γ z (6)
Somit läßt sich die Besselsche Differentialgleichung Gl. (2) lösen:
The Bessel differential equation Eq. (2) solve:
wobei Jn Bessel-Funktionen erster Art n. Ordnung darstellen:
where J n represent first order n Bessel functions:
Zur Bestimmung des Gesamtflusses i(z, t) im Schlauch wird über den Querschnitt integriert:
To determine the total flow i (z, t) in the hose, the following is integrated across the cross-section:
Gl. (9) läßt sich mit der Rechenregel
Eq. (9) can be calculated with the rule
und der Substitution
and the substitution
vereinfachen zu
simplify too
Für die im Arteriensystem existierenden hin- und rücklaufenden Wellen ergeben sich somit für
Druck- und Strompuls
For the back and forth waves existing in the arterial system, this results in pressure and current pulses
In Fig. 2. sind die zeitlichen Verläufe des Druck- und des Strompulses skizziert. Es ist klar ersichtlich, daß sich gemäß Gl. (12) der Druckpuls aus der Summe, der Strompuls aus der Differenz einer hin- und rücklaufenden Welle ergeben.The time profiles of the pressure and the current pulse are sketched in FIG . It is clearly evident that according to Eq. (12) the pressure pulse from the sum, the current pulse from the difference of a back and forth wave.
Werden nun gemäß Fig. 8. an einem Gefäßast zwei Stellen z1 = 0 und z2 = l betrachtet, so
ergibt sich mit f(z, t) = F(z) . ejωt:
If two locations z 1 = 0 and z 2 = 1 are now considered in accordance with FIG. 8 on a branch of the vessel, the result is f (z, t) = F (z). e jωt :
Damit kann mit den Rechenregeln
This can be done with the calculation rules
der Druck p1
bestimmt werden zu:
the pressure p 1 can be determined as:
Der Blutdruck p1,ges, zusammengesetzt aus den harmonischen Komponenten p1, kann aus den harmonischen Komponenten I1 und I2 der beiden Strompulse i1,ges und i2,ges, dem kardio vaskulären Parameter Zl, und dem Ausbreitungsmaß bestimmt werden.The blood pressure p 1, total , composed of the harmonic components p 1 , can be determined from the harmonic components I 1 and I 2 of the two current pulses i 1, total and i 2, total , the cardio-vascular parameter Z 1 , and the degree of spread .
Als Alternative zum Strompuls läßt sich auch der mittlere Geschwindigkeitspuls heranziehen: ν = i/πR0 2. Ferner kann auch alternativ den Druck p2 an der Stelle z2 ermittelt werden. The mean speed pulse can also be used as an alternative to the current pulse: ν = i / πR 0 2 . Furthermore, the pressure p 2 at the point z 2 can alternatively also be determined.
Um am Menschen den Blutdruck p1,ges zu ermitteln, wird simultan an mindestens zwei Positio nen z1 und z2 eines Gefäßastes mindestens zwanzig Mal in der Sekunde die Strompulse i1,ges und i2,ges gemessen, berechnet daraus die harmonischen Komponenten I1, und I2, bestimmt dann damit und mit eventuell einem dritten simultan registrierten Strompuls i3,ges an einer dritten Meßstelle z3 das Ausbreitungsmaß γ und kann dann mit der z. B. vorher durch Kali briermessungen ermittelten Größe Zl die harmonischen Komponenten p1 des Blutdrucks nach Gl. (14) und somit den Gesamtblutdruck p1,ges nach Gl. (3) bestimmen.In order to determine the blood pressure p 1, ges on humans, the current pulses i 1, ges and i 2, ges are measured simultaneously in at least two positions z 1 and z 2 of a vascular branch at least twenty times per second, from which the harmonic components are calculated I 1 , and I 2 , then determines it and possibly with a third simultaneously registered current pulse i 3, total at a third measuring point z 3, the spreading dimension γ and can then be measured with the z. B. previously determined by calibration measurements Z l the harmonic components p 1 of the blood pressure according to Eq. (14) and thus the total blood pressure p 1, total according to Eq. (3) determine.
Nach dieser allgemeinen Meßbeschreibung soll näher auf die zur Berechnung des Blutdrucks notwendige Bestimmung der einzelnen Parameter eingegangen werden.According to this general description of the measurements, the calculation of blood pressure should be examined in more detail necessary determination of the individual parameters.
Die harmonischen Komponenten I1, I2 bzw. I3 der Strompulse i1,ges, i2,ges bzw. i3,ges lassen sich am einfachsten über eine Fouriertransformation berechnen.The harmonic components I 1 , I 2 and I 3 of the current pulses i 1, ges , i 2, ges and i 3, ges are easiest to calculate using a Fourier transformation.
