DE2050939B2

DE2050939B2 - Vorrichtung zur Rheoplethysmographie

Info

Publication number: DE2050939B2
Application number: DE2050939A
Authority: DE
Inventors: Paul Blanie; Jean Demange
Original assignee: IERAM SARL
Current assignee: IERAM SARL
Priority date: 1969-10-23
Filing date: 1970-10-16
Publication date: 1975-02-20
Also published as: CS168545B2; DK138063C; IL35484A0; DE2050939A1; CA974599A; IL35484A; US3742936A; JPS515231B1; OA03504A; CH551182A; GB1330506A; BE757682A; PL85166B1; DK138063B; LU61893A1; AT328607B; NL7015200A; ES384553A1; ATA930570A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rheoplethysmographie mit einem Hochfrequenzgenerator, dessen Spannung an einer Potentiometeranordnung und an der Versuchsperson (oder dem Versuchstier) über mindestens zwei Anlegeelektroden liegt, und mit mindestens einem an der Versuchsperson in dem mittels der Anlegeelektroden unter Spannung gesetzten Bereich angeordneten Abnahmeelektrodenpaar, wobei dessen Spannung und die zwischen zwei Punkten der Potentiometeranordnung abgegriffene Spannung nach Verstärkung ar einem Differenzverstärker anliegen, dessen Ausgang mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist.

Bei der Rheoplethysmographie oder Widerstands-Plethysmographie handelt es sich um Messungen dei Volumänderungen von Organen durch Messung dei elektrischen Impedanzänderungen. Ein bevorzugte! Anwendungsgebiet der Erfindung sind Blutkreislauf messungen und Messungen der Atmungstätigkei

<r

beim Menschen oder bei Tieren, insbesondere Säuge- oder auf Beschleunigungen zurückzuführen sind, tieren. Schließlich ist die Vorrichtung nach der USA.-

Es ist bereits bekannt, mit Hilfe von Rheople- Patentschrift 3 340 867 relativ aufwendig, da es thysmographiegeräten den Blutdurqlifluß oder die zur Herstellung eines Spannungsgleichgewichtes zwi-Atmungstätigkeit (die respiratorische Tätigkeit) durch 5 sehen der Versuchsperson und der potenticmetri-Impedanzmessungen zu ermitteln. Kubicek hat sehen Anordnung der Verwendung eines Oszillators hierfür bekanntlich bereits die Verwendung von vier bedarf, dessen Strom sorgfältig konstant gehalten bandförmigen relativ langen Elektroden vorgeschla- werden muß.

gen, von denen die beiden ersten Anlegeelektroden Die Arbeitsweise eines derartigen Gerätes ist zu

genannten Elektroden in geeigneter Weise einerseits io kompliziert und mit dem gegenwärtigen Stand der um den Hals, andererseits um den Thorax der Ver- medizinischen Technik schlecht vereinbar, letzteres suchsperson gelegt werden und an den Elektroden insbesondere dann, wenn die Versuchsperson sich in eine hochfrequente Spannung liegt. Die beiden an- dem engen Raum eines experimentellen aeronauderen Elektroden, die sogenannten Abnahme- oder tischen oder astronautischen Fahrzeuges befindet und Meßelektroden hegen einerseits um den Hals, jedoch 15 beträchtlichen Beschleunigungen unterzogen wird,
näher am Thorax als die vorhergehende, andererseits Die folgenden Begriffe werden mit Bezug auf

um den Thorax, jedoch höher als die vorhergehende. F i g. 1 festgelegt.

Die zwischen den Abnahmeelektroden abgenom- Fig. I zeigt für einen normalen Menschen bei

mene Potentialdifferenz gestattet nach Modulation, mittlerem Pulsschlag das Elektrokardiogramm EKG, Verstärkung, Demodulation und Gleichrichtung eine ao das Phonokardiogramm PCG und das Rheople-Aufzeichnung der Impedanzänderung zwischen den thysmogramm RPG (lediglich die arteriellen und beiden Abnahmeelektroden zu erhalten. Aortaanteile). Die Bezeichnung EKG entspricht dem

In einer ersten Vorrichtung kompensierte Kubicek mit Hilfe von externen Elektroden abgenommenen die zwischen den Abnahmeelektroden vorhandene Elektrokardiogramm, im Gegensatz zur Bezeichnung Impedanz mit Hilfe eines festen Widerstandes, was 25 ECG, die gegenwärtig überwiegend einem solchen nur für bestimmte Versuchspersonen und bestimmte Elektrokardiogramm vorbehalten ist, das mittels Lagen der Elektroden mit Erfolg durchführbar ist. interner Elektroden, beispielsweise im Verlaufe eines Es versteht sich, daß, abhängig vom Versuchsobjekt chirurgischen Eingriffes, gewonnen wird.
— Mensch oder Tier, Kinder oder Erwachsener — Der Zyklus der Herztätigkeit umfaßt die Vorhof-

und seiner Morphologie — insbesondere mager oder 30 systole SA, während derer sich die Herzohren über dick —, die jeweiligen Impedanzen sehr unterschied- die Atrioventricolärklappen (AV-Klappen) oder Hch sind. Vorhofkammerklappen praktisch pleich^eitie in d«e

Mit der USA.-Patentschrift 3 340 867 hat Kubi- Herzkammern leeren. Am Ende der Vorhof systole cek bekanntlich unter Verwendung derselben Elek- SA schließen sich die Atrioventncolärklappcn oei troden weiterhin eine Vorrichtung vorgeschlagen, 35 FA V und die Kammersystole SV beginnt. Die Segelbei der ein Hochfrequenzoszillator einen kon- klappen öffnen sich bei OS, d. h. kurz nach dem stanten Strom liefert und einerseits mit der Ver- Schließen FAV der Atrioventricolärklappen. Dieses suchsperson über die Anlegeelektroden (Erreger- Schließen FA V entspricht etwa einerseits dem Beginn strom), andererseits und parallel zu der Versuchs- des ersten Herztones Bi, wie das Phonokardioperson mit einem Potentiometer verbunden ist. Die 4° gramm PCG zeigt, und andererseits dem niedrigsten mit den beiden Abnahmeelektroden abgenommene Punkt oder Minimum des Rheoplethysmogramms Spannung wird verstärkt, gleichgerichtet und einem RPG. Während der Systole, praktisch gleichzeitig Konstantstrom-Differenzverstärker zugeführt. Die am mit den beiden Herzkammern, kontrahiert sich dei Ausgang des Potentiometers abgenommene Spannung Herzmuskel und stößt das Blut einerseits aus dei wird ebenfalls verstärkt, gleichgerichtet und einem 45 linken Herzkammer in die Aorta, andererseits aus Konstantstrom-Differenzverstärker zugeführt. Wenn der rechten Herzkammer in die Lungenarterien aus. man die Elektroden an der Versuchsperson anlegt, Die Aorta weitet sich, von wo an der Anstieg des stellt man das Potentiometer so ein, daß man am Rheoplethysmogramms beginnt, der etwa der Strecke Ausgang des Konstantstrom-Differenzverstärkers eine ST des Elektrokardiogramms entspricht, für das die Spannung nahe Null erhält. Diese Vorrichtung stellt 50 bekanten Bezeichnungen von Einthoven verwende! zwar einen Fortschritt in bezug auf die bis dahin werden. Am Ende der Kammersystole beginnt sich bekannten dar, besitzt jedoch den Nachteil, daß über das Rheop'.ethysmogramm abzuflachen und beirr die Abnahmeelektroden abgenommenen Spannungen Schließen der Segelklappen FS, das genau dem Aufmit allen intrathoracalen Phänomenen schwanken treten des zweiten Herztones B 2 entspricht, zeichne (insbesondere Blutkreislauf, Atmung, Verdauung). 55 der Rheoplethysmograph einen oder mehrere Knick« Wenn man beispielsweise die Herztätigkeit unter- auf, wie dies Fig. 1 veranschaulicht. Dies entsprich suchen will, muß die Versuchsperson in den meisten gleichzeitig dem Beginn der Diastole D. Kurz nacl Fällen trotz der getroffenen Vorkehrungen ihre dem Schließen FS öffnen sich die Atrioventriculär Atmung unterdrücken, damit die Messungen nicht klappen bei OA V, der zweite Herzton B2 verschwin verfälscht werden. Die anderen Phänomene, insbe- 60 det anschließend. Im Verlauf der Diastole D gewin sondere diejenigen der Verdauung, stören trotzdem nen die Arterien (Aorta und Arteria pulmonalis) ih die Messungen. Hinzu kommt noch, daß dann, wenn Ausgangsvolumen zurück und das Rheoplethysmo man die Herztätigkeit einer Versuchsperson, die sich gramm fällt ab. Dieser Abfall setzt sich während de an Bord eines Fahrzeuges befindet oder arbeitet oder Vorhofsystole SA fort, die im Elektrokardiogramm J Sport betreibt, untersuchen will, Änderungen durch 65 entspricht, unmittelbar gefolgt von Q und R.
Verschiebungen der Organe und der Muskeln auf- Das systolische Volumen kann, ausgehend von de

