DE2737709B2 - Anordnung und Verfahren zur Transcutanen Bestimmung der Perfusionseffizienz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur transcutanen Bestimmung der Perfusionseffizienz in mit Blut versorgtem Gewebe, bestehend aus einem Meßkopf zur Messung der Konzentration einer durch Perfusion transportierten Substanz innerhalb einer Anordnung zur Bestimmung der Perfusion.

Bei Anordnungen der beschriebenen Art ist es häufig erforderlich, den maximalen Grenzfal! der Perfusionseffizient, also den Fall festzustellen, in dem die arterielle und die transcutane Konzentration des zu messenden Indikators übereinstimmen.

Ist nämlich die Versorgung des durch Kapillaren versorgten Gewebes mit der Indikatorsubstanz so gering, daß sich kein perfusionsunabhängiges Indikatorfeld ausbildet, dann ist auch die transcutane Messung der arteriellen Konzentration des Indikators nicht mehr möglich, weil nur noch ein Teil der Indikatorkonzentration die Oberfläche erreicht.

Ein solcher kritischer Fall ist meßtechnisch dadurch festzustellen, daß bei Perfusionsänderungen gleichzeitig auch parallele Änderungen der Indikatorkonzentration transcutan angezeigt werden.

Im minimalen Grenzfall hingegen verschwindet die Perfusion, während im maximalen Grenzfall die Indikatorkonzentration unabhäng von der Perfusion ist.

Eine Perfusionseffizienz unterhalb des maximalen Grenzfalls ist auch pathophysiologisch bedeutungsvoll.

Nachdem nun die Anordnung der beschriebenen Art häufig bei der Intensivüberwachung von Patienten eingesetzt wird, ist es, insbesondere bei langen überwachungszeiien, beschwerlich, die Perfusionseffi-/ienz direkt zu beobachten, da ja nur Änderungen, und zwar parallele Änderungen der beiden die Perfusionseffizienz bestimmenden Parameter, kritische Zustände signalisieren und deshalb Gegenmaßnahmen auslösen sollten.

Es besteht somit die Aufgabe, eine Anordnung zu schaffen, die es ermöglicht, den meßtechnisch kritischen Fall des perfusionsabhängigen Indikatorfeldes zu erkennen, so daß meßtechnische oder klinische Gegenmaßnahmen eingeleitet werden könnea Erfindungsgemäß sind deshalb die vom Meßkopf zur Messung der Perfusion und vom Meßkopf zur Bestimmung der Konzentration ausgehenden Signale einem die Signaländeruiig feststellenden elektronischen Prozessor zugeführt, der einen Alarmgeber auslöst, wenn die zeitliche Signaländerung eine dem Prozessor vorgegebene Änderungsgrendze übersteigt

Der Vorteil der Anordnung besteht darin, daß nunmehr die individuelle Überwachung eines Patienten vereinfacht ist, ohne daß kritische Zustände der Gesamtversorgung übersehen werden und daß auch in den Fällen, in denen beispielsweise Sauerstoff experimentell gemessen werden soll, eine 'Kontrolle darüber möglich ist, üb die physiologischen Deningungen zur Durchführung einer transcutanen Messung der arteriellen Indikatorkonzentration gegeben sind.
In einer besonders einfachen Ausführung der Erfindung weist der elektronische Prozessor einen Funktionsverstärker auf, der aus dem Perfusionssignal und dem Konzentrationssignal ein Produkt bildet, wobei der Ausgang des Funktionsverstärkers durch einen ersten Taktgeber auf zwei, um 180° phasenverschoben angesteuerte Speicher geschaltet wird, deren Ausgänge über einen Komparator mit einem Schwellenwertschalter verbunden sind, der den Alarmgeber schaltet

In dieser einfachen Ausführung gibt die Anordnung nach der Erfindung eine grobe Kontrolle der Perfusionseffizienz. Sie schaltet aber bereits dann auf Alarm, wenn eine starke Änderung nur eines der Parameter erfolgt, was aber meist noch keinen kritischen Zustand darstellt.

