DE2361173A1

DE2361173A1 - Durchflussleistungscomputerzusatz fuer einen impedanzplethysmographen und verfahren zur bestimmung der hydraulischen durchflussleistung in biologischen segmenten

Info

Publication number: DE2361173A1
Application number: DE2361173A
Authority: DE
Inventors: Larry Easton Brown
Original assignee: Systron Donner Corp
Current assignee: Systron Donner Corp
Priority date: 1972-12-08
Filing date: 1973-12-07
Publication date: 1974-06-27
Also published as: NL166392C; GB1423890A; US3835839A; AU6310473A; IT1012537B; NL7316804A; NL166392B; AU474691B2; DE2361173B2; SE395358B; CA1017413A; JPS49103659A; FR2209535A1; FR2209535B1

Description

Durchfluss! ei sturtgscoiEputerzus atz für einen Impedanzplethysmographen und Verfahren zur Bestimmuncf der hydraulischen. Dtircbflusslei— stuner in blologisahen Seqaienten

Die Erfindung betrifft einen Durchflussleistüngscomputerzusatz für einen rmpedanzpletliysmographien mit Strora- und Spannungselektroden z;uxä Anlegen an ein biologisches Segment für die Erzeugung von Messwert Signalen«, insbesondere auch von Messwertsignalen für die Gewebeleitfähigkeit des entsprechenden Segments, von Signalen, die eine Abweichung vom Grundwiderstand des Segments wiedergeben und eines Signals, das den Gradienten der Abweichung darstellt, sowie ein Verfahren zur Bestimmung der hydraulischen Durchfluss— leistung von Körper flüssigkeiten durch bzw:, in biologischen Segmenten:. .

Insbesondere dient der ComputerzvisatZi der Aufarbeitung von

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impedanzplethysitiographischen Informationen zu direkt brauchbaren klinischen Daten, speziell der Gewinnung von absoluten und- normierten Durchflussleistungsangaben biologischer Segmente aus Impedanzabweichungen und dem Gradienten der Impedanzabweichung.

Die Bestimmung der Blutdurchflussleistung durch Gewebesegmente wurde bislang durch graphische Aufzeichnung mit dem Plethysmographen bestimmt. Dazu wurde der Verlauf eines Signals ausgewertet, das der Abweichung des Volumens des biologischen Segments und damit der Durchflussleistung proportional war. Das arteriell dem Segment zufliessende Blut fliesst venös ab. Da der Abfluss gleichzeitig mit dem Zufluss erfolgt, steht das gesamte während'eines Herztaktes durch das Segment gepumpte Blut in diesem Segment zu keiner Zeit vollständig, zur Verfügung. Aus diesem Grund gibt die Aufzeichnung der volumetrischen Abv/eichungen Innerhalb des Segmentes nicht direkt das maximale Durchflussvolumen durch das Segment je Herztakt wieder. Das Durchflussvolumen innerhalb des Segmentes wird zu Beginn des Herztaktes relativ schnell aufgebaut und beginnt dann mit dem Einsetzen des venösen Ablaufes abzufallen. Auf der rückwärtigen Planke des graphisch aufgezeichneten Signals des Pumptaktes tritt ein erster Plankenbereich mit im Mittel negativer Steigung auf. Die Extrapolation dieser mittleren negativen Steigung auf den Schnittpunkt mit der Ordinate, die durch den Anfangspunkt des Bumpimpulses läuft, liefert einen Wert, der theoretisch und praktisch als dem Betrag nach proportional dem tatsächlichen volumetrischen Durchfluss durch das Segment je Herztakt erkannt wurde. Es ist versucht worden, diese graphische Extrapolation elektronisch durchzuführen, jedoch sind die Ergebnisse unbefriedigend geblieben, und zwar insbesondere durch die Störeinfliisse von Rauschniveaus und eine Reihe anderer prinzipieller Schwierigkeiten.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des gesamten Blutdurchflusses durch ein biologisches Segment"während eines Herztaktes zu schaffen, insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die statistisch weniger · · streuende Daten als die graphische Extrapolation liefert und allein dadurch eine wesentliche Zeitersparnis beim Aufbereiten der Daten ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss ein Durch— flussleistungscomputerzusatz für einen Impedanzplethysmographen der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der gekennzeichnet ist durch Mittel zum Mitteln des Abweichungssignals, zum Mitteln des Ableitungssignals, zur Bildung eines Produktes der beiden Mittelwertsignale, zum Multiplizieren dieses Produktes mit einem Signal, dessen Betrag durch die elektrischen Charakteristiken des Segments und die Elektrodenanordnung bestimmt ist, und zum Multiplizieren des so erhaltenen Produktes mit dem Gewebeleitfähigkeitssignal, wobei ein Ausgangssignal erhalten wird, das der volumetrischen Blutdurchflussleistung im bzw. durch das Segment entspricht.