treten, wobei diese Verschiebungen entweder durch Steigung des ansteigenden Astes, der sich an dei die Versuchsperson selbst vorgenommen werden ersten Herzton anschließt, errechnet werden, wii

dies bereits bekannt ist. Hierzu kann verwiesen wer- Potentiometeranordnung aus einer in Serie mit den den auf: Kubicek W. G., K ar η eg is J. N., Anlegeelektroden liegenden Impedanz und minde-Patterson R. P., Witsoe D. A., Mattson R. R. stens einem Abgreifelektrodenpaar an dieser Impe- »Development and Evaluation of Impedance cardiac danz besieht, wovon mindestens eine Abgreifelekoutput system« Aerospace med. 37(12)1209-12,1966. 5 trode beweglich ist, und daß dieses Abgreifelektro-F i g. 2 stellt das Rheoplethysmogramm RPG eines denpaar einem Abnahmeelektrodenpaar zugeordnet normalen Menschen bei mittlerer Herztätigkeit dar. ist, das auf der Körperoberfläche der Versuchsperson Die jeweiligen Abszissen des Beginns der beiden (oder des Versuchstieres), etwa längs der Äquipoten-Herztöne Bl und BZ sind mit FAV und FS gemäß tiallinien des durch die Anlegeelektroden erzeugten F i g. 1 bezeichnet. Folgender Zusammenhang ist be- ίο elektrischen Feldes, angeordnet ist, und daß die Stelkannt: Wenn man die Tangente ab der größten posi- lung jedes Abgreifelektrodenpaares so gewählt ist, tiven Steigung des Rheoplethysmogramms zeichnet, daß die zwischen letzterem abgegriffene Spannung die in den meisten Fällen dem Wendepunkt ent- etwa gleich der mittleren Spannung zwischen den zuspricht, der sich zwischen dem ersten und dem zwei- geordneten Abnahmeelektrodenpaaren ist. ten Herzton befindet, und wenn man die Punkte a 15 Diese einfach aufgebaute Vorrichtung gestattet die und b dieser Tangente, deren Abszissen diejenigen Durchführung fortlaufender Messungen, ohne daß es des Beginns FAV bzw. FS des Herztones Bl bzw. notwendig ist, daß die Versuchsperson die Atmung B 2 sind, ermittelt, dann ist die Differenz h der Ordi- einstellt. Sie erleichtert außerdem dem Anwender die naten von b und α etwa proportional dem systo- Arbeit, da sie nur ein einziges Einstellorgan aufweist, tischen Volumen. »o Die Auswertung des mit dieser Vorrichtung gewon-

Der obenerwähnte Aufsatz von Kubicek be- nenen Rheoplethysmogramms wird durch die Unterhandelt dieses Verfahren der Bestimmung des .drückung oder Ausscheidung störender Anteile systolischen Volumens sowie ein Rheoplethysmo- erheblich vereinfacht, beispielsweise durch Ausscheigraphiegerät, das auf dem einleitend angegebenen dung der respiratorischen Anteile bei Untersuchung Meßprinzip beruht. 25 der Herztätigkeit oder Ausscheidung der Herztätig-

Im übrigen kann noch verwiesen werden auf: keitsantdle bei Untersuchung der Atmungstätigkeit. Coleman Hertsman A., D'A grosaL.,FlathF. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden auch »Impedance measurement of cardiac output during die zuvor beschriebenen, den vorbekannten Vorrichmoderate heat exposure« Aer. Sp. Med. Research tungen zu eigenen Nachteile vermieden. Bei der hier Lab. T-R 66-5. 30 getroffenen Anordnung kann nämlich der von dem

Bei der Anwendung des graphischen Verfahrens Hochfrequenzgenerator gelieferte Strom schwanken, nach F i g. 2 war es früher zwar einfach, die Tangente eine Erscheinung, die häufig bei Langzeitmessungen der größten Steigung zu zeichnen; die Bestimmung oder bei Messungen an ein und derselben Versuchsder Abszissen FA V und FS geschieht jedoch in der person, die in einem nicht vernachlässigbaren zeit-Mehrzahl der Fälle von Hand durch den Bedienen- 35 liehen Abstand aufeinanderfolgen, auftritt. Die erfinden, der die Herztöne mit dem Stethoskop abhört, dungsgemäße Vorrichtung stellt sicher, daß derselbe was zu erheblichen Fehlern führt. Strom die Versuchsperson und die Kompensations-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schaltung durchläuft und kompensiert eventuelle zeit-Vorrichtung zur Rheoplethysmographie der ein- liehe Stromschwankungen. Die Kompensationsschalleitend angegebenen Gattung zu schaffen, die bei ein- 40 tung gestattet außerdem die Regelung des Stromes fächern Aufbau eine den Patienten nicht störende zwischen den Anlegeelektroden trotz Impedanz-Anbringung der Elektroden vorzunehmen gestattet Schwankungen zwischen diesen Elektroden, wodurch und eine kontinuierliche Messung der interessieren- sich ebenfalls die Verwendung eines Konstantstromden Größe unter weitgehender Ausschaltung aller Generators erübrigt.

störenden Anteile oder Störgrößen erlaubt, so daß 45 Die erfindungsgemäße Vorrichtung findet somit sich die Auswertung des Rheoplethysmogramms ver- insbesondere Anwendung zur Messung al'er Schwaneinfacht und beispielsweise durch einen angeschlos- kungen des Organvolumens, insbesondere der Lunge, senen Rechner erfolgen kann. des Herzens und der verschiedenen Arterien, sowie

Zur näheren Erläuterung dieser Aufgabenstellung zur Kontrolle der Kreislauftätigkeit in verschiedenen sei unter Bezugnahme auf F i g. 5 angenommen, daß 50 Teilen des Körpers, beispielsweise im Gehim, sowie der Blutdurchfluß and das systolische Volumen ge- zur fortlaufenden Kreislaufiiberwachung im Verlaufe messen werden sollen. F i g. 5 zeigt schematisch für eines chirurgischen Eingriffes oder während langeinen normalen Menschen unter mittleren Bedingun- dauernder Behandlungen. Weiterhin sind mit der ergen den Kreislaufanteil CC und den respiratorischen findungsgemäßen Vorrichtung derartige Messungen oder Aümmgsanteil CA sowie beide Anteile CC+CR 55 m solchen Fällen möglich, wo die Versuchsperson zusammen in einer rheopletbysrnographischen Auf- dem Anwender nicht unmittelbar zugänglich ist, zeichnung. Die Wirkung der Überlagerung dieser was insbesondere dann der Fall ist, wenn sie sich an beiden Anteile ist in dem Diagramm CC+CR deut- Bord eines Fahrzeuges aufhält oder sich in Bewelich zn erkennen and es läßt sich leicht einsehen, daß gung befindet, was bei Krankentransporten der Fall zur Untersuchung des Kreislaofauteiles CC die Ent- 60 ist, sowie bei allen angewandten physiologischen fennmg des respiratorischen Anteils CR anzustreben Untersuchungen (Arbeits-, Sport-, aeronautische, ist, so daß einander entsprechende Nufldurchgänge astronautische Physiologie usw.). der Kurve CC auf einer Grundlinie mit konstanter In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausfüh-

Ordinate, wie der Achse des Aufzeichnongsstreifens, rungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung liegen. 65 angegeben, von denen insbesondere folgende hervor-

Die der Erfindung zugrunde liegende and vor- zabeben sind:

stehend für einen Teilbereich näher präzisierte Auf- Eine dieser vorteilhaften Aasführungsformen gäbe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zeichnet sich dadurch aas, daß mehrere Ahnahm».