Zur Erhöhung der Schaltgenauigkeit weist deshalb der Prozessor je einen Kanal für die die Perfusionseffizien_ bestimmenden Meßgrößen auf, in denen der zeitliche Differenzquotient der Meßgröße bestimmbar ist, wobei der dem Vorzeichen des Differenaenquotienten entsprechende Schaltzustand aus den beiden Kanälen je einem UND-Gatter zugeführt ist, deren Ausgänge über ein ODER-Gatter auf den Alarmgeber wirken.

Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß jetzt nur noch bei parallelen Änderungen der beiden Meßgrößen Alarm ausgelöst wird.

In Weiterentwicklung der Erfindung weist der Perfusionskanal und der Konzentrationskanal je einen einste^!lbaren Verstärker auf, dessen Ausgang mit einem von einem nach der Frequenz einstellbaren zweiten Taktgeber gesteuerten Integrator verbunden ist, daß der Ausgang des Schwellenwertschalters mit einem getakteten Analog/Digitalwandler verbunden ist, dessen nach der Frequenz einstellbarer dritter Taktgeber mit der vollen Ai oeitsfrequenz den Analog/Digitalwandler mit dem Schwellenwertschalter verbindet, der mit der halben Arbeitsfrequenz einen ersten Speicher und mit der halben, um 180" phasenverschobenen Arbeitsfrequenz einen zweiten Speicher mit dem Ausgang des Analog/Digitalwandlers verbindet, daß ein Komparator mit dem Ausgang des ersten und zweiten Speichers verbunden ist, daß der Ausgang des (Comparators sowohl für negatives als auch für positives Vorzeichen jedes der beiden Kanäle mit jeweils einem

der beiden UND-Gatter verbunden ist.

In dieser Fortbildung der Erfindung ist vor allem eine Optimierung des Signal-Rauschverhältnisses für die Schaltung vermittels der Einstellung des zweiten Taktgebers möglich.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich dadurch, daß zwischen den Ausgängen des !Comparators und den Eingängen der UND-Gatter monostabile Vibratoren mit einstellbarer Schaltzeit vorgesehen sind, weil dadurch Verzögerungen bei Änderungen der Meßsigna- \p ausgeglichen werden können.

Eine andere Weiterentwicklung der Erfindung, bei der der Nullausgang des !Comparators des Perfusionskanals und der Minusausgang des Komparators des Perfusionskanals über ein weiteres UND-Gatter mit dem ODER-Gatter verbunden sind, hat besonders dann Bedeutung, wenn die Sauerstoffversorgung bei voller Perfusion, beispielsweise durch Störungen im kleinen Kreislauf, nicht mehr aufrechterhalten werden kann.

Weiterhin ist es von Vorieii, wenn zwischen dem ODER-Gatter und dem Alarmgeber ein Integrator angeordnet ist, weil dadurch zu frühe Alarmauslösungen, insbesondere bei normalen Anpassungsschwankungen, beispielsweise bei physiologischen Experimenten, vermieden werden können.

Ein einfaches Verfahren zur Erzeugung von Perfusionsänderungen besteht darin, daß die Perfusionsmeßsonde mit einem Druck von mindestens 1 g/cm² auf das Gewebe aufgepreßt ist.

Dieser Druck kann durch ein wärmeisoliertes Gewicht oder durch Federn oder durch einen anderen Druckgeber erzeugt werden. Dabei werden die Kapillaren abgepreßt und somit die Perfusion verringert oder unterbunden.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Druck entweder durch einen hydraulisch oder auch durch einen durch Gasdruck betätigbaren Druckgeber aufbringbar ist, weil dadurch eine selbsttätige Steuerung von induzierten Perfusionsänderungen, beispielsweise durch eine von einem vierten Taktgeber getaktete Pumpe ermöglicht ist. Dadurch ist eine periodische Kontrolle des Gesamtversorgungsstatus bei Patienten sehr vereinfacht.

