DE2534408A1

DE2534408A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung von aenderungen der kontraktionskraft des herzens

Info

Publication number: DE2534408A1
Application number: DE19752534408
Authority: DE
Inventors: Dale Michael Jackson; Irving Pugh
Original assignee: Fisons Ltd
Current assignee: Fisons Ltd
Priority date: 1974-08-07
Filing date: 1975-08-01
Publication date: 1976-02-26
Also published as: FR2281093A1

Description

PATENTANWÄLTE 2 5 3 A 4-O 8

Dipl,!ng. P. WlRTH · Dr. V. SCH MI ED-KOWARZIK Dlpl.-Ing. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

281134 β FRANKFURTAM MAIN

TELEFON (061» _287oj4 GB. ESCHENHEIMER STHASSE 39

31. Juli 1975 - ^{Caoe 1887}

Pisons Limited

9 Grosvenor Street

London, England

Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Änderungen der Kontraktionskraft des Herzens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von Änderungen der Kontraktionskraft des Herzens.

Es sind "bereits Verfahren zur Messung der verschiedenen Herzfunktionen beschrieben. Es gibt jedoch gegenwärtig kein einfaches und genaues Messverfahren für die Änderungen der Kontraktionskraft des Herzens bei Mensch oder Tier-, ohne dass ein Katheter in das Herz eingeführt werden muss.

Erfindungsgemäss wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die in einer Kombination einer Einrichtung für den Nachweis einer besonderen Phase A des Herzschlages umfasst, eine Einrichtung für den Nachweis einer besonderen Phase B des Pulsschlages in einem Körperteil, der vom Herzen verschieden ist, und eine Einrichtung zum Kessen den Zeitunterschiedes zwischen der Phase A und der Phase B.

Die Phase A kann jede genau definierte und identifizierbare Phase des Herzschlages sein. Bevorzugt wird jedoch das Einsetzen der

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ventrikulären Kontraktion als Phase A. Die Phase A kann durch Einrichtungen gerassen werden, die auf jede elektrische oder mechanische Änderung ansprechen, die mit der bestimmten Phase des Herzschlages einhergeht (beispielsweise ventrikuläre Kontraktion). Die elektrische oder mechanische Änderung ist vorzugsweise dergestalt, dass sie an der Hautoberfläche nachgewiesen werden kann. Bevorzugt v/ird ein Elektrokardiograph (ECG-). In einem Elektrokardiograph wird das Einsetzen der ventrikulären Kontraktion in geeigneter Weise durch den QRS-Komplex der Leitung 11 angezeigt.

Die Phase B wird am einfachsten in einer Hauptarterie gemessen, vorzugsweise einer Hauptarterie, deren Puls an der Hautoberfläche gemessen werden kann, beispielsweise die Femoral-Karotis- oder Radialarterie.

Wird die Phase B in einer Arterie gemessen, so kann sie in einfacher Weise als das Einsetzen oder ein anderer charakteristischer Teil der Druckimpulswelle in der Arterie gemessen werden. Die Druckwelle kann durch direkte Mittel gemessen werden, beispielsweise über Arterienkanülen und mittels eines Druckwandlers. Andere Methoden zum Nachweis der Druckwelle sind ein Fo to zell en-Auf nehmer, ein Mikrophon, ein Schwingungswandler oder ein Spannungs-Dehnungsmesser-vVandler.

Die Einrichtung zum Messen der Zeit zwischen den Phasen A und B können herkömmlich sein, oder es wird eine wiederholte und häufige Zeitmessung in der Grössenordnung zwischen O bis 999 Millisekunden verwendet. Bevorzugt wird hierfür eine elektronische Schaltung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, au3 dem sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Die Zeichnung zeigt ein Diagramm mit einer Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung. Die Phase A wird dabei durch einen Elektrokardiograph (ECG) und die Phase B durch eine elektrische Schaltung gemessen, die mit dem Druckimpuls

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in einer Arterie verbunden ist.

Es wird "bevorzugt, wenn das EGG und die elektrische Schaltung, die-mit dem Druckimpuls verbunden ist, einen Ausgang im Bereich zwischen 50 mV bis 2 Volt haben. Die Ausgänge werden beide mit Verstärkern verbunden, so dass an deren Impulsen Rechteckimpulse anstehen. Diese Rechteckimpulse werden verwendet, um eine bistabile Schaltung zu triggern, die eine Ladungsspannung von einem Zeitgebertor ableitet, so dass die Zeitgeberimpulse zu einer Zähleinrichtung gelangen können. Der Zeitgebor kann auf jede geeignete frequenz eingestellt sein» Es wird bevorzugt, einen Zeitgeber zu verwenden, der bei einer Frequenz von 1 MIz läuft (d.h. jeder Zählimpuls des Zählers entspricht einer msec*). Die bistabile Einrichtung wird vom SOG—Impuls gestartet und von Druckimpuls gestoppt. Der Zähler misst also die Zeitdifferenz zv/iechen dem ECG-Impuls und dem Druckwellenimpuls.