Der Durchflussleistungscomputerzusatz arbeitet mit einem Impedanzplethysmographen zusammen, der Stromelektroden und Spannungselektroden hat, die auf dem jeweils zu untersuchenden biologischen Segment angebracht werden können. Der Plethysmograph erzeugt Ausgangssignale, die der Gewebeleitfähigkeit in diesem Segment proportional sind, erzeugt AusgangssignaIe, die die Abweichung vom Grundwiderstand des Segmentes wiedergeben,und erzeugt schliesslich Signale, die den Gradienten dieser Abweichung abbilden. Es ist erforderlich, dass die Ausgangssignale des Plethysmographen in hohem Mass stabil sind. Der Computerzusatz erhält Schaltkreise zur Mittelwertbildung für das Abweichungssignal und das den Gradienten darstellende Signal

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und ein Multiplizierwerk zur Erzeugung des Produktes dieser beiden gebildeten Mittelwertsignale. Das so gebildete Produkt wird dann mit dem Ausgangssignal des Plethysmographen multipliziert, das der Gewebeleitfähigkeit proportional ist, wobei ein Signal erzeugt wird, das der Volumenänderung des biologischen Segments je Zeiteinheit proportional ist. An geeigneten Stellen des Schaltkreises v/erden die den Proportionalitätskonstanten entsprechenden Faktoren eingegeben, um so schliesslich ein Anzeige- oder Schreibersignal zu erhalten, das Einheiten der absoluten Durchflussleistung pro Zeiteinheit entspricht.

Der Vorteil des beschriebenen Computerzusatzes liegt also ■ darin, dass er die plethysmographischen Ausgangssignale direkt in Anzeigeeinheiten der Blutdurchflussleistung in den Dimensionen Volumen je Zeiteinheit erzeugt.

Weiterhin ermöglicht der Computerzusatz die direkte Anzeige der normierten Blutdürchflussleistung, bezogen auf die Volumeneinheit des biologischen Segmentes.

Auf diese V7eise können mit dem Computer zxis atz in Verbindung mit einem Impedanzplethysmographen die absoluten und normierten Durchflussleistungen für die V/ade, den Arm, den " Finger, den Thorax und andere biologische Secrmente in einfacher Weise und in direkter Anzeige gewonnen werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Computerzusatzes;

Fig. 2 in graphischer Darstellung die Änderung des elektrischen Segmentswiderstandos

wahrend eines Herstaktes; ■^:--, __-■,■;";· *;; Vj?

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Pig. 3 zwei Schaltungen zur Erklärung des

' Widerstandsverhaltens eines biologischen Segmentes am diastolischen und am systolischen Extremwert und

Fig. 4 ein Venen-Arterien-Modellsystem für

ein biologisches Segment der Länge L.

Ein Impedanzplethysmograph kann als ein nicht in das zu untersuchende Segment eingreifendes Analoganalysegerät für die mechanische Körperaktivität bezeichnet werden, dessen Änalyseergebnisse auf Messungen der elektrischen Eigenschaften des Körpergewebes beruhen. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden bestimmte Eigenschaften des biologischen Segmentes zur Erzeugung proportionaler elektrischer Segmente verwendet, wobei die so erhaltenen Signale in einem zusätzlichen Schaltkreis zu direkt verwertbaren klinischen Daten aufgearbeitet werden. ■

Die im Rahmen dieser Beschreibung verwendeten Begriffe "Thoraxsegment" und "Wadensegment" in Verbindung mit den biologischen Segmenten beziehen sich nicht nur speziell auf diese Segmente, sondern allgemein auf KörperSegmente, die. Teile des Atmungssystems bzw_ö auf solche Segmente, die keinerlei Anteile des Atmungssystems enthalten=

Wie in der Fig„ 1 dargestellt, werden die Elektrodenpaare I, und E- sowie I„ und E„ an ein biologisches Segment L auf einem menschlichen Gewebesegment 10 angebracht» Leiter verbinden die Elektrodenpaare mit einem Impededanzplethysmographen 12. Dieser Impedanzplethysmograph kann beispielsweisej muss aber nicht, von der Art sein, wie sie in der US-Patentanmeldung 190 900/72 beschrieben ist. Von einem anderen Plethysmographen wird jedoch eine Stabilität des Ausgangssignals in der dort beschriebenen Grössenordnung verlangtο Die vom Plethysmographen 12 erzeugten Ausgangs-

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signale sind der Leitfähigkeit 1/Rq» der Abweichung vom Grundwiderstand ώ R/Rq ^un<^ ^^ern Gradienten nach dor Zeit dieser Abweichung d(/lR)/R_nd des biologischen Gewebeseg-

Ut a

ments der Länge L proportional.