Zl ist neben der Kreisfrequenz ω vom Radius R0, der Blutdichte ρ und der Viskosität η abhän gig, wobei ρ und η stets, R0 in erster Näherung als konstant angenommen werden können. Zl kann statistisch-empirisch intraindividuell ebenfalls als konstant angenommen oder durch individuelle Patientendaten wie Alter und Geschlecht oder Kalibriermessungen approximiert werden. Ist eine noch genauere Bestimmung von Zl erwünscht, so muß die Volumenpulsation R0 berücksichtigt werden, die allerdings annähernd in Phase mit dem Druckpuls ist. Der dy namische Anteil ΔR0 nach Gl. (6) beträgt in der Regel nur einige Prozent des statischen An teils R0.stat. Beispielsweise beträgt an der großen Arteria carotis communis mit R0.stat = ca. 5 mm bei einer Druckänderung von ca. 70 mmHg ΔR0 = ca. 0,15 mm (= 3%). Diesen Einfluß könnte man z. B. durch weitere empirische Approximation oder Kalibriermessungen bestim men. Selbstverständlich kann der Radius R0 auch direkt gemessen werden, zum Beispiel mit den Mitteln der örtlich hochauflösenden optischen Tomographie oder mit Ultraschall- Echoverfahren für größere Gefäße.In addition to the angular frequency ω, Z l is dependent on the radius R 0 , the blood density ρ and the viscosity η, where ρ and η always, R 0 can be assumed to be constant in a first approximation. Z l can also be assumed to be constant, empirically, intraindividually, or approximated by individual patient data such as age and gender or calibration measurements. If an even more precise determination of Z l is desired, then the volume pulsation R 0 must be taken into account, which, however, is approximately in phase with the pressure pulse. The dynamic proportion ΔR 0 according to Eq. (6) is usually only a few percent of the static part R 0.stat . For example, on the large common carotid artery with R 0.stat = approx. 5 mm with a pressure change of approx. 70 mmHg ΔR 0 = approx. 0.15 mm (= 3%). This influence could, for. B. by further empirical approximation or calibration measurements. Of course, the radius R 0 can also be measured directly, for example using the means of locally high-resolution optical tomography or using ultrasound echo methods for larger vessels.
Bei der Bestimmung des Fortpflanzungsmaßes γ müssen das Dämpfungsmaß α und das
Phasenmaß β = ω/cPh bestimmt werden. In erster Näherung kann von einer verlustfreien
Übertragung (α = 0) ausgegangen werden. Dann vereinfacht sich Gl. (14) zu:
When determining the propagation measure γ, the damping measure α and the phase measure β = ω / c Ph must be determined. In a first approximation, lossless transmission (α = 0) can be assumed. Then Eq. (14) to:
Die Phasengeschwindigkeit cPh im Phasenmaß β ist im allgemeinen für jede harmonische Pulswelle wegen des dispersiven Verhaltens des menschlichen Gefäßsystems unterschied lich groß. Niederfrequente Anteile der Pulswellen pflanzen sich langsamer fort als höherfre quente. Wird Reflexionsfreiheit vorausgesetzt, so können die frequenzabhängigen Phasen geschwindigkeiten durch den Phasenunterschied der einzelnen harmonischen Komponenten der Strompulse I1, und I2 bestimmt werden. Da allerdings im arteriellen System Reflexionen vorhanden sind, ist dies nur eine Näherungslösung (die sogenannte "scheinbare" Phasenge schwindigkeit). Die "wahren" Phasengeschwindigkeiten können jedoch empirisch oder durch Kalibriermessungen approximiert werden. Sollen die tatsächlichen "wahren" Phasenge schwindigkeiten bestimmt werden, so erfordert dies eine weitere simultane Flußmessung an einem dritten Ort z3 des Gefäßsystems, denn im Reflexionsfall nach Gl. (12) müssen zur Er mittlung der drei Unbekannten PH, PR und γ eben drei Flußgleichungen (= drei simultane Flußmessungen) aufgestellt werden. Damit kann dann auch die Dämpfung α exakt berechnet werden. Sie fällt um so stärker ins Gewicht, je größer der Meßabstand l der Strompulssenso ren ist. The phase velocity c Ph in the phase measure β is generally different for each harmonic pulse wave due to the dispersive behavior of the human vascular system. Low-frequency components of the pulse waves propagate more slowly than higher-frequency ones. If freedom from reflection is required, the frequency-dependent phase speeds can be determined by the phase difference between the individual harmonic components of the current pulses I 1 and I 2 . However, since there are reflections in the arterial system, this is only an approximate solution (the so-called "apparent" phase velocity). However, the "true" phase velocities can be approximated empirically or by calibration measurements. If the actual "true" phase speeds are to be determined, this requires a further simultaneous flow measurement at a third location z 3 of the vascular system, because in the case of reflection according to Eq. (12) To determine the three unknowns P H , P R and γ three flow equations (= three simultaneous flow measurements) have to be set up. The damping α can then also be calculated exactly. It is of greater importance, the larger the measuring distance l of the current pulse sensors is.