Im Betrieb und unter weiterer Bezugnahme auf das Blockdiagrasun v/erden das ECG-Signal und das Drucksignal durch einen, zweistufigen Transistorverstärker verstärkt und der Ausgang durch einen Kondensator gefiltert (Pos. 1 und 2 des Blockdiagramms). Die verstärkten Signale werden dann einem Schmitt-Trigger 3 bzw. 4 zugeführt. Der Schmitt-Trigger erzeugt einen negativen Äechteckimpuls für jedes Eingangssignal über der Ansprechechwelle des Schmitt-Triggers. Der Trigger-Impuls des ECG wird einer monostabilen Schaltung 5 zugeführt. Dieser logische "O"-Impuls bewirkt, dass die monostabile Schaltung einen logischen "1"-Impuls einer Breite von 10/usec am Ausgang erzeugt, wodurch der Dekadenzähler 10 auf null gesetzt wird. Der logische ¹¹O"-Impuls des ECG wird auch einer bistabilen Kontrollschaltung 6 zugeführt. Diese bistabile Kontrollschaltung und ein logischer "1"-Impuls wird einem Zeitgebertor 7 zugeführt, wodurch die Ilillisekundenimpulse eines Zeitgebers 8 durch das Tor 7 zum Zähler 10 gehen können. Der Zähler 10 hat beispielsweise 3 Stufen, eine für Einheiten, nachgeschaltet eine Stufe für Zehner und wiederum nachgcschaltet eine dritte Stufe für ,Hunderter.

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Der logische "0"-Impuls der Druckwelle vom Schmitt-Trigger 4 wird dem anderen Eingang der "bistabilen Kontrollschaltung 6 zugeführt, wodurch diese in ihre logische "O"-Lage zurückgeschaltet wird. Dieser logische "O"-Impuls bewirkt, dass das Zeitgebertor schliesst und stoppt die Impulse vom Zeitgeber-Generator, so dass diese nicht mehr zum Dekadenzähler 10 gelangen. Der logische "0"-Impuls der Druckwelle ?;ird auch einer monostabilen Schaltung 9 zugeführt. Die Breite des Ausgangsimpulses dieser monostabilen Schaltung ist einstellbar (0 Seirunden). Der Impuls wird dem Eingang des ECG- Schmitt-Triggers 3 zugeführt. Der logische "0"-Impuls verhindert, dass weitere ECG-Signalimpulse die bistabile Kontrolleinheit 6 erreichen und diese zurückstellen, wodurch die Zählfolge' gestartet würde. Es v/ird also eine vorhergehende Zählung an den digitalen An-,Zeigegeräten gehalten^ bis der laonostabile Impuls in seine logische "1"-Position zurückkehrt, wodurch der ECG-Impuls den Schmitt-Trigger triggern kann und ein neuer Zählzyklus beginnen kann. Eine visuelle Darstellung der ECG- und Druckwellen-Impulse v/ird über Licht aussendende Dioden (LED-Dioden) erreicht. Diese Anzeige gibt ein einfaches Verfahren zum Überprüfen, dass die Eingangsniveaus ausreichen, um die Schmitt-Trigger zu betreiben.

Es können auch andere Anzeigen verwendet werden, beispielsweise automatische Wiedergabe auf Papier oder Υ/i.edergabe auf einer Kathodenstrahlröhre. Alternativ kann der Ausgang der Schaltung mit einer Einrichtung verbunden werden, die Alarm gibt, wenn die Zeit zwischen den Phasen A und B nicht mehr innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt.

Erfindungsgemäss v/ird auch ein Verfahren zur Messing von Änderungen der Kontraktionskraft des Herzens von Mensch oder Tier vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine besondere Phase A des Herzschlages nachgewiesen v/ird, dass eine besondere Phase B des Blutimpulses in einem Körperteil, der nicht das Herz ist, nachgewiesen wird, und dass die Zeit zwischen den Phasen A und B gemessen wird, ilnderungen in der Zeit zeigen

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Änderungen in der Kontraktionskraft des Herzens an.

Die,Erfindung wird des v/eiteren in nicht beschränkender Weise durch ein Beispiel beschrieben.