Ein Computerzusatz 13 nimmt die der Leitfähigkeit, der Widerstandsabweichung und dem Gradienten der Abweichung proportionalen Signale auf und erzeugt Ausgangssignale, die für die klinische Diagnose direkt verwertbar sind. Das der V7id er Standsabweichung /iR/R,-, proportionale Signal wird zunächst auf einen Gleichstromabgleicher 16' und von dort auf einen den I-'ittelwert erzeugenden Schaltkreis gegeben. Der so erzeugte Gleichstrommittelwert des Ab- ' weichungssignals wird vom Puffer 18 aufgenommen, dessen Ausgang mit dem liultiplisierwerk 19 verbunden ist.

Das dem zeitlichen Gradienten der Ab\</eichung proportionale Signal wird i;n Computer zusatz 13 zunächst auf einenmonostabilen Multivibrator 22 gegeben. Das abgeleitete Signal wird verwendet, da es als Eingangsgrösse für den rnonostabilen Multivibrator 22 einen gut ausgeprägten Impuls liefert. Der als Ausgangssignal des 'monostabilen Multivibrators 22 erhaltene Rechteckimpuls wird auf einen Schaltkreis 23 zur Erzeugung eines Mittelwertsignais gegeben. Das so erzeugte Gleichstromrnittelv/ertsional des Aus gangs signal s vom nionostabilen Multivibrator wird an— schliessend auf dan Puffer 24 gegeben, der im wesentlichen dem Puffer 18 entspricht. Das Äusgangssignal des Puffers wird ebenfalls auf das ülultiplikationswerk 19 gegeben, wo ein Ausgangs signal erzeugt wird, das dem Produkt der Abweichung und seiner Ableitung nach der Zeit entspricht. Dieses Produkt der Ilitfc el wert signale wird auf ein Konstantenrnuitiplizierwerk 25 gegeben'. Das im Kons tan tenmuitiplizierwerk 25 erzeugte Ausgangssignal wird auf ein Anzeigegerät 31 gegeb";:, das die normierte Thoraxdurchflussleistung direkt anzeigt«,

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Gleichzeitig wird das Produkt der Mittelwertsignale auch auf ein zweites Konstantenmultiplizierwerk.34 gegeben, dessen,Ausgang mit einem Multiplizierwerk 35 verbunden ist. Das der Leitfähigkeit proportionale Signal wird auf einen . Abgleicher 36 gegeben, der die Vorspannung und den Skalenfaktor justiert. Der Ausgang des Abgleichers 36 ist ebenfalls mit dem Hultiplizierwerk 35 verbunden. Das dem Produkt entsprechende Ausgangssignal des Multiplizierwerkes 35 wird auf einen Skalenfaktorverstärker 37 gegeben, dessen Ausgang mit einem ersten Kontakt 40 eines Schalters S2 verbunden ist. Das Produktsignal des Kultiplisierwerkes 35 wird weiterhin auch auf ein drittes Konstantenmultxplizierwerk 41. gegeben, dessen Ausgangsanschluss mit dem zweiten Kontakt 42 des Schalters S2 verbunden ist. Ein beweglicher Kontakt 43 des Schalters S2 ist mit einer Anzeigevorrichtung 46 verbunden, die je nach Stellung des Schalters S2 die absolute oder die normierte Segmentdurchflussleistung anzeigt.