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elektrodenpaare und ebenso viele Verstärkungs- Um die nachfolgenden Erläuterungen von Aufbau

kanäle vorgesehen sind. Hierdurch lassen sich ins- und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrich-

besondcre vergleichende Messungen durchführen. tung besser verständlich zu machen, soll zunächst die

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet Natur der zwischen zwei Elektroden gemessenen

sich dadurch aus, daß auf mindestens ein Anlege- 5 elektrischen Körperimpedanz ins Gedächtnis zurück-

elektrodenpaar und mindestens zwei Abnahmeelek- gerufen werden.

trodenpaare zwei Differenzverstärker folgen, deren F i g. 3 zeigt schematisch eine derartige Impedanz, beide Ausgangssignalc, gegebenenfalls nach vor- Diese besteht zum einen aus der Hautimpedanz, die heriger Einstellung auf bestimmte Werte, auf einen man durch eine Kapazität C₁, und einen Paralleldritten Differenzverstärker gelangen, an dessen Aus- io widerstand R_n darstellen kann, und zum anderen aus gang eine Auswerteeinrichtung liegt. Diese Anord- der Impedanz der tieferliegenden Gewebeschichten, nung gestattet die Feststellung von Anomalien durch die durch eine Kapazität C₁ parallel zu einem Widerdifferenziclle Messungen, beispielsweise die Ent- stand A₁ veranschaulicht werden kann, der seinerdeckung eines Tumors durch Vergleich der rechten seits durch einen den Gewebeschichten selbst ent- und linken Gehirnkreislauftätigkeit. 15 sprechenden Festwiderstand R₁ und einen dazu par-

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeich- allelen Widerstand R_s versinnbildlicht wird, welch net sich dadurch aus, daß die Ausgangsspannung letzterer zufolge Schwankungen der Blutzirkulation eines zur Messung einer interessierenden Größe die- veränderlich ist. Zwischen zwei Elektroden liegen nenden Systems nach Durchlaufen einer Begrenzer- folglich die Kapazität C„ und der Parallelwiderstand oder Schwellwertschaltung und einer Impulsformer- 20 R„ sowie zwischen diesem Eingang und zwischen schaltung dem der Auswerteeinrichtung zugeführlen diesem Ausgang die Parallelschaltung aus C, und R₁. Signal überlagert ist. Auf diese Weise ist es möglich, Wenn man Potentialdifferenzen einer genügend dem Rheoplethysmogramm selbst eine Spitze oder hohen Frequenz anlegt, vereinfacht sich das Schalteinen Zacken zu überlagern, der beispielsweise den bild; insbesondere brauchen der Hautwiderstand zeitlichen Beginn der Herztöne bezeichnet (vgl. strich- 25 und die Kapazität der tieferliegenden Schichten nicht punktierte Zacken in Fig. 2). Dies ergibt eine ganz berücksichtigtzuwerden.iSiehehierzuDemange.J., erhebliche Vereinfachung bei der Auswertung des Demon, G., »Influence de l'inhalation de CO₂ sui Rheoplethysmogramms und gestattet außerdem, la rhoogTaphie cerebrale«-Revue de medicine aerodiese Auswertung auch unmittelbar durch einen an- nautique et spatiale, 1967, 6 [2], S. 5 bis 9.) geschlossenen geeigneten Rechner ausführen zu 30 Das Schaltbild nach F i g. 3 vereinfacht sich folglassen Hch zu demjenigen nach F i g. 4, das eine Hautkapa-

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäC; Vor- zitätC_p am Eingang aufweist, die in Wirklichkeit dei

richtung an Hand einer beispielsweise gewählten Gesamtanordnung (Elektrode + Haut) entspricht

Ausführungsform sowie unter Zuhilfenahme von sowie in Serie dazu die Parallelschaltung aus derr

erläuternden Diagrammen und Blockschaltbildern 35 Widerstand der tieferen Gewebeschicht R_n und den

schematich veranschaulicht. Die Fig. 1,2 und 5 veränderlichen Widerstand des Blutes oder der Or

wurden bereits vorstehend beschrieben. Es zeigt gane A₅, worauf wiederum in Serie die Ausgangs

Fig 1 ein extern abgenommenes Elektrokardio- kapazität C_n folgt, die wieder der Haut und der an

gramm EKG, ein Phonokardiogramm PCG und ein deren Elektrode entspricht.

Rheoplethysmogramm RPG für einen normalen 40 Im folgenden wird die Impedanz der verschiedener

Menschen mit mittlerer Herztätigkeit. Gewebe (Haut und tieferliegende Gewebeschichten

F i ε 2 ein Verfahren zur graphischen Bestimmung mit gleichen Bezeichnungen bezeichnet,

des systolischen Volumens, ^Die Vorrichtung nach Fig. 6 enthält einen Fre

Fig 3 eine schematiche Darstellung der Körper- quenzgcneratorGHF, beispielsweise einen Oszillatoi

impedanz zwischen zwei Elektroden. +5 bekannten Aufbaus, der in den laufend verwendetet

Fi e 4 eine vereinfachte Darstellung der Fig. 3, Geräten auf einer festen Frequenz arbeiten kann

Fi e 5 eine schematische Darstellung des Herz- während bei Verwendung für aufwendigere For

anteils CC und des respiratorischen Anteils CR des schungsgeräte seine Frequenz veränderbar sein kann

Rheoplethvsmogramms sowie deren Überlagerung, Die verwendeten Frequenzen liegen üblicherweis.

Fi ε 6 eine blockschaltmäßige Darstellung der er- 50 über 10OkHz und meist in der Größenordnung vor

findungsgemäßen Vorrichtung zur Rheoplethysmo- 150 kHz. Ein Serien- oder Vorwiderstand R ist zwi

graphie mit vier Elektroden, wobei die angegebenen sehen den Generator und den Körperabschnitt, dei

Widerstandswerte lediglich der allgemeinen Orien- zwischen den Anlegeelektroden El und El liegt

tierung dienen und vom Fachmann nach Maßgabe ao&Xü&. ♦ ,·,.,,,

der jeweiligen Geräte- und Meßbedingungen gewählt 55 Im Falle der Messung des systolischen Volumen!

werden können gestattet dieser Widerstand R den Strom / in sein©

F i e 7 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung Stärke etwa konstant zu halten. Der Serienwiderstant

der Ausfilterung der störenden und parasitären An- kann für einen normalen Menschen in der Größen

teile der Signalspannung. ™*^nm? ^von ^„^ ^⁰?*"¹ gewählt werden um

Fie 8 ein Blockschaltbild einer Begrenzer- und 60 beispielsweise 5600hm betragen. Ehe Gesamtimpe

einer Impulsformerschaltung, ^^J^^^V "f 'S? SS? ^1<M

Fiß 9 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur und 200 Ohm, und die auf wechselnde Durchblutuni Addition oder Subtraktion von Signalspannungen, zurückzuführenden Gesamtänderungen zwischen dei Fig 10 eine scbematische Darstellung einer Vor- Elektroden entsprechen der Impedanz von einigei

richtung zur Auswertung des Rheoplethysmogramms, 6_S Ohm. Auf diese Weise durchläuft der Strom da

F i g 11 eine schematische Darstellung des mensch- Gesamtimpedanz m der Größenordnung von 700OhH