Die Meßrate bei der Blutflußbestimmung von mindestens 20 Hz ergibt sich aus folgender Überlegung: Menschliche Pulsraten befinden sich im Bereich zwischen ca. 30 und 180 Schlä gen pro Minuten, das entspricht minimal 0,5 Hz bzw. maximal 3 Hz. Es kann gezeigt werden, daß menschliche Pulse mit den ersten harmonischen Komponenten je nach gewünschter Resynthesegenauigkeit hinreichend beschrieben werden können. Beispielsweise erreicht man mit den ersten 10 Harmonischen bei der Resynthese eine Signalannäherung von bis zu 99,5%. Somit kann man die relevante Bandbreite eines Pulssignals im Bereich von ca. 10 Hz bis 30 Hz festlegen (Fig. 3.). Zur Erfüllung des Abtasttheorems muß mindestens mit der doppel ten Bandbreite abgetastet werden, also mindestens 20 Hz.The measurement rate for blood flow determination of at least 20 Hz results from the following consideration: Human pulse rates are in the range between approx. 30 and 180 beats per minute, which corresponds to a minimum of 0.5 Hz or a maximum of 3 Hz. It can be shown that human pulses with the first harmonic components can be described adequately depending on the desired resynthesis accuracy. For example, the first 10 harmonics in resynthesis achieve a signal approximation of up to 99.5%. The relevant bandwidth of a pulse signal can thus be determined in the range from approximately 10 Hz to 30 Hz ( FIG. 3). To fulfill the sampling theorem, at least twice the bandwidth must be sampled, i.e. at least 20 Hz.
Die technische Realisierung der Erfindung kann Fig. 4. bis Fig. 7. entnommen werden. Es besteht aus einem Hauptgerät (1) mit Sensoren (11), einem ausziehbaren Sensorgehäuse (4) mit weiteren Sensoren (12), das über ein selbstaufwickelndes Kabel (13) mit dem Hauptgerät (1) verbunden ist. Das Sensorgehäuse (4) kann in das Hauptgehäuse (1) komplett integriert werden. Beim Herausziehen des Sensorgehäuses (4) gemäß Fig. 6. wird der Sensorenab stand (11) und (12) l über die Kabelabwicklung automatisch vom Gerät bestimmt. Es ist auch möglich, die Verbindung des Sensorgehäuses (4) mit dem Hauptgehäuse (1) kabellos z. B. per Funk auszuführen.The technical implementation of the invention, Fig. 4 to Fig. 7 are taken. It consists of a main unit ( 1 ) with sensors ( 11 ), an extendable sensor housing ( 4 ) with further sensors ( 12 ), which is connected to the main unit ( 1 ) via a self-winding cable ( 13 ). The sensor housing ( 4 ) can be completely integrated into the main housing ( 1 ). When the sensor housing ( 4 ) is pulled out according to FIG. 6, the sensors ( 11 ) and ( 12 ) l are automatically determined by the device via the cable unwind. It is also possible to connect the sensor housing ( 4 ) to the main housing ( 1 ) wirelessly, e.g. B. by radio.
Die gemessenen und berechneten Biosignale (Blutfluß, Puls, Blutdruck, Ausbreitungsmaß u. ä) können graphisch und/oder alphanumerisch auf dem LCD-Display (2) angezeigt werden. Es besteht ferner die Möglichkeit, über das Tastenfeld (3) Einstellungen zu tätigen.The measured and calculated biosignals (blood flow, pulse, blood pressure, spread, etc.) can be displayed graphically and / or alphanumerically on the LCD display ( 2 ). It is also possible to make settings using the keypad ( 3 ).
Die Sensoren (11), (12) messen nach Fig. 8. zeitlich simultan mindestens zwei Blutflußsignale i1,ges und i2,ges an zwei verschiedenen Orten 21 und 22 eines Gefäßastes des Körpers (vorzugsweise an einem Arterienast), so daß sich daraus neben anderen Parametern auch das Ausbreitungsmaß γ bestimmen läßt. Das Gerät läßt sich mit Bändern (5), (6) am den menschlichen Extremitäten, z. B. dem Arm (7), über oberflächlich gelegenen Gefäßen plazie ren. Dazu bieten sich beispielsweise am Arm als größere Gefäße die Arteria brachialis (8) in der Armbeuge, die Arteria radialis oder ulnaris (9) am Handgelenk oder die Arteria digitalis (10) am Finger an. Da die Phasengeschwindigkeiten der Pulswellen recht hoch sind (ca. 5 bis 15 m/s), bietet es sich an, die Sensoren (11) und (12) für eine höhere Meßgenauigkeit nicht allzu nahe beieinander zu plazieren. Bei einem Abstand von l = 5 cm und einer mittleren Pha sengeschwindigkeit von cPh = 10 m/s ergibt sich eine zeitliche Phasendifferenz von 5 ms, so daß bei den zu erfassenden dynamischen Phasendifferenzen ca. im 1/10-Millisekunden bereich aufgelöst werden muß. Vergrößert sich der Meßabstand l, etwa zwischen Arteria bra chialis (8) und Arteria radialis (9) auf ca. 25 cm, so sind die Anforderungen an die zeitliche Auflösung natürlich wesentlich geringer (ca. Millisekundenbereich), da die zu erfassende Phasendifferenzen größer geworden sind.According to FIG. 8, the sensors ( 11 ), ( 12 ) simultaneously measure at least two blood flow signals i 1, ges and i 2, ges at two different locations 21 and 22 of a vascular branch of the body (preferably on an arterial branch), so that it can be used to determine the degree of expansion γ in addition to other parameters. The device can be used with tapes ( 5 ), ( 6 ) on the human extremities, e.g. B. the arm ( 7 ), place on superficial vessels. For example, the brachial artery ( 8 ) in the crook of the arm, the radial or ulnar artery ( 9 ) on the wrist, or the digital artery ( 10 ) on the finger. Since the phase velocities of the pulse waves are quite high (approx. 5 to 15 m / s), it is advisable not to place the sensors ( 11 ) and ( 12 ) too close to one another for higher measuring accuracy. At a distance of l = 5 cm and an average phase speed of c ph = 10 m / s, there is a temporal phase difference of 5 ms, so that the dynamic phase differences to be detected must be resolved in the 1/10 millisecond range . If the measuring distance l increases, for example between the arteria bra chialis ( 8 ) and arteria radialis ( 9 ) to approx. 25 cm, the requirements for the temporal resolution are of course significantly lower (approx. Millisecond range) because the phase differences to be recorded have become larger are.
