DE2821037C3

DE2821037C3 - Einrichtung zur Bestimmung des systolischen, diastolischen und venösen Wertes des Blutdruckes

Info

Publication number: DE2821037C3
Application number: DE19782821037
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Masch.-Ing. Dipl.-El.-Ing. Ferenc Budapest Nagy
Original assignee: Medicor Muvek
Current assignee: Medicor Muvek
Priority date: 1977-12-21
Filing date: 1978-05-11
Publication date: 1981-03-19
Also published as: FR2412298A1; HU176288B; GB1598984A; DE2821037A1; DE2821037B2; JPS5486990A; BG28983A3; PL119631B1; DD136451A5; PL207193A1

Description

und der das, das Volumen abtastenden Fühlers (G) unmittelbar an je einen Eingang des Multiplexers (Ci) angeschlossen sind (F i g. 14).

4. Einrichtung zur Bestimmung des systolischen, diastolischen und venösen Wertes des Blutdruckes, sowie zur Durchführung von Venenverschluß- und plethysmographischen Untersuchungen, wobei die Einrichtung eine Manschette, einen, von der Manschette distalisch, auf das Köperglied zu legenden Volumenfühler, einen, auf eine beliebige Stelle des Körpers zu legenden Pulsfühler und einen, zur Messung des Manscheiiendruckes dienenden Druckiuhler aufweist, dadurcn gekennzeichnet, daß ein Schreib/Lesespeicher (P). eine Arithmetik (PR), eine Steuereinheit (V2), ein Programmspeicher (Q) eine Ein-Ausgabeeinheit (I) und ein Zeitgenerator (T) zu einem bidirektionalen Adress- und Datenbus zusammengeschlossen sind, wobei an den Adress- und Datenbus zumindest ein Anzeigegerät (K) angeschlossen und an den einen Eingang der Ein-Ausgabeeinheit (I), der Ausgang des Druckfühlers (GMX an ihren zweiten Eingang der Ausgang des Voiumenfühlers (G), an ihren dritten Eingang der Ausgang des Analysators (PA) angeschlossen sind, und der Ausgang der Ein-Auspabeeinheit (I) mti dem Eingang der pneumatischen Einheit (N) verbunden ist (F i g. 15).

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Bestimmung des systolischen, diastolischen und venösen Wertes des Blutdruckes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches I.

Es ist bekannt, daß infolge der Umweltbelastungen und sonstiger Einflüsse die Anzahl der gesundheitlich geschädigten und einer längerer ärztlichen Überwachung bedürfenden Säuglinge von Tag zu Tag zunimmt. Diese Tatsache macht die Entwicklung solcher ärztlichdiagnostischen Geräte notwendig, die zu einer raschen und genauen Bestimmung der Vitalfunktionen der Säuglinge geeignet sind.

Bekannt ist, c1 iß als eine der wichtigsten Vitalfunktionen der Wert des Blutdruckes betrachtet werden kann. Zur Messung dieses Wertes wurden zahllose Versuche vorgenommen. Ein zuverlässiges, bequemes und gefahrloses Verfahren konnte jedoch bis heute nicht gefunden werden. Eine sogenannte noninvasive, durch Aufmachen irgendeiner Arterie durchgeführte Messung konnte wegen der Abmessung des Adersystems des Säuglings und infolge der Gefahr nicht in Betracht gezogen werden. Möglich ist dieses Verfahren lediglich gleich nach der Entbindung, durch die Preparatien der Nabelschnur. Ein anderes, das sogenannte »flush« Verfahren ist zur Bestimmung des systolischen Druckwertes geeignet. Dieses Verfahren besteht darin, daß die auf das Glied verlegte Manschette, auf einen, den systolischen Druckwert übersteigenden Wert aufgepumpt wird. Danach wird dieser Druck vermindert. Der systolische Druckwert wird nach einem Manschettendruck bestimmt, bei dem der, nach der Manschette befindliche Teil des Gliedes rötlich wird. Die Ungenauigkeit und die Subjektivität dieses Verfahrens ist offensichtlich.

Ein weiteres, zur Bestimmung des systolischen und des diastolischen Blutdruckes dienendes Verfahren wird anhand der Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 beschrieben. Die

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Manschette M wird auf ein Glied des Säuglings gelegt (siehe F i g. 1) und wird auf einen, den systolischen Wert übersteigenden Druckwert aufgepumpt Somit wird der Zufluß des Blutes in den Teil des Gliedes nach der Manschette unterbrochea Danach wird der Manschet- > tendruck Pm langsam vermindert Wenn der systolische Druck Pi erreicht wird, beginnt das Blut wieder zu strömen und das ursprüngliche Volumen Vo dos von der Manschette M distalisch befindlichen Teiles des Gliedes beginnt zuzunehmen (siehe Fig.2 und 3). Die m> Volumenanderung wird durch einen Fühler G abgetastet bzw. durch ein Registriergerät registriert (siehe Fig.3). Der bei dem Anfang der Volumenänderung auftretende Manschettendruck Pjwstimmt mit dem Wert des systolischen Blutdruckes überein. ·