]\<-h~, Thorax, versehen mit vier Elektroden nach und kann als eingeprägter Strom angesehen werden

der Erfindung. ^* ^{ist aber aucn 10}OgUCh, durch Vergrößerung de

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Serienwiderstandes R eine größere Impedanz zu ver- Bei dem hier gewählten Beispiel der Messung der wenden. Die Empfindlichkeit der Messungen wird Änderungen des systolischen Volumens werden hierdurch in vemachlässigbarem Umfang beeinflußt. zweckmäßig Elektroden der vorstehend beschriebe-Ein veränderlicher Teil Z₁ des Serienwiderstandes R nen Form und Abmessungen verwendet, die man gestattet in einer bekannten und einfachen Potentio- 5 vorzugsweise wie folgt anbringt. Fig. 11 stellt schemeterschaltung eine Potentialdifferenz U_x abzugrei- matisch eine Vorderansicht eines menschlichen Thofen, die nach Verstärkung im umgekehrten Sinn bzw. rax mit Andeutung des Sternums S, der Schlüsselmit umgekehrten Vorzeichen auf die Potentialdiffe- beine CL und Teilen der Rippen C dar. Das Herz K renz U_? zur Einwirkung gebracht wird, die zwischen ist sehr schematisch und gestrichelt veranschaulicht, den beiden Abnahmeelektroden vorhanden und über io ebenso wie der zwischen dem Herz und dem Interdiese entnommen und vorher verstärkt worden ist. costalraum CA enthaltene Teil der Aorta A. Die re-Die Zusammenführung dieser beiden Potentialdiffe- lative Lage des Herzens, der Aorta und der anderen renzen geschieht mit Hilfe eines Difierenzverstärkers D. Elemente des Thorax kann von Individuum zu InWenn die Impedanz Z₁ gleich der Impedanz Z_s ist, dividuum verschieden sein, und die Anordnung der d.h., wenn die beiden Potentialdifferenzen oder Span- 15 Elektroden in bezug auf diese verschiedenen Organe nungen U_x oder U, gleich groß sind, befindet sich der oder Knochen ist lediglich als Beispiel angegeben. Zeiger eines am Ausgang des Systems angeordneten Die erste Anlegeelektrode £ 1 ist in Höhe des Hai-Meßinstrumentes auf Null. Eine geringe Änderung ses 4 oder 5 cm oberhalb der Sternalgrube F angevon Z₁ führt zu einem Ungleichgewicht, das in be- bracht. Die zweite Anlegeelektrode £2 ist am untezug auf jenes, das durch eine ebenso große Änderung ao ren Ende des Thorax auf der linken Seite etwa parvon Z_s hervorgerufen wird, gleich groß, jedoch um- allel zum Rippenbogen R und in der Figur in Höhe gekehrt gerichtet ist. Diese Schaltung gestattet folg- des processus xiphoideis X oder Schwertfortsatzes Hch gleichzeitig einen Strom einzuprägen und den angeordnet. Die Abnahmeelektroden £3 und £4 Wert von Z_s zu messen und die Änderungen zu sind ebenfalls auf der Vorderseite des Thorax angeeichen. 25 ordnet, und zwar etwa am unteren und oberen Ende Wenn man am Ausgang 5_? einen Schreiber, bei- der Aorta aszendens. Dies gestattet zwischen den spielsweise einen Flüssigkeitsstrahl-Schreiber be- Abnahmeelektroden jenen Bereich zu erfassen, wo kannter Art mit einer Eingangsimpedanz von 1 Meg- die Aorta einen relativ zylindrischen und regelmäßiohm und 25 bis 40 Hz Bandbreite anordnet, kann gen Teil aufweist. Es versteht sich, daß die Festman auf diese Weise auf einem Kanal ein aufgczeich- 30 legung dieser verschiedenen Anbringungsorte durch netes Rheoplethysmogramm und auf einem zweiten Anwendung bestimmter bekannter Techniken, ins-Kanal beispielsweise ein Phonokardiogramm erhal- besondere der Röntgentechnik erheblich erleichtert ten. Am AusgangS₃ kann in gleicher Weise auch eine wird. Die Abnahmeelektroden £3 £4 sind im all-Fernübertragungsvorrichtung angeordnet werden, wo- gemeinen 5 bis 7 cm voneinander entfernt, wobei durch Telemetriemessungen möglich sind. ₃₅ diese Entfernung von der Morphologie der Versuchs-In F i g. 6 sind die verschiedenen Merkmale der person abhängt. Ihr mittlerer Teil befindet sich etwa Haut und der tieferliegenden Gewebeschichten mit an der linken Seite des Sternums Die vier Elektrodenselben Bezugszeichen wie in den Fig. 3 und 4 den El, El, £3, £4 sind auf diese Weise etwa horiversehen, d..h., daß C„ die Kapazität der Haut und zontal angeordnet, wenn die Versuchsperson sich in der Grenzschicht Elektroden-Haut, Zt die Impedanz 40 senkrechter Stellung befindet Die Erfahrune hat geder tieferliegenden Gewebeschichten zwischen den zeigt, daß für ein durchschnittliches Individuum eine Anlegeelektroden und Zs die veränderliche Impedanz derartige Anordnung es gestattet daß bei spannungdarstellen, wobei letztere auf Zustandsänderungen führenden Anlegeelektroden £ 1 und El die Elektroder tieferliegenden Gewebe unter dem Einfluß von den £3 und £4 sich etwa längs Äquipotentiallinien Formanderungen zuruckzufuhrr η ist, die ihrerseits 45 befinden, was Änderungen ausschaltet, die auf Potenauf dem Kreislauf oder der Atinung oder irgend- tialdifferenzen längs der Elektroden zurückzuführen einem anderen physiologischen Phänomen beruhen. sind. Derartige Änderungen traten bei den bisher be-Die Elektroden ^ \E2,E3, £4 können ganz ein- kannten Verfahren und Vorrichtungen auf, insbesonfach schmiegsame Silperbander nut einer Breite von dere, wenn Elektroden verwendet wurden, die den etwa 1 cm und einer Lange von etwa 10 cm sein und 50 Hals oder den Thorax größtenteils oder ganz uman der Versuchsperson in bekannter Weise befestigt gaben, was die Meßergibnisse in großem Umfang werden, letzteres insbesondere mit Hilfe anallergi- verfälschen konnte ⁶^"
scher oder hypoallergischer Klebestreifen, die über Selbst wenn

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die Bänder geklebt werten, um diese in engem Kon- Art und Weise ^Zl
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takt mit der Haut zu halten. Eine derartige einfache ₅₅

undiwi^ungsvoUe Befestigung ist ohnegelteres wäh- ^S^^^^^SStSi

rend relativ langer Zeiträume anwendbar und von respiratorischen Anteil enthähTd h daß auf dei

der Versuchsperson ohne merkliche physiologische Aufzeichnung statt eine. Kurve CC (Fig. 5) eine

Reaktion auszuhalten, was fur Langzeitmessungen Kurve der An CC 1 m ^ U α u

weit möglich) die Atm** emstelRe. _{Im νθΓ}Γ^Α£ _w ^ Kreislaufapparat,

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genauer gesagt das Herz, untersucht werden soll, ist durch Verarbeitung des rheoplethysmographischen

angestrebt, den respiratorischen Anteil zu entfernen. Signals der respiratorischen Aktivität, beispielsweise

Fig. 7 zeigt eine einfache und in der Elektrotech- mit Hilfe einer nach Fig. 7 mit einem Bandfilter vernik bekannte Schaltung, bei der man auf den Eingang sehenen Schaltung, wird das bei S₃ gewonnene, von £4 das zu korrigierende Signal, etwa das am Aus- 5 den in Höhe des Herzens angeordneten Abnahmegang S₃ der Vorrichtung nach Fig. 6 abgenommene, elektroden abgeleitete Signal unter eventueller Umgibt. Dieses Signal wird mit Hilfe der Schaltung ge- kehr der Polaritäten zur Herstellung der Differenzfiltert, die im wesentlichen ein Filter F parallel zu beziehung auf den Eingang £6 gegeben, während einem Verstärker A 4 enthält und wobei die Mitten- auf den Eingang £'6 das Signal gegeben wird, das frequenz des Filters F einstellbar ist. io von den rechten Elektroden mit überwiegend respira-

Die Anwendung einer derartigen Schaltung auf torischem Anteil kommt und gegebenenfalls in der

die Rheoplethysmographie gestattet die Beseitigung beschriebenen Weise gefiltert ist und dessen Pegel so

bestimmter Anteile unter der Bedingung, daß diese eingestellt worden ist, daß in dem Differenzverstärker

an die dieser Technik zu eigenen Erfordernisse an- A 6 der respiratorische Anteil des linksseitig abge-

gepaßt werden. Im Falle des respiratorischen An- 15 nommene.i und bei £6 angelegten Signals durch den

teils beispielsweise ist es im allgemeinen hinreichend, rechtsseitig abgenommenen umgekehrten und bei £'6

die Frequenzen unterhalb von 0,5 Hz mit Hilfe eines angelegten Anteil kompensiert wird,

einfachen Hochpaßfilters zu unterdrücken. Das am Die Schaltungen nach Fig. 7 und 9 gestatten so-

Ausgang S₄ abgenommene Signal ist dann in seinem mit bei gleichzeitiger Verwendung, d. h. in Zusam-

Verlauf ähnlich der Kurve CC in Fig. 5, d.h., daß 20 menschaltung, eine Entfernung der störenden oder

es praktisch ausschließlich dem Herzanteil entspricht. parasitären Anteile im Signal. Wie vorstehend bereits