Zur Gewinnung der Blutflußsignale i1,ges, i2,ges, i3,ges findet die Dopplertechnik anwendung. Da zu wird gem. Fig. 9. und Fig. 10. entweder Ultraschall bei einer wohldefinierten Frequenz im MHz-Bereich (Standardwert ca. 8 MHz für oberflächennahe Gefäße) oder Laserstrahlung mit einer wohldefinierten Wellenlänge vorzugsweise im nahen Infrarotbereich von ca. 700-3000 nm in das Gewebe eingestrahlt.Doppler technology is used to obtain the blood flow signals i 1, ges , i 2, ges , i 3, ges . Since is according to Figure 9. And FIG. 10, either ultrasound at a well-defined frequency in the MHz range (the default value about 8 MHz for shallow vessels) or laser radiation with a well defined wavelength preferably in the near infrared range of about 700-3000 nm in the tissue irradiated .
Bei Ultraschall werden die unter einem Winkel α eingestrahlten Schallwellen mit der Frequenz
f0 an bewegten Blutteilchen der Geschwindigkeit v mit einer Dopplerfrequenzverschiebung Δf
zurückgestreut:
In the case of ultrasound, the sound waves radiated at an angle α with the frequency f 0 on moving blood particles of the speed v are scattered back with a Doppler frequency shift Δf:
Hierbei ist c die Schallausbreitungsgeschwindigkeit und beträgt in menschlichem Geweben ca. 1450 m/s. Somit erhält man über den detektierten zurückgestreuten Ultraschall am Ultra schalldetektor ein Maß für den Blutfluß.Here c is the speed of sound propagation and is in human tissues approx. 1450 m / s. Thus, the ultrasound obtained on the Ultra is obtained from the backscattered ultrasound sound detector a measure of blood flow.
Im optischen Fall wird mit kohärentem Laserlicht der Wellenlänge λ0 das Gewebe bestrahlt.
Das Licht wird dabei aber wegen der im Vergleich zu Ultraschall wesentlich geringen freien
Weglänge auch an statischen Gewebeteilen gestreut, so daß die Photonen - wenn überhaupt
- unter einem beliebigen Winkel auf ein bewegtes Blutteilchen treffen und je nach dem eine
mehr oder weniger große Dopplerverschiebung erhalten. Somit läßt sich lediglich für den Fall
der Einfachstreuung an einem bewegten Blutteilchen v eine maximale Dopplerfrequenzver
schiebung Δfmax am Photodetektor detektiert wird:
In the optical case, the tissue is irradiated with coherent laser light of wavelength λ 0 . However, the light is scattered on static tissue parts due to the fact that the free path length is considerably shorter than that of ultrasound, so that the photons - if at all - hit a moving blood particle at any angle and, depending on the latter, receive a more or less large Doppler shift. Thus, a maximum Doppler frequency shift Δf max can be detected at the photodetector only in the case of single scattering on a moving blood particle v:
n ist der Brechungsindex von Gewebe.n is the refractive index of tissue.