Der diastolische Druck Pd wird folgenderweise bestimmt: Die Manschette wird auf einen, um den bekannten systolischen Druck kleineren und stufenweise verminderten Druck aufgepumpt (F i g. 4), wobei die die Volumenanderung beschreibenoe Kurve registriert .>» wird (siehe F i g. 5). Der Manschettendruck der zu der Volumenänderung gehört stimmt mit dem diastolischen Blutdruck Pd überein. Die Erklärung dieser Erscheinung besteht dann, daß insofern der Manschettendruck mit dem diastolischen Druck Pd übereinstimmt oder kleiner r> ist als dieser fPwS Pd), so wird die Blutströmung in den erwähnten Glied-Teil durch die Manschette nicht mehr verhindert Das geschilderte Verfahren ist schwerfällig, zeitaufwendig, vor allem ist es aber ungenau: einerseits kann eine Feinstufungdes Manschettendruckes Fm nicht m gewährleistet werden, weil ein mehrmaliges Aufpumpen und Abblasen der Manschette einen krassen Eingriff in den Blutkreislauf bedeuten, wobei die Richtigkeit des gemessenen Wertes im voraus bezweifelt werden kann, andererseits wird die manuelle, durch ein Registrat r. erfolgte Bestimmung der Steilheit der Kurve der Volumenänderung durch die. aut die Kurve superponierte Pulswelle erschwert (siehe F i g. 3 und 5).

Der Ei indung liegt die Aufgabe zugrunde, eine genaue, automatische Bestimmung des systolischen und ·»" diastolischen Wertes des arteriellen Blutdruckes zu ermöglichen, sowie des venösen Blutdruckes auf noninvasivem Wege, und außerdem von Venenverschlußplethysmographischen Untersuchungen. Die Bedeutung der letzterwähnten Untersuchung besteht •r. darin, daß bei der Beurteilung des allgemeinen Zustandes des Kreislaufes eine richtige Diagnose durch die Angaben des Blutdruckes und einer Venenverschluß-plethysmograpiiischen Untersuchung erreicht werden kann. w

Die A jfgabe wird bei einer Fmrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch die im Kennzeichen dieses Anspruches angegebenen Merkmale gelöst. Fine rtlternativlösung ergibt sich aus dem Anspruch 4. Ausgestaltungen ergeben sich aus den v> Merkmalen der Unteransprüche 2 und 3.

lim die Erfindung besser zu erklären, soll die Beschreibung anhand von Zeichnungen erfolgen. Die F i g. 1 bis 5 stellen dabei bekannte Verfahren dar.

Imeinzelnenzeigt mi

Fig. 1 eine mögliche Anbringung der Manschette M und eines zur Messung der Volumenänderung dienenden Volumenfühlers G,

F i g. 2 die zeitabhängige Änderung des Manschettendruckes Pm, bei der Bestimmung des systolischen h-> Druckes, anhand eines Diagramms dargestellt,

F i g. 3 die Volumenänderung der von der Manschette M distalisch befindliehen Glied-Strecke dargestellt (Vo 037

ist das Anfangsvolumer der Glied-Strerke),

F i g. 4 das Druckprogramm der Manschette Af, bei der Bestimmung des diastolischen Druckes Pa

F i g. 5 die Änderung des Gradienten der Volumenänderung bei der Bestimmung des diastolischen BIutdrukkes Po, wobei diese Volumenänderung durch den Volumenfühler Ggemessen wird,

F i g. 6 die Druckänderung der Manschette M, gemäß der Erfindung und die zeitabhängige Kurve des Blutdruckes,

F ι g. 7 die Charakteristik der Volumer.änderung einer, von der Manschette M distalisch gelegenen Gliederstrecke (gemessen durch den Volumenabfühler GJ, wobei die, auf das nützliche Zeichen superponierte Pulswelle angezeigt ist,
F i g. 8 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
F i g. 9 ein verändertes Druckprogramm an,
Fig. 10 ein anderes mögliches Druckprogramm.
Fig. 11 veranschaulicht die Cha"kteristik der Volumenänderung die zu dem Druc» orogramm an der Fig. 10, wobei die auf das nützliche /.eichen superponierte Pulswelie angezeigt wird.
F ι g. 12 das Dnickprogramm nach F ι g. 10 unu
F ig. 13 — 15 je ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der Erfinuung.

Entsprechend der Erfindung isi die Einrichtung folgenderweise aufgebaut (siehe F i g. 8).