BEISPIEL

I.Iännliche und weibliche, 9 Ms 12 kg schwere Hunde wurden mit Pentobarbiton anästhetisiert, und zwar 30 mg/kg i.v. (Sagatal), intubiert und künstlich mit einer Atmungs-

pumpe Palmer "Ideal" beatmet. Die rechte externe Jugular-Vene wurde freigelegt und eine Kanüle eingeführt. Ede Kanüle wurde bis zur Vorkammer (Precava) eingeführt. Die Kanüle wurde für die Verabreichung von Erogen verwendet. Die Femoral-Arterie wurde mit einer Kanüle versehen und der Arteriendruck wurde unter Verwendung eines Druckwandlers (Consolidated Electronics Typ 4-326-4212) gemessen. Der linke ventrikuläre Druck wurde durch direkte Punktur der linken Ventrikel erhalten. Ein Druckwandler (Consolidated Electronics Typ 4-326-4212) v/urde verwendet, um den Druck aufzuzeichnen. Die erste zeitliche Ableitung des linken ventrikularen Drucks (dp/dt) wurde unter Verwendung eines abgewandelten Devices Differentiator (Typ 3640) erhalten.

Die Leitung· 11 des ECG v/urde auch aufgezeichnet. Unter Verwendung abgewandelter Schmitt-Trigger v/urde ein elektronisches Zeitgerät (Digitalzähler Typ TSA 6636/3 Venner Electronics Limited) durch das Einsetzen des QRS-Komplexes des SCG- eingeschaltet, und ausgeschaltet durch das Einsetzen des femoralen ruckimpulses. Dadurch wurde t^ in Millisekunden gemessen.

Die Wirkungen verschiedener Drogen auf dp/dt max, Herzrate, arterieller Blutdruck und t* wurden be stimmt. S¹Ur jede Droge wurde deren Wirkung bezogen auf die Dosis erhalten.

Die Ergebnisse wurden aus den Untersuchungen von 12 Hunden erhalten. In jedem Fall, wobei dp/dt max anstieg, fiel t- ab

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und umgekehrt: Wenn dp/dt max fiel, so wuchs t-,.

Dies kann durch die folgende!.Funktion wiedergegeben v/erden:

-^ max. c*- - t₁

Es wurde gefunden, dass die Änderungen in dp/dt max mit den Änderungen in t- bei allen Drogen korrelierten. Die Korrelationen waren statistisch hoch^,signifikant und die Neigungen in den Regressionslinien waren für jede Droge ähnlich.

Eine weitere Analyse der Ergebnisse zeigte, dass bei Änderungen von dp/dt max bis 4000 mmHg/sec eine gegebene Änderung in dp/dt .max in mmHg/sec proportional zu einer gegebenen Änderung in t^ in Millisekunden war, unabhängig vom verwendeten Mittel, um die Änderung zu bewirken und unabhängig von der Richtung der Änderung.

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Claims

Fisons Limited

31. Juli 1975
Gu/ Ar

Patent- "bzw. Schutzansprüche

Vorrichtung zum Messen von Änderungen der Kontraktionskraft des Herzens "bei Llensch oder Tier, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Nachweis einer spezifischen Phase A ' des Herzschlages vorgesehen ist, eine Einrichtung zum nachweis einer spezifischen Phase B des Blutimpulses in einem Körperteil, der nicht das Herz ist, und eine Einrichtung zum 3:iessen des Zeitunterschiedes zwischen den Phasen A und B.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Nachweis der spezifischen Phase A kein Katheter ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Nachweis der spezifischen Phase A eine Einrichtung zum Nachweis des Einsetzens der ventrikularen Kontraktion ist.
4. 3fDrj?ichtun> nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Nachweis der spezifischen Phase A ein Elektrokardiograph ist.
5. Vorrichtung.nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Nachweis der spezifischen Phase B eine Einrichtung zum Nachweis des Pulses in einer Hauptarterie ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5_t dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Nachweis der Phase B eine Einrichtung zum Nachweis des Blutpulses in einer Hauptarterie ist, wobei der Blutpuls an der Hautoberfläche gemessen werden kann»

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7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum nachweis der spezifischen i/hase B ein Druckwandler ist, ein Fotozellenaufnehmenr, ein j'ikrophon, ein Schwingungswandler oder ein Spannungsmesser (Dehnungs-

■ messer).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekenn-

' zeichnet, dass die Einrichtung zum Messen des Zeitunterschiedes zwischen den Phasen A und 13 eine elektrische Zeitmessschaltung ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Wessen der Zeitdifferenz zwischen den Phasen A und B einen Zeitgeber umfasst, der Impulse erzeugt, sowie ein Zßitgebertor, welches durch eine Schaltung zum nachweis der Phase A geöffnet und durch eine Schaltung zum Nachweis der Phase B geschlossen wird, und durch eine Einrichtung zum Zählen der Impulse, die das Zeitgebertor passiert haben.
10. Verfahren zum Messen von Änderungen der Kontraktionskraft des Herzens bei Mensch oder Tier, dadurch gekennzeichnet, dass eine spezifische Phase A des Herzschlages ohne Einführung eines Katheters gemessen wird, dass eine spezifische Phase B des Blutpulses in einem Teil des Körpers, der verschieden vom Herz ist, gemessen wird, und dass die Zeit zwischen den Phasen A und B gemessen wird.

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