Die Vorteile des Laser-Doppler-Verfahrens gegenüber dem Ultraschall-Doppler-Verfahren liegen zum einen darin, daß die Lichteinkopplung ins Gewebe ohne Kontaktgel erfolgen kann (wobei es im Prinzip bei Ultraschall auch ohne Gel möglich wäre, was allerdings mit sehr ho hen Kopplungsverlusten verbunden ist). Zum anderen erhält man eine wesentlich höhere ört liche Auflösung, so daß der Blutfluß auch in kleinsten Gefäßen wie Kapillaren gemessen wer den kann. Damit erhöht sich allerdings auch die Signalbandbreite des detektierten Signals. Der Vorteil des Ultraschall-Verfahrens liegt in der Möglichkeit, den Blutfluß absolut zu mes sen, wohingegen die Laser-Doppler-Technik nur eine relative Messung erlaubt und somit auf eine initiale Kalibrierung angewiesen ist.The advantages of the laser Doppler method compared to the ultrasonic Doppler method are that the light can be coupled into the tissue without contact gel (although in principle it would also be possible with ultrasound without gel, which, however, is very high hen coupling losses is connected). Secondly, you get a much higher location Liche dissolution, so that the blood flow is measured even in the smallest vessels such as capillaries that can. However, this also increases the signal bandwidth of the detected signal. The advantage of the ultrasound method is the ability to measure blood flow absolutely sen, whereas the laser Doppler technique only allows a relative measurement and thus on an initial calibration is instructed.
Die empfangenen Sensorsignale werden gem. dem Blockschaltbild aus Fig. 11. einem Ana logteil (14) zugeführt und anschließend in einer digitalen Signalverabeitungseinheit (15) wei terverarbeitet. Zum System gehören weiterhin Speicherbausteine (16), eine Ein-/Ausgabe- Einheit (17) und eine Displayeinheit (18).The received sensor signals are gem. the block diagram of Fig. 11. fed to a Ana logteil (14) and then further processed in a digital Signalverabeitungseinheit (15) white. The system also includes memory modules ( 16 ), an input / output unit ( 17 ) and a display unit ( 18 ).
Im Analogteil werden gem. Fig. 12. die Sensoren (11), (12), (19) angeregt (20) (Es können, wie im folgenden noch gezeigt wird, außer den zwei Sensoren 1 und 2 noch weitere Sen soren zum Einsatz kommen. Diese sind im "virtuellen" Sensor m (19) zusammengefaßt.). Im Ultra schallfall erfolgt dies über einen Oszillator, im optischen Fall mit einer Laserdiodentreiber schaltung, die für eine konstante optische Leistung und einen Ein- bzw. Ausschaltschutz der Laserdiode sorgt. Die empfangenen Signal werden dann bandpaßgefiltert (22) und mit auto matischer Gewinnkontrolle (AGC) verstärkt (23). Dabei ist wichtig, daß die analogen Bau gruppen konstante Gruppen- bzw. Phasenlaufzeiten besitzen, um nicht die Phaseninforma tionen der Flußsignale zu verfälschen, was im Hinblick auf die Phasen- bzw. Pulswellenge schwindigkeitsbestimmung ungünstig wäre. Sinnvolle untere Grenzfrequenzen des Bandpas ses liegen bei einigen 100 Hz, um den hohen Signalgleichanteil, 50 Hz-Netzinterferenzen und die niederfrequenten plethysmographischen Signalanteile im Frequenzbereich von 1 Hz bis ca. 30 Hz zu eliminieren. Sie resultieren in Wand- oder Sensorbewegungen und im optischen Fall in den zeitlich verändernden Blutvolumina. Diese optischen plethysmographischen Anteile sind für die Flußbestimmung störend, können zur Ermittlung des Blutdrucks allerdings noch weitere Informationen beitragen. So ist der zeitliche Verlauf des plethysmographischen Si gnals qualitativ mit dem Volumenpuls und somit mit dem Druckpuls verknüpft.In the analog section, Fig. 12. the sensors ( 11 ), ( 12 ), ( 19 ) excited ( 20 ) (As will be shown below, other sensors 1 and 2 can be used in addition to the two sensors 1 and 2. These are in the "virtual" sensor m ( 19 ) summarized.). In the case of ultrasound, this takes place via an oscillator, in the optical case with a laser diode driver circuit which ensures constant optical power and protection of the laser diode from being switched on or off. The received signals are then bandpass filtered ( 22 ) and amplified with automatic gain control (AGC) ( 23 ). It is important that the analog construction groups have constant group or phase delays, so as not to falsify the phase information of the flow signals, which would be unfavorable with regard to the phase or pulse wave speed determination. Reasonable lower limit frequencies of the bandpass are around 100 Hz in order to eliminate the high DC signal component, 50 Hz network interference and the low-frequency plethysmographic signal components in the frequency range from 1 Hz to approx. 30 Hz. They result in wall or sensor movements and, in the visual case, in the time-changing blood volumes. These optical plethysmographic components are disturbing for the flow determination, but can also contribute further information to the determination of the blood pressure. The time course of the plethysmographic signal is qualitatively linked to the volume pulse and thus to the pressure pulse.
Im Ultraschallfall werden die Signale nach der Verstärkung demoduliert (24) und noch einmal bandbaßgefiltert. Vor der AD-Wandlung (27) wird erneut eine Verstärkung (26) durchgeführt, bevor sie gem. Fig. 13. in der digitalen Signalverarbeitungseinheit (15) weiterverarbeitet wer den. In the case of ultrasound, the signals are demodulated after amplification ( 24 ) and band-bass filtered again. Before the AD conversion ( 27 ), a reinforcement ( 26 ) is carried out again before it is gem. Fig. 13. in the digital signal processing unit ( 15 ) who processed the.