In der Fig. 2 ist der elektrische V7iderstand eines biologischen Segments als Funktion der Zeit für einen Herstakt dargestellt. Dabei ist R_Q die Grundimpedanz bzw. der Grundwiderstand des biologischen Segments..' Dieser Widerstand ist der Ruhewiderstand des Gewebes und der Knochen im Segment. Die durchgehend ausgezogene Kurve 47 stellt also' die Abweichung das Widerstandes des biologischen Segments während des Herztaktes dar. Der Grundwiderstand R_Q des biologischen Segmentes, also der Widerstand im diastolischen Extremwert, kann schaltungsanalog durch einen einzelnen, seriell geschalteten Widerstand R₀ dargestellt werden (Fig. 3). Im rechten Teil der Fig. 3 ist ein SchaltungsHquivalent für die Widerstände im systolischen Extremwert gezeigt, das dem Widerstand R_Q und einem zu diesem parallelen Widerstand R, entspricht. Der Widerstand R, ist der elektrische Widerstand des kleinen Blutvolumens, das im systolischen Maximum

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in das biologische Segment gepumpt wird. Diese Parallelschaltung ist in der Fig. 2 mit R_n bezeichnet. Der Punkt R^ ist also der Schnittpunkt der rückwärtigen Verlängerung des Mittelwertes der rückwärtigen systolischen Flanke der Kurve 47 und liefert die graphische Extrapolation des Wertes der Parallelkombination der Widerstände Rq und R. -in Fig. 3.

In Fig. 4 schliesslich ist der arterielle und der venöse Durchfluss durch ein gegebenes biologisches Segement symbolisch dargestellt. Der Abstand zwischen den beiden Span— nungselektroden E, und E₂ wird mit L bezeichnet. In der Arterie 48 erfolgt der Blutzustrom in das Segment,, während in der Vene 49 der Blutabfluss aus dem Segment erfolgt. Der venöse Blutabfluss erfolgt kurz nach dem arteriellen Zufluss in das Segment L und ist der Grund dafür, dass die in der Fig. 2 gezeigte Kurve 47 nicht eine dem Wert IL~ entsprechende Amplitude erreicht. Auf diese Weise können also dem Profil der Kurve 47 eine Reihe von Informationen entnommen werden. Bei konstanter AbflussIeistung ermöglicht die Amplitude der Kurve 47 die Bestimmung des Blutdurchflussvolumens je Herztakt. Bezogen auf ein konstantes Volumen des Blutdurchflueses je Herztakt ist die Steigung der Vorderflanke 52 der Kurve 47 ein Mass für die Abflussleistung. Für konstante Volumina des Blutdurchflusses je Herztakt ist die Steigung des ersten Bereiches der. rückwärtigen Flanke der Kurve 47 ein Mass für die venöse Abflussbehinderung.

Wie zuvor bereits erwähnt, ist R_n die Parallelkombination der beiden Widerstände R_Q und B^ in Fig. 3, also

R_n- R_oV^(RO + ¹H)J-Diese Beziehung kann umgeformt werden zu

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Die Grosse. Rq-R_n ist als $ R definiert. Da weiterhin gegenüber R_Q gross ist, kann das Produkt ILJl₀ gleich IL.- gesetzt werden, so dass - . .,

\~ R₀ ²ZAR .

Die Grundgleichung für den elektrischen Widerstand eines beliebigen Materials ist ^L/Λ, wobei 3 der spezifische elek trische Widerstände L die Länge des Materials und A der Querschnitt des Materials sind« Durch Multiplikation dieser Gleichung mit L/L« also durch Multiplikation mit 1, erhält man die Besiehuiig jL /V, wobei ¥ das Gesamtvolumen ist. Durch Seitenvertauschung erhält man also

¥ - J L²/H ■ ,

wobei R der Gesamtwiderstand des biologischen Segmentes ist. Die. Maderung des Widerstandes des Segmentes vdrd durch die Veränderung der Grosse R. in Fig= 3 t@xbeigeführt» Die Grosse IL wiederiam ist ^ors der VolumenäRderuiig innerhalb des Segmentes /WShrend @"ines Serataktes abhängig« Es gilt daher .

Durch diese Gleichung; wird die Besiehung «wischen der Volumenändemiig und dejsr WideratawtsämeleEmci im biol©fi»o5ien Segment fee$qhrie.beiu Di<a Borqhflusslai.atms in Oimensionen Voluffietsrisclier/ Einlieltea J@ loiteinheit "kmrn dbsf«h Mulfeiplikation. d;er- .VötemeiiänderOng 3© Herst^kfe pit, der der Hera takt© 3m geiteiabelt bestinrat^VtEeten^ Me

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der Herztakte je Zeiteinheit wird als Pulsfrequenz IL bezeichnet.· Für die Zeiteinheit von einer Minute wird daher folgende Bezielmng erhalten:

ÄV/ndn

• Pt² X Il

^XHR

OL² ^HR ^AR

Die letzte Beziehung ist ein Ausdruck für die hydraulische Durchflussleistung, der nur bekannte Faktoren bzw. durch die Ausgangssignale des Impedanzplethysraographen zur Verfügung gestellte Grossen enthält.