Eine weitere Verbesserung der Anordnung läßt sich dadurch erreichen, daß ein fünfter Taktgeber die Temperatur der Perfusionsmeßsonde abwechselnd auf die Temperatur des Körperkernes und auf eine Temperatur von etwa 43⁰C einstellt, wobei die Konzentrationsmessung nur bei Vorliegen der Körperkerntemperatur ausführbar ist, weil dann nämlich die Überschußhyperämisierung aus dem Intervall der höheren Tempers ".ur einerseits dafür sorgt, daß der maximale Grenzfall der Perfusion vorliegt andererseits der Sauerstoffpartialdruck ungestört ist und demjenigen bei Körperkerntemperatur entspricht

Um die Totzeiten für die Messung während der Aufheizung zu vermeiden, ist mindestens eine weitere Anordnung der bezeichneten Gattung vorgesehen, wobei die Perfusionssonden von einem sechsten Taktgeber abwechselnd auf die Körperkerntemperatur und auf eine Temperatur von etwa 43° C eingestellt werden und die Konzentrationsmessung durch jeweils diejenige Konzentrationsmeßsonde vorgenommen wird, deren Temperatur die Körperkerntemperatur ist

Eine weitere Verbesserung der Anordnung besteht darin, daß mittels eines am Nullausgang des Komparators des Perfusionskanals liegenden Schalters eine zusätzliche Sauerstoffmeßsonde mit einem solchen Diffusionswiderstand der Membran einschaltbar ist, der groß ist gegen den Diffusionswiderstand der Haut, weil dadurch eine sehr genaue, beziehungsweise eine absolute Bestimmung' der Sauerstoffkonzentration möglich ist.

Eine Weiterentwicklung der Anordnung besteht darin, daß nicht nur eine einzige Konzentrationsmeßsonde verwendet ist, sondern daß die Konzentration mehrerer Indikatoren durch mehrere Konzentrationsmeßsonden gleichzeitig meßbar sind, wobei die Ausgänge der den Konzentrationsmeßsonden zugeordneten Prozessoren über ein ODER-Gatter dem Alarmgeber zugeführt :sind.

Durch diese Weiterentwicklung kann beispielsweise Γι gleichzeitig die O2-Konzentration und die COj-Konzen-(ration überwacht und damit noch genauer der Sla'u; von Intensivpatienten kontrolliert werden.

Von Vorteil ist es auch, wenn die Konzentrationsmeß sonden in einem Meßkopf angeordnet sind.

--" um uic 1 chisel diui auiidffgigKcii uct niuijvdnji ivunzentration zu eliminieren, wird vorteilhaft durch einer Temperaturfühler ein variabler Verstärker derari verstellt, daß die Temperaturabhängigkeit gerade ausgeglichen ist. Dadurch sind die Schaltbedingunger

Jt für den elektronischen Prozessor verbessert.

Es kann weiterhin eine Verbesserung der Schaltge nauigkeit erreicht werden, wenn die Konzentrator weiterer Indikatoren durch weitere Konzentrationsmeßsoni/<:!i gleichzeitig meßbar ist, daß die Konzentra

so tionsmeßsonden mit e:inem Funktionsverstärker ver bunden sind, der in bekannter Weise aus der Indikatorkonzentrationen eine weitere physiologische Größe ermittelt und daß die weitere physiologische Größe dem elektronischen Prozessor zugeführt ist.

In den nachfolgenden Zeichnungen sind weitere Einzelheiten der Erfindung dargestellt

Es zeigt

F i g. 1 eine Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine besonders einfache Ausführung der ■»0 Erfindung,

F i g. 3 eine Anordnung für genauere Schaltungen,

F i g. 4 eine besonders genau arbeitende Schaltung,

Fig. 5 eine Anordnung zur I^duzierung von Perfusionsänderungen,

■»ι F i g. 6 eine Anordnung mit variabler Temperatur de: Pe. fusionsmeßkopfes,

F i g. 7 eine Anordnung mit alternativ geschalteten variablen Perfusionsmeßköpfen,

F i g. 8 eine Anordnung mit zwei Konzentrationsmeßsonden,

F i g. 9 eine Anordnung mit mehreren Konzentrationsmeßsonden enthaltendem Meßkopf und euierr Funktionsverstärker,

F i g. 10 eine Anordnung mit Temperaturausgleich.