Mit der. auf das Glied aufbringbaren und aufpumpbaren Manschette M isi ein Druckfühler GM verbunden, dessen Ausgang an den Eingang einer Abtast- und Speicherschaltung 51 angeschlossen ist. Von der Manschette M ist distalisch ein Volumenfühler G angeordnet, dessen Ausgang mit dem Eingang einer zweiten Abtast- und Speicherschaltung S 2 verbunden ist. Auf einen beliebigen Teil des Körpers ist ein Pulsfühler GPgeIegt der durch seinen Ausgang mit dem Eingang einer Analysier-Schaltung PA verbunden ist. Die Analysier-Schaitung PA dient zur fortlaufenden Bestimmung von Punkten der Pulskurve, oder EKG-K urve. die sich in derselben Phase befinden.

Die Ausgänge der Ablast- und Speicherschaltung S1 und S 2 sind mit dem ersten, bzw. zweiten Eingang einer Multiplexer-Schaltung C1 verbunden, wobei der Ausgang der letzteren an den Eingang eines A/D-Wandlers Dangeschlossen ist. Der Ausgang des Wandlers D ist an den Eingang einer Demultiplexer-Schaltung C2 angeschlossen und der Ausgang der letzteren ist mit einem Eingang eines Schreib/Lesespeichers (RAM) R verbunden. Mit dem anderen Eingang des Schreib/Lesespeichers ist eine Arithmetik f7?durch einen bidirektionalen Adress- und Datenbus verbunden. Mit dem Ausgang der Arithmetik PR ist mindestens ein Anzeigegerät K verbunden.

In die Einrichtung ist außerdem eine Steuereinheit Vl eingebaut, die mehrere Ein- und Ausgänge aufweist. Mit einem Ausgang der Steuereinheit V l ist eine pneumatische Einheit N verbunden, deren Ausgang an die Manschette */ angeschlossen ist. An einen Eingang der Steuereinheit Vl ist der Ausgang der erwähnten Analysierschaltung PA. an den zweiten Eingang der Steuereinheit Vi ist aber der Ausgang fines Zeitgenerators T angeschlossen. Der andere Ausgang der Steuereinheit Vi ist an den zweiten Eingang der ersten Abtast- und Speicherschaltung Si und ihr dritter Ausgang an den zweiten Eingang der zweiten Abtast- und Speicherschaltung 52 angeschlossen. Ihr vierter Ausgang ist mit dem dritten Eingang der Mulliplexer-Schaltung Cl, ihr fünfter Ausgang mit dem zweiten

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Eingang des A/D-Wandlers D, ihr sechster Ausgang aber mit dem zweiten Eingang der erwähnten Demultiplexer-Schaltung C2 verbunden. Die Steuereinheil Vl ist zu gleicher Zeit mit der Arithmetik PR und mit dem Schreib/Lesespeicher R durch einen bidirektionalen Adress- und Datenbus verbunden.

Der Ausgang der Analysier-Schaltung PA ist an einen Eingang der Steuereinheit VI, und der zweite Eingang derselben Analysiereinheit PA an den Ausgang eines EKG-Kanals Eangeschlossen.

Die prinzipielle Funktion einer derartigen Schaltanordnung soll folgenderweise realisiert werden.

Die Manschette M wird auf einen den systolischen Druck übersteigenden Wen (Pu> Ps) aufgepumpt. Danach wird der Druck langsam, z. B. um eine Geschwindigkeit von 1 Hgmm/sec vermindert. Als der Druck den systolischen Druck erreicht, beginnt das

Volumen V: der vrm rtpr Mansrhpltp Hiualkrh

gelegenen Glied-Strecke zunehmen (siehe: F i g. 6 und 7. Zeitpunkt tj). Das Gradient der durch den Volumenfühler G abgefühlten Volumenzunahme (d. h. die Steilheit der Kurve laut Fig. 7) ist monoton zunehmend, weil infolge des immer abnehmenden Manschettendriickes eine immer größere Menge Blut in die erwähnte, von der Manschette M distalisch gelegene Glied-Strecke zuströmen kann (siehe: F i g. 6. schraffiertes Gebiet der Blutdruckkurve). Als der Manschettendruck den diastolischen oder einen kleineren Druck erreicht, (PmS Pd) wird die Steilheit der die Volumenzunahme beschreibenden Kurve unverändert (siehe: F i g. 7, Kurvenstrekke nach dem Zeitpunkt ti,), da der Manschettendruck den Zufluß des Blutes nicht mehr verhindert.

Es gilt die zu dem Zeitpunkt tj angehörigen. dem systolischen C>ruck Ps entsprechenden und zu dem Zeitpunkt t_k angehörigen. dem diastolischen Druck Po entsprechenden Manschettendrücke zu bestimmen. Da es wesentlich um die Bestimmung der Steilheit der Kurvenstrecke nach F i g. 7 bzw. um den Vergleich mit der vorangehenden Strecke handelt, wird eine Einrichtung benötigt, die imstande ist nebst Eliminierung des Störeffektes der Pulswelle die erwünschten Werte zu bestimmen.

Bei Beginn der Messung wird die Manschette M — auf den Befehl der Steuereinheit VI — durch die pneumatische Einheit N auf einen Druck aufgepumpt, der den systolischen Druckwert übersteigt (siehe: Fig. 6. P _m> P_s).