Im optischen Fall ist eine Demodulation nicht nötig, da dies bereits am Photodetektor durch Interferenz der frequenzverschobenen und nichtfrequenzverschobenen Strahlen automatisch erfolgt.In the optical case, demodulation is not necessary, as this is done by the photodetector Interference of frequency shifted and non-frequency shifted beams automatically he follows.
Die obere Grenzfrequenz des Bandpasses (22) bzw. (25) richtet sich nach der Samplingrate der AD-Wandler (15). Sie dient dazu, Rauschen und Aliasingeffekte zu unterdrücken. Bei Ultraschall ist eine obere Grenzfrequenz von ca. 20 kHz (25), bei Laserstrahlen von ca. 200 kHz (22) sinnvoll.The upper limit frequency of the bandpass ( 22 ) or ( 25 ) depends on the sampling rate of the AD converter ( 15 ). It is used to suppress noise and aliasing effects. An upper limit frequency of approx. 20 kHz ( 25 ) is useful for ultrasound, and approx. 200 kHz ( 22 ) for laser beams.
In der von einer Gesamtsteuerung (28) gesteuerten Signalverarbeitungseinheit (Fig. 13.)
werden zunächst Artefakte und sonstige Störungen durch adaptive oder parametrische Filter
(29) beseitigt und dann kontinuierlich, d. h. mindestens zwanzig Mal in der Sekunde, der Blut
fluß ermittelt (30). Dies kann im Zeitbereich mittels einfacher Nulldurchgangszählung erfol
gen. Dieses Verfahren ist einfach und schnell, aber ungenau. Exaktere Verfahren arbeiten im
Frequenzbereich. Dazu werden aus dem Zeitsignal für kurze Zeitintervalle Spektrogramme
bestimmt, die über eine Fast Fourier Transformation (FFT) oder parametrisch geschätzt wer
den können. Es läßt sich zeigen, daß über das erste gewichtete Moment im Spektralbereich
die mittlere Flußgeschwindigkeit bestimmt werden kann:
In the signal processing unit ( FIG. 13), which is controlled by an overall control ( 28 ), artifacts and other disturbances are first eliminated by adaptive or parametric filters ( 29 ) and then the blood flow is determined continuously (ie at least twenty times a second) ( 30 ) . This can be done in the time domain by means of simple zero crossing counting. This method is simple and fast, but inaccurate. More precise procedures work in the frequency domain. For this purpose, spectrograms are determined from the time signal for short time intervals, which can be estimated using a Fast Fourier Transformation (FFT) or parametrically. It can be shown that the mean flow velocity can be determined via the first weighted moment in the spectral range:
Im optischen Fall wird genauso vorgegangen. Es läßt sich auch hier zeigen, daß das erste
gewichtete Moment im Spektralbereich proportional zur mittleren Flußgeschwindigkeit ist:
The same applies in the optical case. It can also be shown here that the first weighted moment in the spectral range is proportional to the mean flow velocity:
Anhand mindestens zweier simultan registrierter und ermittelter Flußpulse i1,ges und i2,ges wird das Ausbreitungsmaß γ (33) bestimmt. Dazu werden die Zeitsignale i1,ges und i2,ges zum Bei spiel mittels einer FFT in den Frequenzbereich transformiert, und man erhält somit Betrag und Phase der harmonischen Komponenten I1 und I2. Wie weiter oben ausgeführt, läßt sich dann das frequenzabhängige Phasenmaß β = ω/cPh durch Bildung der Phasendifferenzen von I1, und I2 berechnen. Da mit diesem Verfahren ledig lich die "scheinbaren" Phasengeschwindigkeiten bestimmt werden können, können zur Stei gerung der Meßgenauigkeit die "wahren" Phasengeschwindigkeiten und Dämpfungen empi risch oder durch Kalibriermessungen approximiert werden. Die exakte Berechnung der "wahren" Phasengeschwindigkeiten und der Dämpfung erfordert eine weitere simultane Fluß messung i3,ges an einem dritten Ort z3 des Gefäßsystems (19). Auch damit kann die Meßge nauigkeit erhöht und die Zahl der notwendigen Kalibriermessungen reduziert werden. Dann lassen sich mit dem Parameter Zl im Frequenzbereich die einzelnen harmonischen Komponenten des Blutdrucks p1 (35) berechnen. Damit kann letztlich der kontinuierliche Ver lauf des Blutdrucks p1,ges, insbesondere der systolische, diastolische und mittlere Blutdruck, ermittelt werden.The propagation measure γ ( 33 ) is determined on the basis of at least two simultaneously recorded and determined flow pulses i 1, ges and i 2, ges . For this purpose, the time signals i 1, ges and i 2, ges are transformed into the frequency range , for example by means of an FFT, and the amount and phase of the harmonic components I 1 and I 2 are thus obtained. As explained above, the frequency-dependent phase measure β = ω / c Ph can then be calculated by forming the phase differences between I 1 and I 2 . Since with this method only the "apparent" phase velocities can be determined, the "true" phase velocities and attenuations can be approximated empirically or by calibration measurements to increase the measuring accuracy. The exact calculation of the "true" phase velocities and the damping requires a further simultaneous flow measurement i 3, total at a third location z 3 of the vascular system ( 19 ). Even with this, the accuracy of measurement can be increased and the number of necessary calibration measurements can be reduced. Then the individual harmonic components of the blood pressure p 1 ( 35 ) can be calculated with the parameter Z l in the frequency range. Ultimately, the continuous course of the blood pressure p 1, total , in particular the systolic, diastolic and mean blood pressure, can thus be determined.