Eine derartige Schaltung, im vorliegenden Beispiel erwähnt, ist es für den Anwender häufig v/ünschens-

der Herzuntersuchung zur Unterdrückung des respi- wert, dem rheoplethysmographischen Signal be-

ratorischen Anteils angewendet, kann auf die meisten stimmte andere Aufzeichnungen zu überlagern. Bei

anderen Anwendungsgebiete der Rheoplethysmogra- 25 rheoplethysmographischen Untersuchungen des Her-

phie und insbesondere im Zusammenhang mit der zens besteht beispielsweise häufig das Interesse, den

Untersuchung der Atmungstätigkeit unter entspre- Beginn der beiden Hauptherztöne deutlich festzu-

chender Anpassung verwendet werden. Bei Anord- halten, der — wie einleitend ausgeführt — dem

nung der Elektroden auf der rechten Seite des Tho- Schließen der Atrioventriculärklappen bzw. dem

rax kann man den Herzanteil im Signal mit Hilfe 30 Schließen der Segelklappen entspricht. Zwischen dem

eines Tiefpaßfilters entfernen, das die der Herztätig- jeweiligen Beginn der beiden Töne liegt die Systole,

keit entsprechenden Frequenzen unterdrückt. Ebenfalls kann es von Interesse sein, dem Rheo-

Hieraus ergibt sich ohne weiteres, daß ein und das- plethysmogramm bestimmte Kennzeichnungen zu selbe Gerät für sehr zahlreiche Anwendungsfälle ge- überlagern, die bestimmten Merkmalen des Elektroeignet ist, wobei die Einstellung des Filters die Unter- 35 kardiogramms entsprechen. Dies ist um so vorteildrückung störender oder parasitärer Anteile, ins- hafter, als es technisch gesehen möglich ist, die bebesondere der Hintergrundgeräusche, gestattet. kannten Geräte zur Aufzeichnung des Elektrokardio-

Die Erfahrung hat jedoch gelehrt, daß insbeson- gramms zu verwenden und insbesondere auf dieselben

dere im Falle des Hochpaßfilters bei Entfernung Elektroden zurückzugreifen, wie diejenigen, die für

einer Grundfrequenz und gegebenenfalls deren ersten 40 die rheoplethysmographische Aufzeichnung verwen-

Harmonischen sich bestimmte höhere Harmonische det werden. Dies kann einen Vorteil insbesondere

als störend erweisen können. Um diese zu entfernen. gegenüber der Anzeige von Elementen phonokardio-

kann auf die in F i g. 9 dargestellte Differenzschaltung graphischen Ursprungs darstellen, da letzteres die

zurückgegriffen werden. Diese Schaltung umfaßt im Anbringung eines Schall auf nehmers, üblicherweise

wesentlichen einen Differenzverstärker A 6, der in be- 45 eines Mikrophons, erfordert.

kannter Weise angeordnet ist und zwei Eingänge E6 Das in Fig. 1 dargestellte Elektrokardiogramm

und E'6 und einen Ausgang S 6 besitzr. Unter Ver- EKG weist bekanntlich die oberen Punkte oder

wendung 7weier Meßkanäle (F i g. 9) und demzufolge Maxima R und T auf, sowie die unteren Punkte bzw.

zweier Abnahmeelektrodenpaare mit einem einzigen Minima Q und S, und es kann nun interessant sein,

oder zwei Anlegeelektrodenpaaren, abhängig von der 50 dem Rheoplethysmogramm RPG die Signalspitzen

Morphologie der Versuchsperson, dem zu unter- eines oder mehrerer dieser Punkte oder solche einer

suchenden Bereich oder der Art des Phänomens, auf Impulsformung unterzogene Signale zu überlagern,

das sich die Messungen erstrecken, erhält man von deren Beginn einem oder mehreren dieser Punkte

einem Abnahmeelektrodenpaar ein Signal am ent- entspricht. Hierfür kommt insbesondere die sehr

sprechenden Aasgang S₃ (Fig. 6), während man von 55 scharfe Spitze R in Frage, die dem Schließen der

dem anderen Abnahmeelektrodenpaar über einen an- Atrioventriculätklappen und damit dem Beginn des

deren zu dem vorhergehenden analogen Kanal ein ersten Herztones Bl und dem Minimum des rheo-

anderes Signal erhält. plethysmographischen Zyklus RPG sehr kurz voran-

Im vorstehenden Beispiel erhält man einerseits geht.

über einen Kanal von der linken Seite ein rheoplethys- 60 Jedenfalls ist es anabhängig von der Art des in

mographisches Signal mit überwiegendem Herzanteil geeigneter Weise abgenommenen Signals möglich,

und geringem respiratorischen! Anteil und zum an- dem Rheoplethysmogramm Anzeige» oder Marken

deren über den anderen Kanal einen respiratorischen zu überlagern, die insbesondere dem Phonokardio-

Anteii, der beispielsweise mittels Elektroden abge- gramm und dem Elektrokardiogramm unter den vor-

nommen wird, die auf der rechten Seite des Thorax 65 stehend beschriebenen Bedingungen entsprechen,

angeordnet sind, so daS dieses Signal einen schwa- Die in F i g. 8 dargestellte, beispielsweise gewählte

chen Herzanteil enthält. Nach eventueller Filterung Schaltung gestattet es, bei Anlegen des phonokardio-

des Herzanteils der rechts abgenommenen Signale graphischen Signais an den Eingang £5 dieses in der

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Begrenzerschaltung EC zu begrenzen, so daß iedig- Wenn man am Ausgang der Schaltung nach Fig. ι lieh die Spitzen cfrr Herztöne berücksichtigt und die einen üblichen Schreiber vorsieht, gestattet die Ein schwachen Töne und das Hintergrundgeräusch unter- stellung des Widerstandes Z₁ die Signalpegel in dei drückt werden. Anschließend werden in dieser Schal- beiden Kanälen relativ zueinander so zu wählen, dal tung die von der Begrenzerschaltung durchgelassenen 5 man ein korrektes Rheoplethysmogramm erhält, da: Signalanteile in einer monostabilen Kippschaltung MS sich innerhalb der Grenzen des Schreibers beweg einer Impulsformung unterzogen, wodurch am Aus- und hinreichend lesbar ist. Wenn die Potentiometer gang 55 Impulse einer durch die Art der mono^ia- anordnung, die die Einstellung dieses Kalibrierwider bilen Kippschaltung und ihre Einstellung vorbe- Standes Z₁ vorzunehmen gestattet, unterteilt ist, unc stimmten Form zur Verfügung stehen und insbeson- io wenn man die Lage der Elektroden hinreichend sorgdere deren Amplitude und Dauer im voraus gewählt fältig festlegt und bezeichnet, ist es möglich, Messun· werden können. Mit Hilfe einer geeigneten Schaltung, gen an ein und derselben Versuchsperson mehrfach beispielsweise derjenigen nach F i g. 9, können nun durchzuführen, indem man die Elektroden an derseldie so gewonnenen Impulse mit einer gewählten Po- ben Stelle wieder anbringt und den Kalibrierwiderlarität dem bei 53 der Schaltung nach Fig. 6 ent- 15 stand auf denselben Wert einstellt. Auf die Amplinommenen Signal überlagert werden, wodurch man rude der Aufzeichnung und auf die relativen Pegel in ein Herz-Rheoplethysmogramm erhält, auf dem den Kanälen kann man auch über die Verstärker AI kleine Marken bekannter Form den Beginn und das und A 1 der beiden Kanäle Einfluß nehmen, von deEnde der Kammersystole, d. h. den jeweiligen Beginn nen der eine der Eichung und der andere der Verder jeweiligen Herztöne, bezeichnen. *° suchspersor entspricht. Gleiches ist auch über den

Die in Fig. 6 dargestellte Schaltung weist einen Differenzvc stärkerD möglich. Im Falle verschiedeeinzigen Meßkanal auf, d. h. ein einziges Abnahme- ner Versuchsindividuen und insbesondere verschieelektrodenpaar. Es können jedoch mehrere Abnah- dener Säugetiere kann sich die Verwendung von meelektrodenpaare zusammen mit einem einzigen Eichwiderständen als notwendig erweisen, die sehr Anlegeelektrodenpaar Anwendung finden, wobei je- »5 verschieden von der Impedanz zwischen den Elektrodes Abnahmeelektrodenpaar mit einer eigenen Schal- den sind. Die Kompensation, d. h. die Angleichung tung der in F i g. 6 dargestellten Art verbunden sein der relativen Pegel in den beiden Kanälen geschieht muß. dann mittels entsprechender Verstärkung in diesen