Danach wird der Manschettendruck langsam verminder; Der Druck der Manschette M wird durch den Druck fühler CM gemessen, wobei die durch die immer steiler werdende Kurve charakterisierbare Volumenänderung — die in dem Zeitpunkt tj beginnt, und zum Zeitpunkt f* immer steiler wird — durch den Volumenfühler G empfunden wird. Zu gleicher Zeit wird die Pulskurve durch einen Pulsfühler GP — der an einem beliebigen Teil des Körpers gelegt wird — abgetastet und die Pulskurve wird an den Eingang einer Analysierschaltung PA geschaltet. Durch die Analysierschaltung PA wird in jeder Periode der Pulskurve je einer — in der gleichen Phase befindliche — Punkt ausgewählt und in jedem, diesen Punkten entsprechenden Zeitmomente wird ein Synchronsignal zu der Steuereinheit V1 zugeführt.

Einfachheitshalber kann vorausgesetzt werden, daß die ausgewählten Punkte die systolischen Punkte der Pulskurve sind, weiters, daß die Phasen der auf die. die Volumenänderung beschreibenden Kurve superponierten Pulswelle (siehe: Fig. 7) und der, durch den

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Pulsfühler CPaufgenommenen Pulskurve übereinstimmen. (Diese Bedingung wird dann erfüllt, wenn die aus der linken Kammer des Herzens ausgehende Druckwelle zu dem Volumcnfühler G und zu dem Pulsfühler CP > zu gleicher Zeit ankommt. Dadurch wird — vorläufig — eine gewisse Beschränkung für das Anbringen des Pulsabfühlers in Betracht gezogen.) Durch die Steuereinheit Vl wird — in den. den systolischen Punktender Pulskurve entsprechenden Zeitmomenten — ein Ab-

Ki tast- und Speicherbefehl zu den Abtast- und Speicherschaltungen 51 und 52 geleitet. An die Multiplexer-Schaltung Cl wird je ein Signal geschaltet, die einerseits von der Ablast- und Speicherschaltung 5 1 bzw. von dem Druckfühler GM. andererseits von der

ι'¹ anderen Ablast- und Speicherschaltung 52 bzw. vom Volumenfühler Gstammen.

Durch die Multiplexcr-Schaltung Cl wird — auf den Rpfphl rlpr .Stpiiprpinheit VI — das Ausgangssignal der Ablast- und Speicherschaltungen 51 und 5 2 abwcchselnd an den Eingang des A/D-Wandlers D geschallet. Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers wird durch eine Demultiplexer-Schaliung C2 (gesteuert durch die Steuereinheit VI) auf zwei Signale gelrennt, die dem Manschettendruck und der Volumenänderung der

: > Glieder proportional sind. Danach werden diese Signale an den Eingang des Schreib/Lesespeichers R geschaltet und w.'-d durch das Steuersignal der Steuereinheil V 1 gespeichert.

Parallel zu den geschilderten Funktionen werden aus I" dem Signal des Zeitgenerators Tdurch die Steuereinheit Vl — entsprechend den, aus der Analysier-Einheit PA ankommenden Synchronsignalen — die zu der Periodenzeit der Pulskurve proportionale Signale kontinuierlich gebildet. Danach werden diese Signale an den ι'» Eingang des Schreib/Lesespeichers R geschalte! und gespeichert. In dem Schreib/Lesespeicher R sind daher die folgenden, zusammengehörigen Werte zu finden: die zu den Zeitpunkten

⁴" .· I₁.,.I_rI_l., ... I_k-,.I_k-I_k., ...

angenöi igen iviaiibiiictit-nüi uv.»tn.

₄- ... P₁ _,. P_r P₁ ₊ j . ■ - P_k -1 · P_k- P_k +1
und die Gliedervolumen-Werte:

Die Periodendaucr der Zeilmomcnte

';-l-^fr') + l - · I_k-I-I_k-I_k-Il

ϊϊ unmittelbar folgenden Pulswellen.

I'. = h*, - I_k-

Aus den zusammengehörigen Werten werden. — auf den Befehl der Steuereinheit Vl — durch die an dem h-. Schreib/Lesespeicher R angeschlossene Arithmetik PR die Volumenänderungen bestimmt, die in der Pulsperiode gleich nach den oben angegebenen Zeitmomenten auftreten.

Dafür gilt die folgende Formel:

• ■ · I •Vi = - I',. ,:
... ii; = I ,.ι I . ... II₁., = I\ - I_a ,:
¹I₁ = ₊ , - I₁ . (I)

Durch dieselbe Arithmetik wird die S'.eithcitsänderung der die Volumenänderung beschreibenden Kurve berechnet, nach der folgenden Formel:

Die Arithmetik vergleicht die zu den einzelnen Zeitmomenten angehörigen Steilheiten und bestimmt den Zeitpunkt I₁ als die Volumenänderung des Gliedes beginnt. Sie bestimmt auch den Zeitpunkt /*. von dem an das Gradien der Volumenänderung des Gliedes nicht mehr zunimmt, sondern unverändert bleibt. Der dem Zeitpunkt ^entsprechende Manschettendruck P₁ stimmt mit dem systolischen und der im Zeitpunkt t_k auftretende Manschettendruck Pt stimmt mit dem diastolischen Blutdruck überein (siehe F i g. 6 und 7). Die An/.eigc der Werte P₁ und P_i erfolgt auf einem Anzeigegerät K. das an die Arithmetik Wgebunden ist (Fig. 8).

