DE3025496A1 - Verfahren einer indirekten bestimmung von arteriendruck und eine registriereinrichtung fuer den pulswellenverlauf - Google Patents
Verfahren einer indirekten bestimmung von arteriendruck und eine registriereinrichtung fuer den pulswellenverlaufInfo
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Description
SCHIFF ν. FDNER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBIN3HAUS FINCK
BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf medizinische Technik und betrifft ein Verfahren für die indirekte Bestimmung des
Arteriendrucks und eine Registriereinrichtung für den Pulswellenverlauf .
Die Erfindung kann für eine indirekte Bestimmung des Arteriendrucks
eines Patienten bei einem erhöhten Pegel der akustischen Geräusche sowie bei Geräuschen, die durch Bewegungen des Patienten
hervorgerufen werden, weitgehende Verwendung finden.
Bekannt ist ein Bestimmungsverfahren für den Arteriendruck mit Hilfe einer Kompressionsmanschette und eines Korotkow-Tongebers
(s. Kossitzki G.I., "Akustisches Untersuchungsverfahren des Arteriendrucks", Medgis-Verlag, Moskau, 1959,
S. 53 - 54). Das Verfahren besteht darin, daß man auf die
Körperfläche des Patienten eine Kompressionsmanschette auflegt, ändert den Druck in der Manschette in einem Bereich,
der den systolischen und diastolischen Wert des Arteriendrucks des Patienten überdeckt, registriert gleichzeitig distal
zur Manschette die Korotkow-Töne mit Hilfe eines Mikrophons und mißt die Druckwerte in der Manschette, die den Momenten
des Erscheinens und Verschwindens der Korotkow-Töne entsprechen.
Ein Mangel dieses Verfahrens besteht darin, daß das Mikrophon gleichzeitig mit den Korotkow-Tönen auch die akustischen Geräusche
aufnimmt. Dieses läßt manchmal beim automatischen Meßvorgang., den Wert des Arteriendrucks nicht bestimmen.
Vollkommener ist ein gegen akustische Geräusche unempfindliches Meßverfahren des Arteriendrucks, das eine genauere Bestimmung
der extremalen Druckwerte ermöglicht und auf einem Registrieren des Pulswellenverlaufs beruht. Dieses Verfahren
besteht darin, daß man auf die Körperfläche des Patienten eine
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Kompressionsmanschette auflegt, ändert den Druck in der Manschette
in einem Bereich, der den systolischen und diastolischen Wert des Arteriendrucks überdeckt, registriert distal
zur Manschettenmitte den Verlauf der Pulswellen, die durch das Öffnen der Arterie unter der Manschette hervorgerufen
v/erden und mißt die Druckwerte in der Manschette, die den Momenten des Erscheinens und Verschwindens dieser Pulswellen
entsprechen. Das Registrieren des Pulswellenverlaufs wird nach Verstellungen der Oberfläche des Patientenkörpers in
Richtung senkrecht zu dieser Oberfläche vorgenommen (s. W.M. Bolschow u.a., "Automatischer Arteriendruckmesser nach einem
indirekten Messverfahren", Zeitschrift "Medtechnika", Heft 2, 1979, S. 19 - 22).
Ein Mangel dieses Verfahrens ist die geringe Meßgenauigkeit des systolischen und diastolischen Arteriendrucks sowie die
Unmöglichkeit, diese Werte des Arteriendrucks bei der Bewegung des Patienten zu bestimmen. Die genannten Mangel dieses bekannten
Verfahrens lassen sich dadurch erklären, daß die Verstellungen der Körperfläche, die sich distal zur Mitte der
Kompressionsmanschette befindet, in der senkrechten Richtung zu dieser Oberfläche auch ohne Verlauf der Pulswellen unter
der Manschette, d.h., ohne die Arterie zu öffnen, möglich sind, da die genannten Verstellungen der Körperfläche infolge der
Druckschwankungen in der Manschette entstehen können, welche gewöhnlich noch vor dem Öffnen der Arterie auftreten, sowie
durch die Muskelkontraktionen des unter der Manschette befindlichen Körperteils bzw. infolge einer elastischen Wandungsverformung
der blutgefüllten Arterie bei einem Druck in der Manschette unter dem diastolischen Wert.
Aus Diagrammen, die bei Bestimmung des Arteriendrucks mit dem bekannten Verfahren erhalten wurde, ist zu ersehen, daß die
Amplitude der Signale von Geräuschen, die durch Bewegungen des Patienten verursacht wurden, die Amplitude des Nutzsignals
bedeutend übersteigt. Bei der Verwendung des bekannten Verfahrens wird ein Signal von den Geräuschen sogar bei Fehlen
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einer Pulswelle registriert, was zu falschen Anzeigen der Werte des Arteriendrucks und folglich zu einer falschen
Diagnose führt.