Da der Generator und dit Anlegeelektroden ge- beiden Kanälen. Ferner ist darauf hinzuweisen, daß

meinsam sind, ist der Abgriff der der Impedanz Z_x 3° es im allgemeinen zweckmäßig ist. von der dem

entsprechenden Spannung U_x von der Lage der ver- Fachmann bei Differenzverstärkern bekannten Stör-

schiedenen Elektrodenpaare Ei, £4 abhängig. Auf unterdrückung Gebrauch zu machen. Hierzu kann

diese Weise können beispielsweise Gehirnanomalien auf jede geeignete Schaltung zurückgegriffen wer-

untersucht werden, wenn man eine Anlegeelektrode den.

stirnseitig und die andere Anlegeelektrode in bezug 35 Wie bereits ausgeführt, kann mit dem Rheople-

auf die Hirnschale genau gegenüber anordnet. Zwei thysmogramm die Aufzeichnung des Phonokardio-

Abnahmeelektrodenpaare, von denen ein Paar auf gramms verbunden werden, was durch einen Schrei-

der rechten Seite und das andere Paar auf der linken ber mit zwet Federn erfolgen kann, bei dem dann

Seite der Hirnschale angebracht sind, gestatten die eine Feder das Rheoplethysmogramm, die andere das

Feststellung von Unsymmetrien, die insbesondere auf 40 Phonokardiogramm schreibt. Wenn man jedoch auf

das Vorhandensein von Tumoren zurückzuführen die Schaltung nach den Fig. 8 und 9 zurückgreift,

sein können. die es gestattet, nach eventueller Verstärkung und

Die in Fig. 6 dargestellte Schaltung ist vor allem Impulsformung das Phonokardiogramm dem Rheo-

für die Messung des systolischen Volumens geeignet plethysmogramm zu überlagern, genügt ein Schreiber

Die in der Figur und in der diesbezüglichen Beschrei- 45 mit einer einzigen Feder. Im folgenden wird noch

bung angegebenen Impedanzwerte beziehen sicn ins- eine einfache Vorrichtung beschrieben werden, die es

besondere auf diese Anwendung. Mit geringen Abän- gestattet, auf einfache Weise den Wert der Höhe h

derungen oder geänderten Einstellung kann dasselbe zu erhallen, die die Differenz der Ordinaten der

Gerät für andere Untersuchungen verwendet werden, Punkte α und b nach F i g. 2 ist und dem systolischen

so zum Beispiel zur Untersuchung der Atmungstätig- 50 Volumen der Impedanz Z_s proportional ist.

keit, der Nierentätigkeit, der Lebertätigkeit oder all- Mit Hilfe eines Schreibers mit zwei Federn kann

gemein der Untersuchung aller physikalischen oder man außerdem einerseits das Rheoplethysmogramm

chemischen Phänomene, die charakteristische Impe- und das überlagerte Phonokardiogramm schreiben,

danzänderungen erzeugen. Alle diese Untersuchungen wie dies in F i g. 2 angedeutet ist, und andererseits

können auch mit Geräten gleicher Art, jedoch mehre- 55 mit der zweiten Feder Zeitmarken aufzeichnen, bei-

ren Meß- und Aufzeichnungskanälen durchgeführt spielsweise einen Zeittakt alle zehn Sekunden oder

werden. jede Sekunde. Dies ermöglicht in einfacher Weise den

Bei Verwendung eines Gerätes, dessen Schaltung Puls zu errechnen, selbst wenn die Geschwindigkeit

in F i g. 6 angegeben ist, werden zur hier als Beispiel des Schreibers möglicherweise schwankt. Außerdem

gewählten Messung des systolischen Volumens die 6° gestattet dieses Verfahren die Beurteilung der zeit-

Elektroden in der unter Bezugnahme auf F i g. 11 liehen Entwicklung und insbesondere der Änderungs-

bereits beschriebenen Art angeordnet. Wie dort unter- geschwindigkeit der Meßgröße, beispielsweise des

strichen wurde, hat die Erfahrung gezeigt, daß die systolischen Volumens bei der Aufnahme eines Me-

Anordnung der Elektroden in der beschriebenen dikamentes oder im Verlaufe eines chirurgischen Ein-

Form es gestattet, die beiden Abnehmeelektroden ⁶5 griffes oder eines Versuches auf dem Gebiet der Ar-

etwa mit den Äquipotentiallinien des zwischen den beits- oder Sportmedizin, der aeronautischen oder

beiden Anlegeelektroden erzeugten elektrischen FeI- der astronautischen Medizin,

des zusammenfallen zu lassen. Wie ebenfalls bereits angedeutet, kann es zweck-

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mäßig sein, mit dem Rheoplethysmogramm ein Elek- Raumfahrtantriebe, schließlich auch bei Kranken

trokardiogramm zu kombinieren, das entweder mit transportcn.

Hilfe von externen Elektroden (EKG) oder mit Hilfe Wenn man einen Schreiber bekannter Art verwen von interenen Elektroden, insbesondere im Verlauf det, kann man die folgende Vorrichtung zur schnei eines chirurgischen Eingriffes (ECG) entnommen 5 len Bestimmung der Höhe H (vgl. Fig. 2) verwen wurde. Es genügt, in dem Schreiber eine besondere den. Diese Vorrichtung kann entweder mit den Feder vorzusehen; was jedoch die Elektroden anbe- Schreiber verbunden werden oder unabhäü . davoi langt, kann man sehr gut hierzu eine der für die im Zusammenhang mit irgendeinem Träfc· äir di< rheoplethysmographischen Messungen notwendigen Auswertung des Schreibstreifens verwendet werden Elektroden verwenden sowie eine andere Elektrode, io Die Vorrichtung ist vereinfacht in Fig. 10 darge die man an jeden gewünschten Punkt der Versuchs- stellt. Der Schreibstreifen 1 liegt flach auf der Ober person, beispielsweise an einem Handgelenk oder fläche einer Auflage, beispielsweise eines Tisches einem Knöchel anordnen kann. Die Wahl dieser An- Dieser Schreibstreifen 1 trägt eine rheoplethysmogra bnngungsstellen und die verwendeten Schaltungen phische Aufzeichnung 2, die Marken 3 und 4 aufsind hinlänglich bekannt und der Fachmann kann 15 weist, die erfindungsgemäß erhalten wurden und den insbesondere die Anbringungsorte in Abhängigkeit jeweiligen Beginn der beiden Herztöne entsprechen von der beabsichtigten Untersuchung bestimmen. Dem ersten Herzton ist die Marke 3, dem zweiten Das Rheoplethysmogramm kann auch mit einer die Marke 4 zugeordnet. Auf dem Streifen 1 liegt die auf piezoelektrischem Wege erhaltenen Aufzeichnung vollständig oder zu einem großen Teil durchsichtige verbunden werden, so beispielsweise mit einem 20 Trägerplatte 5. Auf dieser befindet sich eine Bezugs-Piezocarotidogramm oder einem Apexkardioiiramm, linie 6. die parallel zu den längsverlaufenden Linien wobei das erstere einer piezoelektrischen Messung in des Schreibstreifens 1 oder zu einer seiner beiden Höhe der Carotis, das letztere einer ebensolchen Kanten ausgerichtet wird. Diese Linie 6 soll durch Messung über der Herzspitze entspricht und diese den niedrigsten Punkt α der Marke 3 des ersten Messungen in der Mehrzahl der Fälle einfach extern »5 Herztones verlaufen. Die Platte 5 ist mit einer weitevorgenommen werden. _{ren zu} der ersten rechtwinkligen Linie 13 versehen Die Verbindung dieser verschiedenen Messungen und die Platte wird so verschoben, daß diese zweite kann um so interessanter sein, als in bestimmten Fäl- Linie 13 durch die Vorderflanke der impulsförmigen lcn, wie beispielsweise beim Piezocarotidogramm die Marke 4 des zweiten Herztones hindurchläuft, die isolierte Aufzeichnung kaum jemals aussagekräftig 30 unmittelbar auf die gewählte Marke 3 folgt. Die ist, da es eher die Dauer der Deformation als die Platte 5 weist parallel zur ersten oder Bezugslinie 6 Stärke der Kontraktion oder Erweiterung der Carotis einen Schlitz 7 auf, in dem ein vorzugsweise wieder- bzw. der Carotiden zu ermitteln gestattet. Es handelt um durchsichtiges Gleitstück 8 verschieblich ist. Diesich also im letzteren Fall um eine Aufzeichnung, von ses Gleitstück ist mit einer Achse 9 versehen, die der eher der zeitliche Verlauf als der Durchfluß oder 35 rechtwinklig zur Ebene der Platte 5 verläuft und auf das Volumen interessant ist. der ein Element wie eine Scheibe 10 drehbar ist, die Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfin- gegebenenfalls mit einem kleinen Lineal 11 versehen dungsgemäßen Vorrichtung wird auf einen beispiels- ist. Das Lineal 11 besitzt eine Bezugslinie 12, die vorweise mit vier Federn ausgestatteten Schreiber das zugsweise in dei Verlängerung des Durchmessers der Rheoplethysmogramm und das, was man häufig das 40 Scheibe 10 verläuft und mit einer der Kanten 12 des Herzmechanogramm nennt, aufgezeichnet, d.h. die Lineals 11 zusammenfällt. Durch Verschiebung des Verbindung des Piezocarctidogramms mit dem Apex- Gleitstückes 8 und der mit dem Lineal 11 fest verkardiogramm und dem Phonokardiogramm. Für bundenen Scheibe 10 bringt man die Linie 12 zur diese drei Aufzeichnungen können folglich die drei Deckung mit der Tangente der größten Steigung des anderen Federn verwendet werden. Wenn man je- 45 Rheoplethysmogramms im Wendepunkt ρ zwischen doch da 5 Phonokardiogramm erfindungsgemäß dem den beiden Marken 3 und 4 des ersten und des zwei-Rheoplethysmogramm überlagert, kann die vierte Fe- ten Herztones. Diese geeignete Vorrichtung gestattet der für ein Elektrokardiogramm oder für eine Zeit- durch eine Maßeinteilung der Scheibe 10 den Winkel markenangabe verwendet werden. oder die Steigung der Tangente 12 in bezug auf die In bestimmten Fällen kann es zweckmäßig sein, 5° Vorschubrichtung des Streifens 1 festzuhalten. Die eine Feder anderen Anzeigen vorzubehalten, wie etwa zur Bezugslinie 6 rechtwinklige Linie 13 ist, ausgeder Anzeige des Anlegens an Spannung oder anderen hend von dem Schnittpunkt o, mit der Linie 6 linear Anzeigen, die anderen geeigneten Daten, sei es des unterteilt, was die Ermittlung entweder der zwischen Gerätes, sei es der Versuchsperson entsprechen oder den Abnahmeelektroden enthaltenen Impedanz oder Anzeigen des Beginns des Versuchspunkts. 55 des systolischen Volumens gestattet.