Die auf den Ausgangssignalen des Impedanzplethysraographen (Fig. 1) beruhenden Berechnungen basieren auf dem Prinzip, dass der Mittelwert des in Fig. 2 gezeigten Signals 47 dem Blutdurchfluss je Her ζ takt proportional ist. Das Plethysinographausgangssignalo das der v.'iderStandsabweichung des biologischen Segments proportional ist,Ar/R_qi dient als Eingangssignal für den Gleichstromabgleicher 16 (Fig. 1), der die Nullinie des Signals auf den Fuss des .Signals einstellt, so dass im-Effekt eine pulsierende Gleichspannung und keine um einen Nullwert schwingende Wechselspannung erhalten wird. Die so erhaltene pulsierende Gleichspannung im Schaltkreis 17 gemittelt, wobai eine der Grosse

proportionale Änalogspannung erhalten wird. Der Puffer 18 dient dazu, die Ladung des den Mittelwert bildenden

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Schaltkreises 17 durch die Folgestufen der Rechenschaltung zu verhindern.

Das vom Plsthysmographen 12 gelieferte nach der Zeit abgeleitete Widerstandsabweichungssignal wird auf einen monostabilen Multivibrator 22 gegeben,, der Rechteckimpulse mit vorgegebener Impulsbreite für jede Auslösung liefert. Der Multivibrator 22 wird je Herztakt einmal gesetzt. Die Frequenz der den Multivibrator 22 verlassenden Rechteckimpulse ist also mit der Pulsfrequenz H₀ identisch. In der Mittelwert— schaltung 23 wird die Impulsfrequenz gemittelt und eine der Pulsfrequenz HL direkt proportionale Analoge Gleichspannung erzeugte Der Puffer 24 dient der Verhinderung einer Aufladung des den Mittelwert bildenden Kreises 23 durch folgende Stufen des Computers 13» Die beiden so hergestellten Gleichspannungen, die der relativen Widerstandsänderung und der Pulsfrequenz direkt proportional sind, werden im Multiplizierwerk 19 multiplizierte Das Ausgangs- , signal des Multiplizierwerks 1$ entspricht der Grosse /iRIL/R-. Im Konstantenmultiplikationswerk 34 wird di© vom Multipli™ kationswerk 19 gelieferte Spannung um einen Faktor,, der sich aus den elektrischen Charakteristiken des biologischen Segments und der Anordnung der Elektrodenpaare bestimmt, verstärkt, und zwar in diesem Ausführungsbeispiel tarn einen

Faktor, der der Grosse §L proportional ist, so dass die am Eingang des Multiplxkationswerkes 35 auftretende Ein-

gangsspannung dem Wert ( gL ώ RH_n)/R_rt entspricht. Das Leitfähigkeitssignal 1/R_Q vom Plethysmographen 12 wird hinsichtlich der Vorspannung und des Skalenfaktors am Abgleicher justiert bzw. korrigiert und ebenfalls auf das Multiplika-?· tionswerk 35 gegeben. Das Ausgangssignal des Multiplllcatipns-

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Werkes 35 entspricht also der Grosse ( Qh /^RHL)/RL . Dieser Ausdruck entspricht der zuvor abgeleiteten drösse Δ V/min, also dem hydraulischen Durchflussvolumen durch das biologische Segment je Zeiteinheit. .

Die im Computerzusatz - erhaltenen Daten werden zur Charakterisierung der Segmentdurchflussleistung in zwei Formen dargestellt. Anhand eines Skalenfaktorverstärkers 37 können absolute Durchflussleistungen in volumetrischen Einheiten je Zeiteinheit für Wadensegmente auf dem Anzeigegerät 46 dargestellt werden. Die Eichung kann beispi eis v/eise in ml/min erfolgen. Für diese Anzeige wird der Kontakt 43 des Schalters S2 auf den Kontakt 40 gestellt.

Ausserdem wird das Ausgangssic?nal des Multiplikationswerkes 35 auf ein Konstantenmultiplikationswerk 41 gegeben, dessen Ausgang in diesem Ausführungsbeispiel lOO/V entspricht. Beim Umstellen des Kontaktes 43 auf den Kontakt 42 des Schalters S2 zeigt das Anzeigegerät 46 normierte Durchflussleistungen in volumetrischen Einheitsn je Zeiteinheit je volumetrischer Einheit des biologischen Segmentes an. Eine Eichung kann beispielsweise in ml/min/100 ml erfolgen.