Bekannt ist eine "bei der indirekten Bestimmung des Arteriendrucks
benutzte Registriereinrichtung von Pulswellen, die einen Pulsgeber darstellt, enthaltend ein Gehäuse, dessen eine Oberfläche
in Form einer Gummimembran ausgeführt ist, die als eine Pelotte wirkt. Durch den Luftraum im Gehäuse wird die Pelotte
mit dem Umformer der beim Erscheinen der Korotkow-Töne hervorgerufenen
Schallsignale in elektrische Signale verbunden. Der erwähnte Umformer ist mit seinen Rändern im Gehäuse starr befestigt.
Als Umformer kann ein Piezokristall verwendet werden.
Ein Mangel dieser Einrichtung ist ihre Empfindlichkeit gegen Einv/irkung von akustischen Geräuschen, die die Schwingungen des
Umformers (des Piezokristalls) bei deren Verlauf durch den Luftraum, der die Pelotte vom Piezokristall trennt, hervorrufen
können. Darüber hinaus ist diese bekannte Einrichtung vor Geräuschen nicht geschützt, die bei den Muskelkontraktionen
an der Auflagestelle der Einrichtung entstehen, da die Muskelkontraktionen Verstellungen der Pelotte hervorrufen, die sich
auf den Piezokristall übertragen, weshalb am Ausgang der Einrichtung Falschsignale entstehen.
Außerdem ist noch eine andere Registriereinrichtung von Pulswellen
bei der indirekten Bestimmung des Arteriendrucks bekannt (s. SU-PS 651786. Diese Einrichtung enthält ein Gehäuse
und einen starr mit ihm verbundenen Umformer von mechanischen Verstellungen in elektrische Signale sowie eine Pelotte, die
am beweglichen Teil des genannten Umformers befestigt ist und die Verstellungen der Körperfläche an den Umformer überträgt,
die senkrecht zu dieser Oberfläche und zur Kontaktstirn der Pelotte verlaufen.
Der Umformer stellt einen Piezokristall dar, der in Form einer Scheibe ausgeführt ist, in deren Mitte die aus einem' starren
Material (Kunststoff) hergestellte scheibenförmige Pelotte angeordnet ist.
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Bei der Messung des Arteriendrucks wird diese Einrichtung unter dem distalen Rand der Kompressionsmanschette angeordnet.
Doch kann auch diese Einrichtung keine hohe Meßgenauigkeit der systolischen und diastolischen Arteriendruckwerte gewährleisten,
da sie gegen Druckschwankungen in der Manschette und Verstellungen
der Körperfläche unter der Wirkung der Muskelkontraktionen empfindlich ist. So entstehen z.B. "bei der Arteriendruckmessung
im Dekompressionszustand in der Manschette Druckschwingungen
noch vor dem Durchgang der ersten Blutpulswelle unter ihr, von welcher die Ablesung des systolischen Werts des Arteriendrucks
vorgenommen wird. Die genannten Druckschwingungen rufen eine Kraft hervor, die auf das Gehäuse der Einrichtung
einwirkt und zueinander entgegengesetzte Verstellungen des Patientenkörpers und der Pelotte hervorruft, wodurch am Ausgang
der Einrichtung ein Falschsignal vom Durchgang einer Blutwelle erscheint und ein Fehler bei der Bestimmung des systolischen
¥erts des Arteriendrucks entsteht. Das gleiche betrifft auch die Muskelkontraktionen unter der Einrichtung bei einem
Druck unter dem diastolischen Wert, sowie eine elastische pulsbedingte Wandungsverformung der blutgefüllten Arterie, die die
Pelotte entsprechend verstellen und ein Erscheinen von Falschsignalen am Ausgang dieser bekannten Einrichtung verursachen.
All das führt zu einer ungenauen Bestimmung der Werte des systolischen und diastolischen Arteriendrucks und macht eine
zuverlässige Messung des Arteriendrucks bei Bewegungen des Patienten praktisch unmöglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der indirekten Bestimmung des Arteriendrucks und eine Registriereinrichtung
für den Pulswellenverlauf zu schaffen, bei dem der Pulswellenverlauf nach solchen Werten registriert wird, die
eine Verbesserung der Genauigkeit der indirekten Bestimmung der Werte des systolischen und diastolischen Arteriendruclcs
des Patienten ermöglichen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der indirekten Bestimmung
des Arteriendrucks mit einem Verfahren, bei dem man
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auf die Körperfläche des Patienten eine Korapressionsmanschette
auflegt, in ihr den Druck in einem Bereich ändert, der die Werte des systolischen und diastolischen Arteriendrucks überdeckt,
distaler zur Manschettenmitte den Pulswellenverlauf registriert, die durch das Öffnen der Arterie unter der Manschette
hervorgerufen werden, die Druckwerte in der Manschette mißt, die den Momenten des Erscheinens und Verschwindens dieser
Pulswellen entsprechen, erfindungsgemäß den Pulswellenverlauf nach den Winkelschwingungen der Körperfläche des Patienten
gegenüber der Fortpflanzungsrichtung dieser Wellen registriert.