Die Vorrichtungen zur Aufzeichnung piezoelektri- Sofern die Platte 5 in der vorbeschriebenen Weise

scher, phonoelektrischer. chronographischer oder angeordnet und die Linie 12 des Lineals 11 zur Dek-

elektrokardiographischer Signale sind bekannt. kung mit der Tangente der größten Steigung im

Wie bereits erläutert, kann am Ausgang der Schal- Punkt P gebracht ist, verschiebt man die Anordnung

tung statt eines Schreibers ein Oszillograph oder ge- ^6o Gleitstück 8-Achse 9-Scheibe 10-Lineal 11 in dem

gebenenfalls ein Sender angeordnet werden, wenn die Schlitz 7 derart, daß die Linie 12 durch den untersten

Versuchsperson (oder das Versuchstier) für den Un- Punkt α der Vorderflanke der Marke 3 verläuft. Die

, tersuchenden nicht zugänglich ist, insbesondere sich Linie 12 befindet sich dann in der gestrichelt gezeich-

in einem sich bewegenden Fahrzeug befindet. Diese neten Stellung 12' und der Schnittpunkt der Linie 12'

■ Anwendung ist insbesondere auf dem Gebiet arbeits- ⁶S mit der unterteilten Linie 13 ist ein Punkt b', dessen

j physiologischer und sportphysiologischer Untersu- Ordinate, gemessen auf der Maßeinteilung der Linie

ί chungen interessant, wie auch im Zusammenhang mit 13, proportional zum gemessenen Volumen ist. Die

] Untersuchungen auf dem Gebiet der Luftfahrt- und Punkte α und b nach Fi g. 2 sind in Fi g. 10 mit den-

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selben Buchstaben bezeichnet und es ergibt sich ohne weiteres, daß,das Viereckaa'Vb ein Parallelogramm ist, so daß die Differenz der Ordinaten von α und b gleich der Differenz der Ordmaten vonα und * *U derart, daß die Hohe A aus Fig. 2 als Strecke ο Ο m

|SS

_k ^g _{ann aber auch eine für ein} ™

und mehrere Abnahmeelektro-Serienimpedanz venvenS ^ wird

zwischen den Marken auswirkt. scnen en,ticnipim«ti />m ρ,Γλ» j

Die HersteUung emer derartigen Vorrichtung be- » samen Senenimpedanz (be.spelsweise em Ende und reitet dem Fachmann auf diesem Gebiet keinerlei ein bciueiier;

samen S
ein bciueiier;.

enthält

kani und daS anschließend die aus Gleitstück. *» anderen Elementen der Schaltung γΜεη^
Scheibe und Lineal bestehende Einheit so verschoben Wie erwähnt kann die Schaltung nach F ι g 6 gewerden kann, daß die Liniel2 durch den Punkt ά gebenenfalh abgeändert oder mit den Schaltungen verläuft, ohne daß die Scheibe9 und das Lineal 11 nach den F.g^7, 8 und 9 oder mit mehr als zwei sich in bezug auf das Gleitstück 8 verdrehen, so daß Kanälen versehen werden und die am Ausgang abein genauer Parallelismus zwischen der Meßstellung '5 genommenen Signale können direkt auf eine^Anzeige-12' und der Stellung 12 zum In-Deckung-Bringen mit vorrichtung, auf einen Schreiber oder auf einen Sender Tangente in Punkt P erhalten bleibt. ~ der nach eventueller Modulation oder Kodierung

Die Anordnung der Platte 5, des Gleitstückes, der gegeben werden. Wie unterstrichen wurde, kann eine

Scheibe und des Lineals ist in Abhängigkeit von den derartige Anordnung dann erforderlich sein, wenn

mittleren Abmessungen der Aufzeichnungen gewählt. 3<> die Versuchsperson sich getrennt vom Bedienenden

Insbesondere ist es möglich, die Platte 5 direkt auf befindet. Dies ist beispielsweise bei Versuchen in be-

dem Schreiber anzuordnen und deren parallele und stimmten Umgebungen, etwa bei Temperatur- oder

rechtwinklige Beweglichkeit in bezug auf den Strei- Di uckversuchen notwendig oder, wenn die Versuchs-

fen sicherzustellen, so daß eine Messung direkt auf person sich in dem häufig engen Raum eines in Be-

dem Schreiber selbst vorgenommen werden kann. 35 wegung befindlichen Fahrzeuges befindet, msbeson-

Verschiedene Ausführungsformen sind möglich Ins- dere für Luftfahrt- und Raumfahrt versuche. Ebenso

besondere können der Schlitz und das Gleitstück in trifft dies für die experimentelle Überwachung einer

eine mittlere oder hohe Lage in bezug auf den Strei- in Bewegung befindlichen Versuchsperson im Rah-

fen gebracht werden. Dennoch ist die Anordnung des men von arbeitsmedizinischen oder sportmedizini-

Schlitzes im unteren Teil 14 oder oberen Teil 15 der 4o sehen Untersuchungen zu. Derartige Sende/Emp-

Platte 5 zu bevorzugen, um die aufgezeichnete Kurve fangs-Systeme sind auch dort interessant, wo mehrere

frei zu lassen und die Ablesung zu erleichtern. Wenn Versuchspersonen praktisch fortlaufend überwacht

das Phonokardiogramm dem Rheoplethysmogramm werden sollen, was mit Hilfe eines einzigen Empfän-

nicht überlagert ist, ist es notwendig, den Punkt a' zu gen, erreicht werden kann, dessen Empfangsfrequenz

bezeichnen und die Linie 13 mit dem Beginn des 45 auf die Frequenzen der verschiedenen Sender einge-

zweiten Herztones zusammenfallen zu lassen. stellt werden kann, die am Ausgang der erfmdungs-