In F i g. 1 ist A eine aus einer Meßsonde 1 zui Bestimmung der Perfusion und einer Meßsonde 2 zui Bestimmung der Konzentration bestehende Anord nung. Dabei kann die Meßsonde zur Bestimmung dei Konzentration sowohl innerhalb als auch außerhalb dei Meßsonde zur Bestimmung der Perfusion angeordnei sein. Die Signale der Meßsonden 1 und 2 werden einen elektronischen Prozessor P zugeführt, der ein Aus gangssignal abgibt wenn sich die Signale derart starl·

ändern, daß eine im Prozessor eingestellte Änderungsgrenze überschritten wird. Das Signal des Prozessors I löst sodann einen Alarmgeber 7 aus. Da parallele Änderungen beispielsweise der beiden Signale der Zustand der Unterversorgung des perfundierten Gewe-

bcs chnriikierisierer!, kitin durch die Anordnung

dieser kritische Zustand angezeigt werden. Zum anderen kann, wenn lediglich eine Konzentrationsmessung vorgenommen werden soll, durch dieses Signal darauf hingewiesen werden, wenn aufgrund des zu hohen relativen Verbrauchs im Gewebe die wahre Konzentration nicht mehr gemessen werden kann.

Γ>-.η Aufbau des Prozessors P zeigt schematisch in einer einfachen Ausführung F i g. 2. Die Signale 1 und 2 sind einem Funktionsverstärker Fi zugeführt, der die beiden Größen selbst oder Funktionen dieser Größen zu einer dritten Funktion verbindet. Diese kann beispielsweise ein Produkt oder eine Exponentialfunktion oder eine der bekannten nomografischen Funktionen sein. Die Funktion muß nur die Bedingung erfüllen, daß dann, wenn die Konzentration eine Funktion der Perfusion ist, ein möglichst hohes Signal entsteht. Dadurch führt beispielsweise eine schwache parallele

io

15

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jedoch nicht integrier! werden. In F i <». 4a ist der Verlauf des Signals Q

a. ohne Integration in der Zeit (Ό-/ι

b. nach Integration in der Zeit /1 - t₂

c. die vom Meßobjekt ausgehende Signaländerung in der Zeit t₂ — h

dargestellt.

Der auf den Integrator 101 folgende Schwellenwertschalter 102 sichert eine klare Trennung von Rausch und Signaländerung.

Ein nach dem Schwellenwertschalter 102 vorliegendes Signal Q wird über einen getakteten Analog/Digitalwandler 102 zwei Speichern 1041,1042 zugeführt. Die Schaltphasen der Elemente 103, 1041, 1042 sind in F i g. 4b, 1 - 3 dargestellt. Danach wird der Analog/Digitalwandler 103 mit einer bestimmten Frequenz fa eines dritten Taktgebers getaktet, während der Speicher 1041

Hpr Snpirhpr 1ft4? mit rlpr —r — —

baren Signal zur Auslösung des Alarmgebers 7. Dazu wird das Ausgangssignal des Funktionsverstärkers F den Speichern 1400 und 1401 zugeführt, die, durch einen Taktgeber 1402 gesteuert, nacheinander den Wert am Ausgang des Funktiunsverstärkers speichern. Ein Komparator 1500 bildet daraus die Differenz, ein Schwellenwertschalter 1600 filtert schwache Änderungen aus. Überschreitet eine Änderung, also ein Differenzenwert, der am Ausgang des !Comparators 1500 steht, den im Schwellenwertschalter 1600 vorgegebenen Schwellenwert, dann löst dieses Signal den AU i'mgeber 7 aus.

Die Anordnung ist nur für eine grobe Überwachung geeignet, weil sie nicht genau unterscheiden kann, ob ein hohen Signal aus den kleinen Änderungen zweier Signale oder der großen Änderung eins der Signale bei konstantem zweiten Signal entstanden ist.

Eine solche Unterscheidung ist mit einer Anordnung nach Fig.3 möglich. Hier wird aus den Signalen der Sonden 1 und 2 der Differenzenquotient in den Differenzenquotientenbildnern D\ und D 2 für den «0 Perfusionskanal und den Konzentrationskanal unabhängig voneinander gebildet und vom Ausgang für positives Vorzeichen D10, D₂₀ einem UND-Gatter 1070, vom Ausgang für negatives Vorzeichen Dw, Di\ einem UND-Gatter 2070 zugeführt. Die Ausgänge dieser <5 beiden UND-Gatter steuern über ein ODER-Gatter 5 den Alarmgeber 7 an. Die Anordnung nach F i g. 3 spricht dann und nur dann an, wenn parallele Änderungen beider Meßwerte auftreten.