Das Verfahren nach der Erfindung bietet die Möglichkeit, genauer als mit Hilfe von bekannten Verfahren, Werte des systolischen
und diastolischen arteriellen Blutdrucks des Patienten unter Ausschluß von akustischen Geräuschen, von Geräuschen,
die mit den Druckschwingungen in der Manschette zusammenhängen sowie von Geräuschen, die durch die Muskelkontraktionen des
Patienten hervorgerufen werden, zu bestimmen. Infolgedessen ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Blutdruckmessung
sich bewegender Patienten, beispielsweise von Sportlern und von Neugeborenen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht dadurch eine bedeutend höhere Genauigkeit der Diagnostik, daß es eine zuverlässige
Registration nur von Pulswellen ohne Berücksichtigung auftretender Geräusche gewährleistet.
Es ist zweckmäßig, bei der Verwirklichung des Verfahrens einer indirekten Bestimmung des Arteriendrucks eine Registriereinrichtung
für den Pulswellenverlauf zu verwenden, enthaltend ein Gehäuse, eine in diesem Gehäuse beweglich angeordnete Pelotte,
deren eine Oberfläche zum Kontakt mit der Körperfläche des Patienten an der Durchlaufstelle der Pulswellen bestimmt
ist, und einen Umformer von Verstellungen der Kontaktfläche der Pelotte in ein elektrisches Signal, welcher Umformer mit
der genannten Pelotte mechanisch verbunden und im Gehäuse angeordnet ist, wobei erfindungsgemäß die Pelotte im Gehäuse so
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befestigt ist, daß sie Winkelschwingungen um die Horizontalachse
ausführen kann, die parallel zur Kontaktfläche der Pelotte verläuft, und deren Projektion auf die Kontaktfläche der
Pelotte mit der Symmetrieachse dieser Fläche übereinstimmt.
Eine AusführungsVariante der erfindungsgemäßen Registriereinrichtung
für den Pulswellenverlauf besteht darin, daß die Pelotte im Gehäuse mit Hilfe einer elastischen Platte befestigt
ist, deren mittlerer Teil mit der genannten Horizontalachse der Pelotte starr verbunden ist und deren Enden mit dem Gehäuse
gleichfalls starr verbunden sind, wobei die Fläche der genannten Platte senkrecht zur Kontaktfläche der Pelotte steht.
Weitere Zwecke und Vorzüge der Erfindung erhellen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung des Verfahrens einer indirekten
Bestimmung des Arteriendrucks und der entsprechenden Registriereinrichtung des Pulswellenverlaufs sowie aus den beiliegenden
Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Registriereinrichtung für den Pulswellenverlauf (Seitenansicht, Längsschnitt);
Fig. 2 das gleiche, wie auf Fig. 1 (Draufsicht);
Fig. 3 eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Registriereinrichtung für den Pulswellenverlauf
(Seitenansicht, Längsschnitt).
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man auf die Körperfläche, z.B. auf die Schulter des Patienten, eine Kompressionsmanschette
von der üblichen Art, beispielsweise aus Baumwollstoff, auflegt und den Druck in dieser Manschette in einem
Bereich ändert, der den für den gegebenen Patienten kennzeichnenden systolischen und diastolischen Arteriendruck überdeckt.
Nun mißt man den Druck in der Manschette und registriert distal zur Manschettenmitte den Pulswellenverlauf, die durch das Öffnen
der Arterie unter der Manschette hervorgerufen werden und
registriert nach den Momenten des Erscheinens und Verschwindens dieser Pulswellen entsprechend die Vierte des systolischen und
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diastolischen Arteriendrucks des Patienten.
Erfindungsgemäß werden die Momente des PuIswellendurchlaufs
nach den Winkelschwingungen der Körperfläche des Patienten unter der Manschette, von ihrer Mitte entfernt, gegenüber der
Fortpflanzungsrichtung dieser Wellen registriert.