Der drehbare Teil der Vorrichtung, d. h. die gemäßen Vorrichtungen, die mit den zu untersuchen-

Scheibe 10 mit dem Lineal 11 können in verschiede- den Individuen verbunden sind, vorgesehen sind. Auf

ner Weise ausgebildet sein. Insbesondere kann die diese Weise kann auf Leitungsverbindungen zwischen

Scheibe 10 ganz oder teilweise einen größeren Durch- 5<> dem Individuum und dem Bedienenden verzichtet

messer als dargestellt haben. werden. Dies gestattet insbesondere in einem Kran-

Die bisherigen Ausführungen bezüglich der Auf- kenhaus in einem Zentralraum die Rheoplethysmo-

zeichnung bezogen sich auf solche, die durch Ver- gramme mehrerer Kranker, sei es gleichzeitig, sei es

bindung eines Schreibers mit dem Ausgang 53 der sequentiell zu empfangen, wobei im letzteren Fall

Schaltung nach F i g. 6 erhalten wurden. Gleiches 55 eine periodische Umschaltung vom einen auf den

trifft jedoch zu, wenn man Filterschaltungen verwen- nächsten Kranken erfolgt und so mit einem einzigen

det. Wie vorstehend ausgeführt, kann an Stelle der Empfangsgerät eine praktisch fortlaufende Überwa-

Differenzschaltung mit zwei Kanälen nach F i g. 6 chung erhalten wird.

eine Schaltung mit mehr als vier Elektroden und Im vorstehend beschriebenen Beispiel wurden mehr als zwei Kanälen verwendet werden, was insbe- ⁶° Schreiber und Auswertegeräte für die Diagramme zusondere die Durchführung von Vergleichs- oder Dif- gründe gelegt, die in einem rechtwinkligen Koordinaferenzmessungen zwischen den Tätigkeiten zweier tensystem arbeiten. Es ist aber auch ohne weiteres Versuchsindividuen oder zweier Teile ein und des- möglich, Kreisblattschreiber oder Streifenschreiber zu selben Individuums erlaubt. Hierzu gehören Ver- verwenden, deren Federn Kreisbögen beschreiben, gleichsmessungen zwischen den beiden Gehirnhälf- 65 Eine einfache geometrische Verwandlung der Austen, den beiden Lungen oder den beiden Nieren. Wertungsvorrichtung nach Fig. 8 mit kartesischen

Ferner enthält die Schaltung nach F i g. 6 eine Koordinaten gestattet es, dieses an jedes Koordina-

Serienimpedanz bzw. einen Serienwiderstand. An des- tensystem anzupassen. Die Wahl des Koordinaten-

systems, der Abmessungen des Aufzeichnungsträgers (Streifen, Kreisblatt oder ähnliches), der Vorschubgeschwindigkeit und der Amplitude der Federbewegung hängt außer von den an sich bekannten Überlegungen von den Versuchsbedingingen und insbesondere von der Dauer des Versuches und der Änderungsgeschwindigkeit des aufgezeichneten Phänomens von einem Zyklus zum nächsten ab.

Im Hinblick auf die Elektroden ist lediglich zu sagen, daS die besten Ergebnisse mit Elektroden erhalten werden, die längs der Äquipotentiallinien des mittels der Anlegeelektroden erzeugten elektrischen Feldes angeordnet werden. Aus diesem Grund sollen die Elektroden vorzugsweise längliche Form, insbesondere Bandform haben und genügend kurz sein,

um einer Äquipotentiallinie zu folgen. Als Abnahmeelektroden können auch punktförmige oder näherungsweise punktförmige Elektroden verwendet werden, die jedoch unter bestimmten Umständen empfindlicher gegenüber örtlichen Verschiebungen der Äquipoteniiallinien sind. Die Abmessungen der Elektroden hängen folglich im wesentlichen von dem Versuchsindividuum und der Größe des zu untersuchenden Gebietes ab.

ίο Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung für alle Messungen von Impedanzänderungen eines Objektes verwendet werden kann, in dem ein elektrisches Feld mit Hilfe von Anlegeelektroden erzeugt werden kann, das mis Hilfe von Abnahmeelektroden abtastbar ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Rheoplethysmographie mit einem Hochfrequenzgenerator, dessen Spannung an einer Potentiometeranordnung und an der Versuchsperson (oder dem Versuchstier) über mindestens zwei Anlegeelektroden liegt, und mit mindestens einem an der Versuchsperson in dem mittels der Anlegeelektroden unter Spannung gesetzten Bereich angeordneten Abnahmeelektrodenpaar, wobei dessen Spannung und die zwischen zwei Punkten der Potentiometeranordnung abgegriffene Spannung nach Verstärkung an einem Differenzverstärker anliegen, dessen Ausgang mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometeranordnung aus einer in Serie mit den Anlegeelektroden (£1, £2) liegenden Impedanz (R) und mindestens einem Abgreifelektrodenpaar an dieser Impedanz (R) besteht, wovon ao mindestens eine Abgreifelektrode beweglich ist, und daß dieses Abgreifelektrodenpaar einem Abnahmeelektrodenpaar (£3, £4) zugeordnet ist, das auf der Körperoberfläche der Versuchsperson (oder des Versuchstieres) etwa längs der as Äquipotentiallinien des durch die Anlegeelektroden (El, £2) erzeugten elektrischen Feldes angeordnet ist, und dau die Stellung jedes Abgreifelektrodenpaares so gewählt ist, daß die zwischen letzterem abgegriffene Spannung (L/1) etwa gleich der mittleren Spannung (U 2) zwischen den zugeordneten Abnahmeelektrodenpaaren (£3, £4) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem (den) Abnahmeelektrodenpaar(en) abgenommene(n) Spannung(en) und die zwischen dem (den) Abgreifelektrodenpaar(en) abgegriffene(n) Spannung(en) vor der Zuführung zu einer Anzeige-, Meß-, Kontroll-, Registrier- oder Sendeeinrichtung gleichgerichtet werden.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Abnahmeelektroden (E 3, E 4) in ihrer Form gleichartig und zur Anbringung etwa längs Äquipotentiallinien ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des systolischen Volumens die eine Anlegeelektrode (E 1) oberhalb der Sternalgrube in Höhe des Halses, die andere Anlegeelektrode (£2) am unteren Ende des Thorax an der linken Seite parallel zum Rippenbogen angeordnet sind, und die Abnahmeelektroden an der Vorderseite des Thorax in Höhe des unteren bzw. oberen Endes der Aorta ascendens liegen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abnahmeelektrodenpaare und ebenso viele Verstärkungskanäle vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere bewegliche Abgreifelektroden auf der (den) Serienimpedanz(en) (R) mit einer entsprechenden Zahl von Verstärkungskanälen vorgesehen sind, wobei die Zahl der Abgreifelektrodenpaare gleich der Zahl der Abnahmeelektrodenpaare ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Abnahmeelektrodenpaare und zwei Abgreifelektrodenpaare auf mindestens einer Serienimpedanz (R), verbunden mit zwei Meß-, Kontroll-, Aufzeichnungs- oder Sendekanälen, vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Auswertevorrichtung ein Filter (F) zur Unterdrückung von solchen Frequenzanteilen des Signals liegt, die auf andere Erscheinungen zurückzuführen sind als diejenigen, deren rheoplethysmographischer Anteil untersucht werden soll.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens ein Anlegeelektrodenpaar und mindestens zwei Abnahmeelektrodenpaare zwei Differenzverstärker (D) folgen, deren beide Ausgangssignale, gegebenenfalls nach vorheriger Einstellung auf bestimmte Werte, auf einen dritten Differenzverstärker gelangen, an dessen Ausgang eine Auswerteeinrichtung liegt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung eines zur Messung einer interessierenden Größe dienenden Systems nach Durchlaufen einer Begrenzer- oder Schwellwertschaltung (EC) und einer Impulsformerschaltung (MS) dem der Auswerteeinrichtung zugeführten Signal überlagert ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerte Spannung ein phonographisches Signul ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerte Spannung ein aus einer physiologischen Tätigkeit abgeleitetes oder gewonnenes Signal ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeleitete Signal von mindestens zwei Elektrodenpaaren abgenommen ist, von denen mindestens eines der rheoplethysmographischen Vorrichtung angehört.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerte Spannung ein phonocardiographisches Signal ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeleitete Signal ein elektrocardiographisches Signal ist.