Der kardiovaskuläre Parameter Zl wird je nach gewünschter Zuverlässigkeit und Meßgenauig keit analytisch nach jeweiliger individueller Kalibrierung (32) oder statistisch-empirisch mit individuellen Patientendaten wie zum Beispiel Alter und Geschlecht bestimmt. Um die Meß genauigkeit zu steigern und die Anzahl der Kalibriermessungen zu reduzieren, kann der we sentliche Parameter in Zl, der Gefäßradius R0, auch direkt mittels eines weiteren nichtinvasi ven Sensors (19) gemessen werden. Zur Bestimmung der Radien von kleinen Gefäßen eig net sich hierbei die örtlich hochauflösende optische Tomographie, für größere Gefäße können die bekannten Ultraschall-Echoverfahren zum Einsatz kommen.The cardiovascular parameter Z l is determined depending on the desired reliability and measurement accuracy analytically according to the individual calibration ( 32 ) or statistically and empirically with individual patient data such as age and gender. In order to increase the measuring accuracy and to reduce the number of calibration measurements, the essential parameter in Z l , the vessel radius R 0 , can also be measured directly by means of a further non-invasive sensor ( 19 ). Local high-resolution optical tomography is suitable for determining the radii of small vessels, and the known ultrasound echo methods can be used for larger vessels.
Zur Kalibrierung kann die Schwerkraft ausgenutzt werden. Durch Heben oder Senken um eine wohldefinierte Höhe der Extremität, an welcher die Sensoren angebracht sind, können aufgrund des sich ergebenden zusätzlichen, bekannten statischen Blutdrucks andere Para meter bestimmt werden.Gravity can be used for calibration. By lifting or lowering around a well-defined height of the extremity to which the sensors are attached due to the resulting additional known static blood pressure other para meters can be determined.
Um sicherzustellen, daß die Sensoren (11), (12), (19) optimale Signale liefern und daß das Gerät einfach am Menschen appliziert werden kann, können die Sensoren manuell oder au tomatisch positioniert werden. Im automatischen Fall können die Sensorsignale vor, während oder zwischen den Meß- und Berechnungsphasen ständig nachgeführt werden, so daß bei initialer Applikation oder Verrutschen des Gerätes immer dieselbe optimale Meßstrecke (über dem gewünschten Blutgefäß) zugrunde liegt. Der dazugehörige Regelalgorithmus (31) wird in der Signalverarbeitungseinheit (15) implementiert, die Hardwareansteuerungen (21) in den Sensoren (11), (12), (19) selbst und im Analogteil (14) integriert.To ensure that the sensors ( 11 ), ( 12 ), ( 19 ) deliver optimal signals and that the device can be easily applied to humans, the sensors can be positioned manually or automatically. In the automatic case, the sensor signals can be continuously tracked before, during or between the measurement and calculation phases, so that when the device is initially applied or the device slips, the same optimal measurement path (above the desired blood vessel) is always used. The associated control algorithm ( 31 ) is implemented in the signal processing unit ( 15 ), the hardware controls ( 21 ) are integrated in the sensors ( 11 ), ( 12 ), ( 19 ) themselves and in the analog part ( 14 ).
Als adaptive Sensoren bieten sich sowohl im akustischen als auch im optischen Fall mehrere Realisierungen an. Die erste Möglichkeit beinhaltet nach Fig. 14. für beide Fälle ein mechani sches Nachführen des eigentlichen Sensors (37) bestehend aus Sende- (38) und Empfangs- Piezokristall (39) bzw. Laserdiode (38) und Photodetektor (39), zum Beispiel einem bewegli chen Schrittmotor (36), der auf einer Spindel (40) entlang fahren kann. Die Sensoreinheit (11), (12), (19) wird dann so am Arm appliziert, daß der Fahrweg quer zum Blutgefäß verläuft. Der Motor (36) wird über die Hardwareansteuerung (21) angesprochen und über den Re gelalgorithmus (31) geregelt.Several implementations are available as adaptive sensors, both in the acoustic and in the optical case. According to FIG. 14, the first possibility includes, for both cases, a mechanical tracking of the actual sensor ( 37 ) consisting of transmitting ( 38 ) and receiving piezo crystal ( 39 ) or laser diode ( 38 ) and photodetector ( 39 ), for example a movable stepper motor ( 36 ) that can travel along a spindle ( 40 ). The sensor unit ( 11 ), ( 12 ), ( 19 ) is then applied to the arm in such a way that the travel path runs across the blood vessel. The motor ( 36 ) is addressed via the hardware control ( 21 ) and regulated via the control algorithm ( 31 ).