Die Kurve nach F i g. 7 kann auch derart ausgewertet werden, daß zu der Bestimmung der Steilheit mein ere Punkte in Betracht gezogen werden, wobei diese Punkte voneinander um mehrere Pulsperioden entfernt liegen. Ein Beispiel wird hierfür bei der Bestimmung des diastolischen Druckes anhand des folgenden Zusammenhanges dargestellt:

Il^-Il-? Ifc-M^- Il-I IlJ-I^-Il

Natürlich entspricht auch bei diesem Verfahren der Manschettendruck ft dem diastolischen Blutdruck.

Es ist leicht einzusehen, daß die Bestimmung der Kurvensteilheit dadurch nicht gestört wird, wenn zwischen der auf der Kurve superponierten Pulswelle und dem Signal des PulsfOhlers GPeine Phasenverschiebung vorhanden ist, d.h. wenn die durch die Analysier-Schaltung PA auserlesenen, z. B. systolischen Punkte mit dem systolischen Punkten der auf die Kurve superponierten Pulswelle nicht übereinstimmen bzw. nicht zusammenfallen. Ohne weiteres kann vorausgesetzt werden, daß die Phasenverschiebung tk — tk ist (siehe: Fig.7). In diesem Falle ändert sich nicht die berechnete Steilheit weil Δ tk = Δ tk und Δ V* = Δ V*. Zum Zeitpunkt tk gehört aber ein anderer Manschettendruck, der gemessene Wert des diastolischen Druckes stimmt daher mit dem nach obenerwähnten bestimmten Wert nicht überein (F i g. 6, P*^ Pk'). Diese Abweichung ist aber vernachlaßbar, da sein Maximalwert praktisch die Hälfte der auf eine Pulsperiode fallenden Manschettendruckabnahme beträgt. Dieser Wert ist bei Säuglingen im Falle einer Manschettendruckabnahme 1 Hgmm/sec und bei einer gewöhnlichen Pulsfrequenz 120/Min. 0,25 Quecksilber mm.
Die obengesagten gelten auch sinngemäß zur > Bestimmungdessystolischen Druckwertes.

Aus den obengesagten folgt auch, daß der Pulsabfiih-Ier GPauf irgendwelcher Stelle des Körpers angebracht werden kann. Zur Synchronisierung kann daher das EKG-Signal benutzt werden. Zur Analysier-Schaltung

I" PA kann in diesem Sinne ein EKG-Kanal gebunden werden (siehe: F i g. 8. Block F.). Die Messung kann durch Modifikation der zeitlichen Änderung des Manschettendruckes laut F i g. 9 verfeinert bzw. die Meßdauer bedeutend abgekürzt weiden. Die Messung

π wird wie folgt durchgeführt. Das Ausführungsbeispiel wird anhand der F i g. 9 dargestellt.

Auf den Befehl der Steuereinheit Vl wird der Manschettendruck durch die pneumatische Einheit N auf einen Druckwert P\i> Ps aufgeblasen und danach

-" rasch, z. B. um eine Geschwindigkeit von 3 Hgmm/sec vermindert. Inzwischen rechnet die Schreib/Lesespeicher R zugeführten Daten auf der schon bekannten Weise — die Steilheit der die Volumenänderung beschreibenden Kurve aus, bestimmt annähernd den

:> Zeitpunkt, als der systolische Druck erreicht wird und sendet eine Anzeige zu der Steuereinheit VI. durch die die pneumatische Einheit N derart gesteuert wird, daß der Druck der Manschette M impulsartig um einen kleinen Wert. z. B. um 3 Hgmm. höher steigt und danach

ι» langsam, z. B. um eine Geschwindigkeit von 0.5 Hgmm/sec. wieder vermindert wird. Auf dieser Strecke wird der genaue Wert des systolischen Druckes nach der bekannten Weise festgestellt. Nachfolgend wird der Manschettendruck durch die pneumatische Einheit N

η wieder rasch, z. B. durch eine Geschwindigkeit von 3 Hgmm/sec. vermindert, während die Arithmetik PR annähernd den Zeitpunkt bestimmt als der diastolische Druck erreicht wird und sendet eine Signalisation zu der Steuereinheit VI. Durch die Steuereinheit Vl wird die

-hi pneumatische Einheit /V verständigt, daß sie den Manschettendruck impulsartig um einen kleinen Wert. z. S. um 3 Hgmrr., über den diastolische" Dri:ck erhöhe und danach langsam, z. B. um eine Geschwindigkeit von 0,5 Hgmm/sec, herabnehme. An dieser Strecke langsam

-»"> Druckänderung erfolgt die Bestimmung des genauen Wertes des diastolischen Druckes (siehe: F i g. 9).