In einer Anordnung nach Fig.4 ist die Geanuigkeit so der Alarmgabe weiter wesentlich erhöht. Für den als Beispiel angenommenen Fall von Sauerstoffmessung der Konzentration bezeichnet wieder 1 die Perfusionsmeßsonde, 2 eine Sauerstoffmeßsonde, die beide mit jeweils einem Kanal, dem Perfusionskanal D\ und dem Konzentrationskanal D₂ verbunden sind. Beide Kanäle sind durch gemeinsame zweite und dritte Taktgeber 3 und 4 und mindestens über je ein UND-Gatter 107,207 mit einem ODER-Gatter 5 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gatters 5 ist über einer. Integrator 6 mit dem Alarmgeber 7 verbunden. Jeder der Kanäle arbeitet wie folgt:

Das Meßsignal ist Ober einen einstellbaren Verstärker 100 dem durch einen einstellbaren zweiten Taktgeber 3 getakteten Integrator 101 zugeführt. Die Integrations- &⁵ zeit ist dabei so eingestellt, daß schnelle Rauschänderungen des Signals ausgemittelt werden, die vom Meßobjekt ausgehenden langsameren Schwankungen Frequenz f₂-:fol2, aber mit einer Phasenverschiebung von 180° gegenüber /i getaktet ist. Durch diesen Schaltablauf wird der Wert beispielsweise von Q(t₂) und Qfh) gespeichert. Die Werte Q(t₂) und Q(t₃) werden im Komparator 105 verglichen, also Q(h)— Q(h) gebildet. Dabei interessiert nur noch das Vorzeichen. Dies liegt deshalb als digitaler Schaltzustand an den Ausgängen

1051 -1053, und zwar etwa bei Werten Q(h)- Q(h)> 0 an Ausgang 1051, für Werte Q(I₃)- Qft₂)<Oar\ Ausgang

1052 und für Q(h)- Q(t₂)=O an Ausgang 1053 an. Diese in jedem der beiden Kanäle Di und D₂ vorliegenden Schaltzustände werden nunmehr zwei UND-Gattern 107, 207 zugeführt, durch die entschieden wird, ob paralleles Verhalten der beiden Meßwerte vorliegt. In einem solchen Fall wird über ein ODER-Gatter 5 der Signalgeber 7 ausgelöst.

Da zwischen den Änderungen der beiden Meßwerte Verzögerungen liegen können, sind die Ausgänge 1051-1052; 2051-2052 mit monostabilen Vibratoren 1061, 1062, 2061, 2062 als einstellbaren Verzögerungsgliedern versehen, die dafür Sorge tragen, daß asymmetrische, also für jeden Kanal verschiedene Verzögerungen in der Reaktion des Meßobjektes aufgefangen werden.

Der Fall, daß bei konstanter Perfusion der Sauerstoffdruck abfällt — ebenfalls ein kritischer Zustand — wird durch eine UND-Gatter 2070, das den Ausgang 2052 des Komparator 205 für fallenden Sauerstoffdruck und den Ausgang 1053 für konstante Perfusion des Komparators 105 verbindet, überwacht.

Ein Integrationsglied 6 erlaubt die Ausmittelung über mehrere Parallelschwankungen, was bei Gewebetypen mit starken Anpassungsschwankungen eine zu frühe Alarmauslösung verhindert.

Die Anordnung kann dadurch verbessert werden, daß eine zusätzliche Sauerstoffmeßsonde 2000 mit einem solchen Diffusionswiderstand der Sondenmembran einschaltbar ist, der groß gegen den Diffusionswiderstand der Haut ist Diese Sonde mißt den Sauerstoffdruck dann sehr genau, wenn keine Schwankungen im Sauerstoffdruck auftreten. Ein solcher Zustand ist aber durch den Ausgang 2053 des Komparators 205 bestimmt der die Bedingung

anzeigt Der Ausgang 2053 kann also vorteilhaft mittels eines Schauers 2901 zur Einschaltung einer Sauerstoffmeßsonde 2000 mit einem gegen die Haut großen Diffusionswiderstand zur Erhöhung der Meßgenauig-

keit verwendet werdenderen Werte sodann durch eine Anzeige 2002 angezeigt werden.