Für die Vermessung von Thoraxsegmenten mit Hilfe des PIethysmographen 12 wurde empirisch eine Spezialaufbereitung der Daten ermittelt und verifiziert. Da? Volumen des Thoraxsegmentes kann wie folgt ausgedrückt werden:

V=C, L²A₀

Unter Verwendung des vorstehend abgelei*. s-en Ausdrucks für die hydraulische Durchflussleistung e::h"41i. man folgende Beziehungen:

AV/min = . pArH_r = pL²ARH_R100 = 100ARH_R V/100

—5
R_ft ²V/100 R ²pL²/R

Man erkennt, dass das Ausgangssignal de.? ! ultiplikationswerkes 19 dem letzten Ausdruck entspricht und von diesem

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lediglich durch den Faktor lOO abweicht. Aus diesem Grund wird das vom Multiplikationswerk 19 auf das Konstantenmultiplikationswerk 25 gelangende Signal um den Faktor 100 verstärkt, so dass eine normierte Thoraxdurchflussleistung erhalten wird, die direkt auf einem Thoraxdurchflussleistungsanzeigegerät 31 angezeigt werden kann. Die Konstante bzw. der Paktor 1OO ist im Rahmen dieses Beispiels darauf zurückzuführen, dass die normierte Durchflussleistung in ml je Minute je 100 ml Thoraxsegment ausgedrückt wird.

Es ist zu beachten, dass die volumetrische Segmentmessung für die Wadensegmentdaten geometrisch durchgeführt werden muss. Nach einmaligem .Erhalt dieser 'Daten kann die. Justierung für die Anzeige der normierten Durchflussleistungen am Anzeigegerät 46 für die Wadensegmentdurchflussleistungen von Hand durch Einstellen des Konsifantenmultiplikationswerkes 41 erfolgen. Die Anzeige der normierten Thoraxdurchflussleistung am Anzeigegerät 31 ist dagegen einfacher zu erhalten. Da aufgrund empirischer Untersuchungen die Thoraxvolumensegmente der Grosse ς L /R_n entsprechen, erfördert die Darstellung normierter Thoraxdurchflussleistungen keine geometrische Vermessung des Thoraxsegrnentvolumens mit anschliessender manueller Justierung,,

Der Computerzusatz für die Verwendung in Verbindung mit einem Impedanzplethysmographen dient also der Gewinnung wertvoller klinischer Daten hinsichtlich des volumetrisehen Blutflusses, der Änderungen des Blutdurchflussvolumens und venöser Abflusshinderungen'o Die Messungen verletzen das untersuchte ■ biologische Segment während der Beobachtung nicht und liefern sowohl absolute als auch normierte Durchflussleistungsdaten für das jeweils vermessene Segmente Die normierten Durchflussleistungsdaten bieten vor allem den zusätzlichen Vorteil, dass sie für verschiedene Patienten klinisch vergleichbare

Werte darstellen.

Claims

Patentansprüche

1.' Durchflussleistungscomputerzusatz für einen Impedanzplethysmographen mit Strom- und Spannungselektroden zum.Anlegen an ein biologisches Segment für die Erzeugung von Messwertsignalen, insbesondere auch von Messwertsignalen für die Gewebeleitfähigkeit des entsprechenden Segments," . von Signalen, die eine Abweichung vom Grundwiderstand des Segments wiedergeben, und eines Signals, das die Ableitung dieser Abweichung nach der Zeit darstellt, gekennzeichne, t durch Mittel zum Mitteln des Abweichungssignals, zum Mitteln des Ableitungssignals, zur Bildung·eines Produktes der beiden Mittelwartsignale, zum Multiplizieren dieses ,Produktes mit einem Signal, dessen Betrag durch die elektrischen Charakteristiken des Segments und die Elektrodenanordnung bestimmt ist, und zum Multiplizieren des so erhaltenen Produktes mit dian Gewebeleitfähigkeitssignal, wobei ein Ausgangssignal erhalten wird, das der volumetrischen Blutdurchflussleistung im bzw« durch das Segment entspricht.