Als zweite Möglichkeit bietet sich ein Ultraschall- bzw. Laser-Array nach Fig. 15. an. Dort sind viele Einzelsensoren (41), (bestehend aus Sende- und Empfangs-Piezokristall bzw. Laserdi ode und Photodetektor) zum Beispiel zweireihig versetzt linear angeordnet, die über eine Multiplexerschaltung (21) angesteuert bzw. ausgewählt werden können. Die Ansteuerung erfolgt über den Regelalgorithmus (31).The second option is an ultrasound or laser array according to FIG. 15. There are many individual sensors ( 41 ) (consisting of transmit and receive piezo crystal or Laserdi ode and photodetector), for example, arranged in two rows offset linearly, which can be controlled or selected via a multiplexer circuit ( 21 ). The control takes place via the control algorithm ( 31 ).
Eine weitere Alternative im optischen Fall läßt sich mit Lichtführungsvorrichtungen wie bei spielsweise Lichtwellenleitern realisieren. Im Prinzipbild nach Fig. 16. Dort wird mit Hilfe mi kromechanisch verstellbarer Spiegel (45) ein virtuelles Array aufgebaut, bei der nur ein Sen sorelement (43) benötigt wird. Die Auswahl eines Lichtführungselementepaares des Bündels (42) erfolgt über Drehung des Spiegels (45) um den Winkel ϕ und/oder durch Fahren um eine Strecke d entlang der optischen Einstrahlachse (44), so daß genau eine Lichtzuführung des Strangs ausgewählt wird. Eine weitere Möglichkeit zur Selektion eines Lichtführungselemen tepaares ist in Fig. 17. skizziert. Dort wird der Strahl (44) mit einem Strahlaufweiter (46) auf geweitet (47), und dann mit einem elektronisch ansteuerbaren LCD-Shutter (48) durch Ab dunkelung (49) und Nichtabdunkelung (50) ein Lichtführungselementepaar ausgewählt.Another alternative in the optical case can be realized with light guiding devices such as optical fibers. In principle, image according to Fig. 16. There, with the help mi kromechanisch adjustable mirror (45) a virtual array is built, in which only a Sen sorelement (43) is required. The selection of a pair of light guide elements of the bundle ( 42 ) is made by rotating the mirror ( 45 ) by the angle oder and / or by driving a distance d along the optical beam axis ( 44 ), so that exactly one light supply of the strand is selected. Another possibility for the selection of a pair of light guide elements is outlined in FIG. 17. There, the beam ( 44 ) is expanded ( 47 ) with a beam expander ( 46 ), and then a pair of light guide elements is selected with an electronically controllable LCD shutter ( 48 ) by darkening ( 49 ) and non-darkening ( 50 ).
Claims (30)
- a) mindestens zwei nichtinvasive Sensoren (11, 12) simultan eine mit dem Blutfluß oder der Blutflußgeschwindigkeit verknüpfte Größe an unterschiedlichen Positionen z1 und z2 am Blutgefäßsystem des Menschen messen,
- b) eine Signalverarbeitungseinheit (15)
anhand der mindestens zwei empfangenen Sensorsignale mindestens zwei simultane Blutflüsse oder Blutflußgeschwindigkeiten i1,ges und i2,ges mindestens zwanzig Mal pro Sekunde bestimmt (30),
mittels der Blutflüsse oder Blutflußgeschwindigkeiten i1,ges und i2,ges die harmon ischen Komponenten I1, und I2 berechnet,
anhand der Phasendifferenz der harmonischen Komponenten I1 und I2 das Ausbreitungsmaß γ schätzt (33),
und mit den vier Parametern I1, I2, γ und dem individuell ermittelten kardio vaskulären Parameter Zl (34) die harmonischen Komponenten des Blutdrucks p1 und damit den Gesamtblutdruck p1,ges ermittelt (35).
- a) simultaneously measure at least two non-invasive sensors ( 11 , 12 ) a variable linked to the blood flow or the blood flow velocity at different positions z 1 and z 2 on the human blood vessel system,
- b) a signal processing unit ( 15 )
determines at least two simultaneous blood flows or blood flow velocities i 1, ges and i 2, ges at least twenty times per second on the basis of the at least two received sensor signals ( 30 ),
the harmonic components I 1 and I 2 are calculated using the blood flows or blood flow velocities i 1, ges and i 2, ges ,
uses the phase difference of the harmonic components I 1 and I 2 to estimate the spread γ ( 33 ),
and with the four parameters I 1 , I 2 , γ and the individually determined cardio-vascular parameter Z l ( 34 ) the harmonic components of the blood pressure p 1 and thus the total blood pressure p 1, total are determined ( 35 ).
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8370 | Indication related to discontinuation of the patent is to be deleted | ||
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