Um Perfusionsänderungen unter Hyperämie induzieren zu können, ist ein Druck auf die Gewebeoberfläche von mindestens 1 g/cm² erforderlich. Mit einer Anordnung nach Fig.5 ist dies intermittierend durch einen nicht gezeichneten vierten Taktgeber möglich. Eine Anordnung A befindet sich nämlich innerhalb eines Druckgebers 8, dpr mit einer Membran 9 abgeschlossen und über eine Zuleitung 10 mittels Gas oder hydraulisch unter Druck zu setzen ist. Ist die gesamte Anordnung mittels eines Kleberings 11 auf der Gewebeoberfläche O befestigt, dann kann über eine getaktete Pumpe (nicht gezeichnet nach Ablauf eines festgelegten Zeitintervalls die Perfusion des gemessenen Gewebestückes durch Druckerhöhung kurzzeitig unterbrochen werden. Die sich daran anschließende Änderung beider Meßgrößen erlaubt sodann die Feststellung, ob der gewünschte maximale Grenzwert der Perfusionseffizienz vorliegt.

Anstelle der Druckdose können auch eine aufblasbare Manschette oder ähnliche bekannte Einrichtungen verwendet werden.

Die Weiterentwicklung der Anordnung, die in Fi g. 6 dargestellt ist, kann darin bestehen, daß ein fünfter Taktgeber 1000 verwendet ist, um durch Änderung der Heizleistung die Perfusionsmeßsonde 1 abwechselnd mit einer Temperatur von etwa 43°C und sodann mit der Körperkerntemperatur, meist etwa 37°C, zu betreiben. Bei der niederen, von einem Temperaturfühler 1010 gemessenen Temperatur besteht nämlich eine zeitlang Überschußhyperämisierung aus der Betriebszeit mit 43°C, so daß einerseits die maximal mögliche Perfusion besteht, gleichzeitig aber der Sauerstoffdruck den arteriellen Wert bei Körperkerntemperatur annimmt. Durch eine elektrische Verriegelung V ist dafür gesorgt, daß nur dann gemessen werden kann, wenn die Temperatur der Perfusionsmeßsonde etwa Körperkerntemperatur beträgt.

Die Weiterentwicklung dieser Anordnung in Fig. 7 umfaßt mindestens zwei aus einer Konzentrationsmeßsonde 2 und einer Perfusionsmeßsonde 1 bestehende Anordnungen A\ und Ai, die durch einen sechsten Taktgeber 1001 abwechselnd¹ auf Körperkerntemperatur und auf etwa 43° C gebracht werden, wobei der Taktgeber 1001 mittels der Schalter Vi und V₂ jeweils diejenige der Anordnungen .4t, .42 mit dem Prozessor P verbindet, deren Temperatur gerade etwa Körperkerntemperatur beträgt.

Mit Anordnungen nach F i g. 8 können mehrere

Indikatorkonzentrationen überwacht werden. So liegt beispielsweise auch dann ein kritischer physiologischer Zustand vor, wenn die CCVKonzentration mit der Perfusion schwankt. 1st A\ ein Meßkopf zur Messung der 02-Konzentration, A₂ ein Meßkopf zur Messung der CO2-Konzentration, sind P\, P₂ die den beiden Meßköpfen zugeordneten Prozessoren, 300 ein ODER-Gatter, dann wird der Alarmgeber 7 immer dann ausgelöst, wenn entweder kritische 02-Werte oder kritische COrWerte vorliegen. Dabei ist es bekannt, daß die O2, beziehungsweise die CC>2-Konzentratienen nach dem H ENRY'schen Gesetz

a · pO₂-C

<x: Löslichkeilskoeffizient
pO₂: Sauerstoffdruck
C: Konzentration

dem Druck proportional sind, so daß die Konzentrationen von O2 und von CO2 zweckmäßig durch Messung des Partialdruckes bestimmt werden.