2. Computerzusatz nach Anspruch 1,dadurch gekenn zeichnet, dass die Mittel zur Mittelwertbildung des Abweichungssignals einen Gleichstromabgleicher enthalten, der das der Abweichung proportionale Signal aufnimmt und eine vorspannungsfreie pulsierende Gleichspannung liefert, und eine mittelwertbildende Widerstands-

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Kapazitäts-Schaltung zur Aufnahme, der pulsierenden Gleichspannung und zur Abgabe einer dem Mittelwert der Abweichung proportionalen Gleichspannung enthalten.

3. Computerzusatz nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Ableitung nach der Zeit der Widerstandsänderung darstellende Signal in Form von Impulsen vorliegt, die mit der Herzfrequenz bzw. mit der Pulsfrequenz synchron sind, mit der das Blut im biologischen Segment pulsiert, und dass die Mittel zum Mitteln dieses Gradientensignals einen monostabilen Multivibrator ent- · halten, die das Gradientensignal aufnehmen und je Impuls einen RechteckirapuJ-s erzeugen, und eine mittelwertbildende Schaltung auf der Basis Widerstand/Kapazität enthalten, der die Rechteckimpulse aufnimmt und eine der Herzfrequenz bzw. der Pulsfrequenz proportional-' Gleichspannung erzeugt.

4. Computerzusatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichne, t, dass er Mittel zum Justieren des der Gewebeleitfähigkeit proportionalen Signals zur Einführung einer Vorspannungskorrektur und einer Skalenfaktorkorrektur vor der Bildung des Produktes aus dem Leitfähigkeitssignal und dem Produkt der beiden Abweichungssignale enthält.

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5. Computer zus atz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ge !kennzeichnet durch einen Skalenfaktor= verstärker und- eine Durchflussleistungsanzeigevorrichtung zur direkten Anzeige der Durchflussleistung in den Einheiten Volumen pro Zeitinkremento

6. Computer zusatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Konstantenmul- · tiplikationswerk und eine Durchflussleistungsanzeigevorrichtung zur Anzeige der normierten Burchflussleistung in Einheiten der Durchflussleistung je volume- . trischer Gewebeeinheit des biologischen Segmentes«

7. Durchflussleistungscomputerzusatz für einen Impedanz— plethysmographen mit Stromelelctroden und Spannungselektroden zum Anlegen an ein ThoraKsegment und zur Erzeugung von Kessdaten, die unter anderem ein Signal, das die Abweichung vom Grundwiderstand des Segmentes

darstellt, und ein Signal einschliessen, das die Knderungsgeschwxndigkeit dieser Abweichung, also die . Ableitung dieser Abweichung nach der Zeit," darstellt, gekennzeichnet durch Mittel zum Mitteln des Abweichungssignals, durch Mittel zum Mitteln des Gradientensignals, durch Kittel zum Erzeugen eines Produktes' aus diesen beiden -Mittelwertsignalers und durch Mittel zum Multiplizieren des so erhaltenen Produktes mit einem konstanten Paktor,, ü®z sich durch

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die Volumeneinheit des Thoraxsegmentes bestimmt, wobei das so als Produkt erzeugte Ausgangssignal die Durchflussleistung je Volumeneinheit des Thoraxsegmentes abbildet.

8. Verfahren zur Bestimmung der hydraulischen Durchflussleistung von Körperflüssigkeiten durch ein biologisches Segment, dadurch gekennzeichnet,, dass man ein erstes Strom/Spannungs-Elektrodenpaar und ein zweites Strom/Spannungs-Elektrodenpaar an die gegenüberliegenden Enden des biologischen Segmentes anlegt, dass man die ersten und zweiten Strom- und Spaimungselektrodenpaare mit einem Xmpedanzplethysmographen verbindet, dass taan im Plethysmographen Signale erzeugt, die mit der Abweichung Vom Grundwiderstand de3 biologischen Segments und mit der Gewebeleitfähigkeit in diesem Segment in Beziehung stehen, dass man diese Abweichungssignale mittelt, dass man die erhaltenen Mittelwertsignale zur Erzeugung eines Produktsignals multipliziert, dass man dieses Produktsignal mit dem Gewebeleitfäh'igkeitssignal und einem Faktor multipliziert, der sich aus den elektrischen Charakteristiken des biologischen Segmentes und aus der Anordnung der ersten und zweiten Elektrodenpaare ergibt, wobei man ein Ausgangssignal

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erhält, das ein Mass für das hydraulische Durchfluss- ·***". ■ · ■ ■.