Eine weitere Methode, die zur Bestimmung des venösen Blutdruckes geeignet ist, wird anhand der F i g. 10 und 11 veranschaulicht.

>·> Erhöht man den Manschettendruck um eine Geschwindigkeit von z. B. 1 Hgmm/sec — wenn der venöse Blutdruck erreicht wird —, hört der venöse Abfluß aus der Gliederstrecke — die von der Manschette M diastalisch liegt — auf; in dem Zeitpumkt /, beginnt daher das Volumen des Gliedes zunehmen (siehe: F i g. 11). Der Manschettendruck im Zeitpunkt U stimmt mit dem venösen Blutdruck überein. Auch eine weitere Zunahme des Manschettendruckes verhindert nicht den arteriellen Zufluß, die Volumenänderung des Gliedes

μ wird daher gleichmäßig, bis der Druck im Zeitpunkt f, den diastolischen Druckwert erreicht Nachfolgend nimmt die Steilheit der die Volumenänderung beschreibenden Kurve allmählich ab, entsprechend der Blutmenge, die innerhalb einer Herzensperiode immer mehr vermindert in die Gliedstrecke zufließt Der Manschettendruck im Zeitpunkt tj stimmt daher mit dem diastolischen Blutdruck überein. Im Laufe einer weiteren Zunahme des Manschettendruckes — als der

ίο

Druck im Zeiipimki f< den .systolischen Wert erreicht, hört der Zuflul' Jes Blutes auf, somit wiril die, die Volumenänderunji beschreiDende Kurve waagerecht, oder annähernd waagerecht. Der Manschettendruck im Zeitpunkt /* stimmt daher mn dem systolischen Blutdruck überein. Die Festlegung der Manschettendrücke in den Zeitpunkten t* /> f* erfolgt auf der erwähnten Weise.

Die Messung kann durch Modifikation der zeitlichen Änderung des Manschettendruckes weiter verfeinert bzw. kann die Meßdauer vermindert werden.

Ein Ausführungsbeispiel hierfür wird anhand der Tig. 12 veranschaulicht. In diesem Falle wird auf den Befehl der Steuereinheit Vl über die pneumatische Einheit Λ/der Manschettendruck verhältnismäßig rasch, /. B. um J Hgmm/sec, erhöht. Inzwischen wird die Steilheit der die Volumenänderung beschreibenden

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Schreib/Lesespeiclier R zugleiteten Daten kontinuierlich gerechnet und wird der Zeitpunkt mit einer annähernden Genauigkeit bestimmt, als der venöse Druck erreicht wird. Dann sendet die Arithmetik zugleich ein Signal zu der Steuereinheit VI, durch die die pneumatische Einheit N angelassen wird, um den Druck der Manschette M impulsartig, z. B. um 3 Hgmm/sec, zu vermindern, dann langsam, z. B. um eine Geschwindigkeit von 0,5 Hgmm/sec zu erhöhen. An dieser langsam zunehmenden Strecke erfolgt die Bestimmung des Wertes des venösen Blutdruckes (siehe: Fig. 12, Zeitpunkt t„ Druck P_v) nach der erwähnten Methode. Nachfolgend wird der Manschettendruck durch die pneumatische Einheit N rasch, z. B. um eine Geschwindigkeit von 3 Hgmm/sec, erhöht und wird durch die Arithmetik PR annährend das Zeitmoment bestimmt, als der diastolische Druck erreicht wird. Zu gleicher Zeit sendet die Arithmetik PR ein Signal zu der Steuereinheit VI aus. Durch die Steuereinheit Vl wird die pneumatische Einheit N angelassen, um den Manschettendruck impulsartig, z. B. um 3 Hgmm₁ zu vermindern und dann langsam, z. B. um eine Geschwindigkeit von 0.5 Hemm/sec. zu erhöhen. Auf dieser allmählich zunehmenden Strecke (siehe: Fig. 12, Zeitmoment tj. Druck Po) erfolgt die Bestimmung des diastolischen Druckwertes nach der bekannten Methode. Nachfolgend nimmt der Manschettendruck rasch, z. B. um eine Geschwindigkeit von 3 Hgmm/sec, zu, und entsprechend den vorher gesagten wird — nachdem der systolische Druck erreicht worden ist — rasch wieder impulsartig, z. B. um 3 Hgmm, vermindert. Nachfolgend nimmt aber der Manschettendruck langsam, z. B. um eine Geschwindigkeit von 0,5 Hgmm/sec zu.

An dieser allmählich zunehmenden Strecke erfolgt die Bestimmung des systolischen Druckes analog wie vorher beschrieben war (siehe: F i g. 12, Zeitmoment f*. Druck P_s).