Bei Anordnungen nach Fig.9 sind einmal die Konzentrationsmeßsonden 2, 20 für verschiedene Indikatoren in einem Meßkopf Aj zusammen mit der Perfusionsmeßsonde 2 angeordnet. Weiterhin sind die Konzentrationsmeßsonden mit einem Funktionsverstärker F₂ verbunden, der beispielsweise mittels bekannter nomografischer Funktionen in bekannter Weise etwa aus den O2 und den CCh-Konzentrationen den pH-Wert oder, nach Feststellung des Löslichkeitskoeffizienten für Sauerstoff, die Hämoglobinsättigung von Blut ermittelt. Die Schwankungen dieser Werte werden in der bereits beschriebenen Weise sodann im Prozessor ^verwertet.

Die Anordnung nach Fig. 10 enthält vor dem Eingang des Prozessors P oder an anderer Stelle des Konzentrationsmeßkanals einen variablen Verstärker 1014. der, durch einen Temperaturfühler 1010 gesteuert, den Temperaturgang der Indikatorkonzentration ausgleicht. Dabei sind die Korrekturwerte dadurch zu erhalten, daß aus den mit der Anordnung nach Fig.6 bestimmten Werten bei höherer und bei niederer Betriebstemperatur das Verhältnis gebildet ist Zweckmäßig wird dabei nicht nur 43°C als Maximaltemperatur gewählt, sondern nacheinander mehrere Werte aus dem Intervall von 37°C bis 43°C eingestellt, so daß sich dadurch eine Tabelle für die in diesem Interval! gültigen Korrekturwerte ergibt. Es können die Korrekturwerte für Blut beispielsweise aber auch aus der (VBindungskurve erreicht werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (22)