volumen durch das biologische Segment je Zeiteinheit

9. Verfahren zur Bestimmung der hydraulischen Durchflussleistung von Körperflüssigkeiten durch ein Thoraxsegment, dadurch gekennzeichnet, ,dass man ein erstes Strom- und Spannungselektrodenpaar und ein zweites Strom- und Spannungselektrodenpaar an den gegenüberliegenden Enden des Thoraxsegmentes anlegt, dass^nan diese Elektrodenpaare mit einem Impedanzplethysmographen verbindet, dass man im Plethysmographen Signale erzeugt, die mit der Abweichung vom Grund-

widerstand in- Verbindung stehen, die die zeitliche Ableitung dieser Abweichung wiedergeben und die mit der Gewebeleitfähigkeit im Segment in Verbindung stehen, . dass man das Abweichungssignal mitfielt, dass man das zeitlich abgeleitete Signal mittelt, dass man die Mittelwertsignale des Abweichungssignals und des zeitlich -abgeleiteten Abweichungssignals miteinander multipliziert und dass man so ein Ausgangssignal erzeugt, das ein Mass für die hydraulische Durchflussleistung durch das Thoraxsegment je Volumeneinheit des Thoraxsegmentes ist.

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ΙΟ. Verfahren zur Bestimmung der Blutdurchflussleistung durch 'ein biologisches Segment unter Verwendung von Signalen, die der Abweichung vom Grundwiderstand des Segmentes, der zeitlichen Ableitung dieser Abweichung und dem Gewebewiderstand des Segmentes proportional sind, dass man das von einem Impedanzplethysmographen erhaltene Abweichungssignal und seine zeitliche Ableitung mittelt, dass man die so erhaltenen Kittelwertsignale miteinander multipliziert, dass man dieses Produkt mit dem Gewebeleitfähiglceitssignal multipliziert und so ein Signal erhält, das ein Mass für denhydraulischen Durchfluss durch das Segment ist, dass man dieses Durchflussignal mit einem Faktor beaufschlagt, der sich aus den elektrischen Eigenschaften des biologischen Segmentes und der Anordnung der ersten und zweiten Elektrodenpaare ableitet, und dass man dadurch ein Ausgangssignal erzeugt, das ein Mass für das hydraulische Durchflussvolumen durch das biologische Segment je Zeiteinheit ist.

11. Ein Durchflussleistungscomputerzusatz für einen Impedanzplethysmographen mit Strom- und Spannungselektroden zum Anlegen an ein biologisches Segment, das durch Herzpumpleistung mit Blut versorgt wird, wobei der Plethysmograph mit Ausgangsanschlüssen versehen ist, die Signale zur Darstellung der Gewebelei tfähigkeit des Segmentes, zur Darstellung der

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Abweichung vom Grundwiderstand des Segmentes und der Herzschlagfrequenz liefert, dadurch gekennzeichnet , dass der Zusatz Mittel zur Erzeugung eines Produktes des Abweichungssignals und des Herzschlagfrequenzsignals und Mittel zum Multiplizieren dieses Produktes mit dem Gewebeleitfähigkeitssignal enthält„ wodurch man ein Ausgangssignal erzeugt„ das ein Mass für die volumetrische Blutdurchflussleistung durch das biologische Segment ist.

12ο Verfahren zur Bestimmung der hydraulischen Durchflussleistung von Körperflüssigkeiten durch ein biologisches Segment, das mit Blut im Pulstakt des Herzschlags versorgt wird* dadurch gekennzeichnet , dass man ein erstes Strom- und Spannungselektrodenpaar und ein zweites Strom- und Spannungselektrodenpaar an den entgegengesetzten Enden des biologischen Segmentes anlegt, dass man die Elektrodenpaare mit einem Impedanzplethysmographen verbindet, dass man im Plethysmographen Signale erzeugt, die mit der Abweichung vom Grundwiderstand des biologischen Segmentes aufgrund der Herzschlagfrequenz' in Beziehung stehen, dass man weiterhin Signale erzeugt, die mit der Ge-» webeleitfähigkeit in dem biologischen Segment in Beziehung stehen, dass man das Abweiclitmgssignal mit

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dem ebenfalls erzeugten Herzschlagfrequenzsignal zu einem Produktsignal multipliziert, dass man das so erhaltene Produktsignal mit dem Signal für die Gewebeleitfähigkeit multipliziert und dass man so ein Ausgangssignal erzeugt,, das ein Mass für das hydraulische Durchflussvolumen durch das biologische Segment: je Zeiteinheit ist.

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