Die Druckprogramme, die anhand der Fig.6, 9, 10 und 12 veranschaulicht sind, sind bloß Ausführungsbeispiele. Es ist auch möglich durch die Kombination derselben ein neues Druckprogramm auszuführen bzw. die die linearen Druckänderungen versinnbildenden gerade Linien durch beliebigen Kurven oder Kurvenstrecken zu ersetzen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung nach F i g. 8 wird anhand der F i g. 13 veranschaulicht Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 werden aus der Schaltanordnung nach Fig.8 die Abtast- und Speicherschaltungen Sl und S2, Multiplexer Cl und Demultiplexer C 2 weggelassen. Der Ausgang des Druckfiihlers GM und der Ausgang des Volumenfühlers G werden zu den Eingängen der Wandler Di und D2 angeschlossen, wobei die Ausgänge der letzteren zu den Eingängen des . Schreib/Lesespeicher R gebunden ist. Die Funktion der Einrichtung stimmt natürlich mit den in Verbindung der Fig. 8 gesagten überein. Entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung (siehe: Fig. 14) werden die Abtast- und Speicher- · schaltungen Sl und S 2 weggelassen. Somit wird der Druckfühler GM und der Volumenfühler G unmittelbar zu deiti durch die Steuereinheil Vl gesteuerten Multiplexer C 1 angeschlossen. Da es sich um eine Umwandlung von in der Zeit langsam veränderlichen

r, Signalen handelt, ist die obige Lösung zulässig, da I^ei der Verwendung eines mittelmäßig rasch betätigten A/D-Wandlers bzw. eines Multiplexers Cl keine bi.uCu iCmvjC Λ5 jr'iiCitrOrütui ZV* !SCmw" uC" t2 C ld C Γΐ St£ Mil

Ien — die sich aus der sequentiellen Umwandlung

.'■ι ergeben — zustande kommen kann.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung — das auf der Mikroprozessor-Technik aufgebaut wird — wird anhand der Fig. 15 veranschaulicht. Nach dieser Schaltanordnung sind an den Datenbus H1 und an den

_>, Adressenbus H2 die Arithmetik PR (die nach ihrem Wesen die zum obengesagten analoge Funktionen durchführt) der Schreib-Lesespeicher R, der Zeitgenerator T^die Steuereinheit V2, der Programmspeicher Q und die Ein- Ausgabeeinheit / angeschlossen. Die

in Steuereinheit V₂ führt prinzipiell dieselben Funktionen durch, wie die Steuereinheit Vl funktioniert jedoch nicht autonom, sondern führt die Steuerung des Systems, die Betätigung der Arithmetik PR usw. nach dem im Programmspeicher Q enthaltenden Programm durch. An je einen Eingang der Ein- Ausgabeeinheit / sind der Druckfühler GM, der Volumenfühler G und die Anaiysier-Schaltung PA. an ihren Ausgang ist aber die pneumatische Einheit N angeschlossen. An das Bus-System ist außerdem ein Anzeigegerät K angeschlossen.

4» Der ein separate Datenbus und eir Adress-Bus aufweisende Mikroprozessor-Aufbau der Erfindung ist natürlich bloß ein mögliches Ausführungsbeispiel. Das Wesen der Erfindung kann nicht geändert werden, wenn die Datenströmung zwischen den Teileinheiten bekann-

4-, ter Funktion auf einem anderen Wege organisiert wird. Ohne weiteres ist es auch einzusehen, daß die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung von Venenverschluß-Plethysmographischen Untersuchungen geeignet ist. Wenn nämlich auf den

,Ii Befehl einer der Steuereinheiten Vl oder V2 durch die pneumatische Einheit N die Manschette M impulsartig auf einen Wert aufgepumpt wird, der größer ist als der venöse Druckwert, ist aber kleiner als der diastolische Druckwert, so nimmt das Volumen der Gliedstrecke

5ΐ nach der Manschette Λ/infolge des versperrten venösen Abflußes zu. Die der Druckerhöhung der Manschette M folgende und durch den Fühler G abgefühlte Volumenänderung beschreibenden Kurve — ist daher bloß auf die arterielle Strömung, d. h. unmittelbar auf den

bo Zustand des Arteriensystems kennzeichnend. Im Anfangszeitmoment stört nämlich die venöse Druckerhöhung die Verhältnisse der arteriellen Strömung noch nicht

Das Ausmaß der Volumenänderung kann aufgrund der Fig.8 — ohne den Störeffekt der Puisweilen — bestimmt werden.

Wenn nach dem, infolge einer venösenseitigen Druckerhöhung zustandegekommenen, quasi-stationä-

Il

ren Zustand, auf den Befehl einer der Steuereinheiten Vl oder V 2 der Manschettendruck durch die pneumatische Einheit N behoben wird, beginnt der venöse Abfluß aus der Strecke nach der Manscnette M.