1. Patentansprüche:

   1- Anordnung zur transcutanen Bestimmung der Perfusionseffizienz in mit Blut versorgtem Gewebe, bestehend aus einem Meßkopf zur Messung der Konzentration einer durch Perfusion transportierten Substanz innerhalb einer Anordnung zur Bestimmung der Perfusion, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Meßkopf zur Messung der Perfusion (1) und vom Meßkopf zur Messung der Konzentration (2) ausgehenden Signale einem die Signaländerung feststellenden elektronischen Prozessor (P) zugeführt sind, der einen Alarmgeber (7) auslöst, wenn die zeitliche Signaländerung eine dem Prozessor vorgegebene Änderungsgrenze übersteigt
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Prozessor (P) einen Funktionsverstärker (Fi) aufweist, der aus dem Perfusionssignai und dem Konzencrationssignai ein Produkt bildet, daß der Ausgang des Funktionsverstärkers (T^durch einen ersten Taktgeber (1402) auf zwei um 180° phasenverschoben angesteuerte Speicher (1400, 1401) geschaltet wird, deren Ausgänge über einen Komparator (1500) mit einem Schwellenwertschalter (1600) verbunden sind, der den Alarmgeber (7) schaltet
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Prozessor je einen Kanal (Di, LJ für die die Perfusionseffizienz bestimmenden Meßgrößen au'-veist, in denen der zeitliche DifferenzenquoHent der Meßgröße bestimmbar ist, daß der dem Vorzeichen des Differenzenquotienten entsprechende Schaltzustand aus den beiden Kanälen je einem UND-Gatter (1070, 2070) zugeführt ist, deren Ausgänge über ein ODER-Gatter (5) auf den Alarmgeber (7) wirken.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Perfusionskanal (D\) und der Konzentrationskanal (Di) je einen Verstärker (100, 200) aufweist, dessen Ausgang mit einem nach der Frequenz einstellbaren zweiten Taktgeber (3) gesteuerten Integrator (101, 201) verbunden ist, dessen Ausgang mit einem einstellbaren Schwellenwertschalter (102, 202) verbunden ist, daß der Ausgang des Schwellenwertschalters (102, 202) mit einem getakteten Analog/Digitalwandler (103, 203) verbunden ist, dessen nach der Frequenz einstellbarer dritter Taktgeber (4) mit der vollen Arbeitsfre- quenz den Analog/Digitalwandler (103,203) mit dem Schwellenwertschalter (102, 202) verbindet, mit der halben Arbeitsfrequenz einen ersten Speicher (1041, 2041) mit dem Ausgang des Analog/Digitalwandlers (103, 203), mit der um 180° phasenverschobenen halben Arbeitsfrequenz einen zweiten Speicher (1042, 2042) mit dem Ausgang des Analog/Digitalwandlers (103, 203) verbindet, daß ein Komparator (105, 20S) mit dem Ausgang des ersten (1041, 2041) und des zweiten (1042, 2042) Speichers verbunden eo ist, daß der Ausgang des Komparator (105, 205) sowohl für negatives (1052, 2052) als auch für positives (1051, 2051) Vorzeichen jedes der beiden Kanäle mit jeweils einem der beiden UND-Gatter (107,1051,2051,207,2051,2051) verbunden ist. b5
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgängen des Komparators (1051, 1052; 2051, 2052) und den Eingängen der UND-Gatter (107,207) monostabile Vibratoren (1061, 1062, 2061,2062) mit einstellbarer Schaltzeit vorgesehen sind.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nullausgang (1053) des Komparator^ (105) des Perfusionskanals (D\) und der Minusausgang (2052) des Komparator (205) des Konzentrationskanals (D₂) über ein weiteres- UND-Gatter (2070) mit dem ODER-Gatter (5) verbunden sind.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ODER-Gatter (5) und dem Alarmgeber (7) ein einstellbares Integrationsglied (6) angeordnet ist
8. 8. Verfahren zur Erzeugung einer Perfusionsänderung für Anordnungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet daß die Perfusionsmeßsonde mit einem Druck von mindestens 1 g/cm² auf die Gewebeoberfläche gepreßt ist
9. 9. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck durch ein wärmeisoliertes Gewicht ausgeübt ist
10. 10. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck durch einen hydraulisch oder durch Gasdruck betätigbaren Druckgeber (8) aufbringbar ist
11. 11. Anordnung nach den Ansprüchen 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet daß der Druck durch einen vierten Taktgeber gesteuert ist
12. 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein fünfter Taktgeber (1000) die von einem Temperaturfühler (1010) gemessene Temperatur der Perfusionsmeßsonde (1) abwechselnd auf die Temperatur des Körperkernes und auf eine Temperatur von etwa 43° C einstellt.
13. 13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß mindestens eine weitere Anordnung (A2)der bezeichneten Gattung vorgesehen ist, wobei die Perfusionsmeßsonden (1,1') von einem sechsten Taktgeber (1001) abwechselnd auf die Körperkerntemperatur und auf eine Temperatur von etwa 43°C eingestellt werden und wobei die Konzentrationsmessung durch jeweils diejenige Konzentrationsmeßsonde (2, 2') vorgenommen wird, deren Temperatur die Körperkerntemperatur ist.
14. 14. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Prozessor eine Anzeige betätigt solange die zeitliche Signaländerung unter einer dem Prozessor vorgegebenen Änderungsgrenze liegt.
15. 15. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines am Nullausgang (2053) des Komparators (205) des Perfusionskanals (D₂) liegenden Schalters (2001) eine zusätzliche Sauerstoffmeßsonde (2000) mit einem solchen Diffusionswiderstand der Membran einschaltbar ist, der groß ist gegen den Diffusionswiderstand der Haut.
16. 16. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationsmeßsonde eineOj-Elektrode ist.
17. 17. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationsmeßsonde eine CO₂-Elektrode ist.
18. 18. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationen mehrere

    Indikatoren durch mehrere (A\, Ai, ,..) Sonden gleichzeitig meßbar sind, wobei die Ausgänge der den jeweiligen Konzentrationsmeßsonden zugeordneten Prozessoren (P\, Pi,...) über ein ODER-Gatter (300) dem Alarmgeber (7) zugeführt sind.
19. 19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Konzentrationsmeßsonden (2,20,...) in einem Meßkopf (A₃) angeordnet sind.
20. 20. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler (1010) einen variablen Verstärker (1014) derart verstellt, daß die Temperaturabhängigkeit der Indikatorkonzentration gerade ausgeglichen ist
21. 21. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration weiterer Indikatoren durch weitere Konzentrationsmeßsonden (2, 20, ...) gleichzeitig meßbar ist, daß die Konzentrationsmeßsonden mit einem Funktionsverstärker (F2) verbunden sind, der in bekannter Weise aus den indikatorkonzentrationen eine weitere physiologische Größe ermittelt und daß die weitere physiologische Größe dem elektrischen Prozessor (/^zugeführt ist
22. 22. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationsmeßsonden (2,20) eine CVSonde sowie eine CCb-Sonde sind.