Die Verminderung des Volumens dieser Strecke wird durch den Volumenfühler C beobachtet. Der venöse Abfluß wird durch die vor der Manschette M befindlichen Venen nicht verhindert. Somit ist das Anfangsmaß, d. h. die Anfangssteilheit der die Volumenänderung beschreibenden Kurve auf den Zustand des venösen Kreislaufes kennzeichnend. Die Anfangssteilheit der die Volumenänderung beschreibenden Kurve kann ebenso wie nach F i g. 8 — ohne den Störeffekt der arteriellen Pulswelle — bestimmt werden.

Man sieht, daß eine ?lus-Erforderung, die durch das Venenverschluß-Plethysmographie-Verfahren gestellt ist, — bloß bei dem Aufbau der Steuereinheit Vl in Betracht gezogen werden soll bzw. soll das im Programmspeicher Q beinhaltete, die Funktion der Steuereinheit Vl bestimmende Programm entsprechend der Funktion entwickelt werden.

Wir möchten noch bemerken, daß es genügend isi, wenn im Falle der Messung des Blutdruckes durch den Fühler C ein zur Volumenänderung des Gliedes proportionales Signal geliefert wird, ist aber bei den

Venen Verschluß-Plethysmographie-Untersuchungen
immer erforderlich, daß der jeweilige, absolute Wert des Volumens durch den Fühler richtig gemessen sei.

Hier/u 6 Bhm Zeichmiimcn

Claims

28 Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Bestimmung des systolischen, diastolischen und venösen Wertes des Blutdruckes, · sowie zur Durchführung von Venenverschluß- und plethysmographischen Untersuchungen, wobei die Einrichtung eine Manschette, einen, von der Manschette distalisch, auf das Körperglied zu legenden Volumenfühler, einen, auf eine beliebige i» Stelle des Körpers zu legenden Pulsfühler und einen, zur Messung des Manschettendruckes dienenden Druckfühlet aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Druckfühlers (GM) an den Eingang einer Ablast- und Speicher- . > schaltung (S1) und der Ausgang des Volumenfühlers (G) an den Eingang einer weiteren Abtast und Speicherschaltung (S2) angeschlossen ist, aaß an den Eingang cmei zur fortlaufenden Bestimmung der gleichphasigen Punkte der Pulskurve oder EKG-Kurve dienenden Anaiysier-Schaltung (PA) entweder der Ausgang des Pulsfühlers (GP) oder eines EKG-Kanals (Ej angeschlossen ist, daß der Ausgang der ersten Abiast- una Speicherschaltung (S 1) an aen ersten Eingang <*ines Muinpiexers (Cl) i< Und der Ausgang der zweiten Ablast- und Speicher schaltung (S2) an den zweiten Eingang desselben Multiplexers (^rCl) angeschlossen ist, daß der Ausgang des Multiplexers (Ci) an einen Eingang eines A, l~ -Wandlers (D) und der Ausgang des u. Wandlern (D) an einen Einnang eines Demultiplexers (C2) angeschlossen ist, dab der Ausgang des Demultiplexers (C 2) mit Qem ersten Eingang eines Schreib/ Lesespeichers (R) vei „unden und der zweite Eingang des Schreib/Lesespeichers (R) durch einen ι ■ bidirektionalen Adress- und Datenbus an den Eingang einer Arithmetik (PR) angeschlossen ist, daß der Ausgang der Arithmetik (PR) mit mindestens einem Anzeigegerät (K) verbunden ist. daß an einen ersten Ausgang einer Steuereinheit (Vi) der u> Eingang einer pneumatischen Emhiii (N) und an deren Ausgang die Manschette (M) angeschlossen ist, daß an den einen Eingang der Steuereinheit (V I) der Ausgang der Analysier-Scnaltung (PA) und an den zweiten Eingang der Ausgang eines Zeitgenera- »> tors (T) angeschlossen ist, daß der zweite Ausgang der Steuereinheit (Vi) an den zweiten Eingang der ersten Ablast- und Speicherschaltung (SI), der dritte Ausgang an den zweiten Eingang der zweiten Abtast- und Speicherschaltung (52), der vierte ·<> Ausgang an den dritten Eingang des Multiplexers fCt). der fünfte Ausgang an den zweiten Eingang des A/D-Wandlers (D). der sechste Ausgang an den «weiten Eingang des Demultiplexers (C2) und die Steuereinheit (V1) durch einen bidirektionalen >· Adress- und Datenbus an den Schreib/Lesespeicher (R)un0 an die Arithmetik (PR)angeschlossen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennreichnet. daß der Ausgang des Druckfühlers (GM) an den Eingang des A/D-Wandlers (Dl), der m> Ausgang des, das Volumen abtastenden Fühlers (G) an den Eingang eines weiteren A/D-Wandlers (D 2) angeschlossen sind, weiter, daß die Ausgänge beider A/D-Wandler (Di, D2) an je einen Eingang des Schreib/Lesespeichers (R) angeschlossen sind f>> (Fig. 13).

3. Einrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Druckfühlers (GM) 037