Auf Grund zahlreicher Versuche konnte festgestellt werden, daß Winkelschwingungen der Körperfläche gegenüber der Fortpflanzungsrichtung
der Pulswellen nur infolge des Durchlaufs der Pulswellen unter der Manschette entstehen und daß sie durch
die Druckschwingungen in der Manschette sowie durch die Muskelkontraktionen des Patienten auf der Untersuchungsfläche des
Patientenkörpers nicht hervorgerufen werden können. Offenbar werden die Winkelschwingungen der Körperfläche im Bereich der
Untersuchungsfläche an den Pulswellenfronten maximal sein, die in den Momenten des Öffnens und Schließens der Arterie unter
der Manschette entstehen, da die Arterie in diesen Momenten sprungweise ihren Querschnitt ändert, wodurch eine Pulswelle
mit maximal steilen Fronten gebildet wird. Bei der geschlossenen Arterie, wenn der Druck in der Manschette den Wert des
systolischen Arteriendrucks übersteigt, kann eine Pulswelle nicht entstehen. Ist der Druck in der Manschette geringer als
der diastolische Arteriendruck, so bleibt die Arterie dauernd vollständig geöffnet und ändert ihren Querschnitt beim Durchlauf
der Pulswelle nur wenig. Demnach werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Änderungen der Winkelschwingungen mit
maximaler Amplitude nur bei Durchlauf einer Pulswelle entstehen, die beim Öffnen und einem nachfolgenden Schließen der
Arterie hervorgerufen wird. Die Bestimmung des Werts des systolischen und diastolischen Arteriendrucks erfolgt durch Messung
der Druckwerte in der Manschette in den Zeitpunkten, die dem Anfang und Ende der Winkelschwingungen des betreffenden Abschnitts
der Körperfläche entsprechen. Offenbar werden Druckschwingungen in der Manschette, die bei einem Druck in dieser
Manschette stattfinden, der den systolischen Druck übersteigt, keine Änderungen der Winkelschwingungen hervorrufen, weil dabei
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der betreffende Abschnitt sich gänzlich in der Richtung,
senkrecht zur Körperfläche unter der Wirkung der Druckschwingungen in der Manschette verstellen wird. Infolgedessen waren
die bei den durchgeführten Versuchen registrierten Vierte des Arteriendrucks des Patienten durch die akustischen Geräusche,
die mit der Druckschwingung in der Manschette und den Muskelkontraktionen des Patienten zusammenhängen, nicht verzerrt.
Das oben beschriebene Verfahren läßt sich mit Hilfe einer Einrichtung
verv/irklichen, enthaltend eine Kompressionsmanschette,
die mit einem Luftförderer pneumatisch verbunden ist, einen Druckmesser in der Manschette, z.B. einen Manometer, sowie
eine Registriereinrichtung des Pulswellendurchlaufs. Die genannte
Registriereinrichtung des Pulswellendurchlaufs enthält ein Gehäuse 1 (Fig. 1), das beispielsweise aus Kunststoff ausgeführt
ist, eine Pelotte 2, z.B. in Form einer rechteckigen Metallplatte, die im genannten Gehäuse 1 beweglich angeordnet
ist, wobei eine Oberfläche der Pelotte 2 zum Kontakt mit der Körperfläche des Patienten an der Durchlaufstelle der Pulswellen
bestimmt ist.
Erfindungsgemäß wird die Pelotte 2 im Gehäuse 1 derart befestigt, daß sie Winkelschwingungen um eine Achse 3 (Fig. 2)
ausführen kann, die im Gehäuse 1 starr befestigt ist und parallel zur Kontaktfläche der Pelotte 2 verläuft, und deren
Projektion auf die Kontaktfläche der Pelotte 2 mit der Symmetrieachse dieser Oberfläche zusammenfällt.
Nach der Erfindung wird eine Befestigung der Pelotte 2 im Gehäuse
1 mit Hilfe einer elastischen Platte 4 (Fig. 1) vorgesehen, deren mittlerer Teil mit der oben genannten Horizontalachse
3 der Pelotte 2 starr verbunden ist und deren Enden mit dem Gehäuse 1 gleichfalls starr verbunden sind, wobei die Ebene
der genannten Platte 4 senkrecht zur Kontaktfläche der Pelotte 2 verläuft.
Während der Druckschwingungen in der Manschette und bei den Muskelkontraktionen des Patientenkörpers unter der Manschette
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entstehen Kräfte, die gleichmäßig auf die gesamte Kontaktfläche der Pelotte 2 einwirken. Da die Projektion der Horizontalachse
3 mit der Symmetrieachse der Kontaktfläche der Pelotte 2 übereinstimmt, werden die Kräfte, welche auf die
Kontaktfläche der Pelotte 2 einwirken und durch die genannte Symmetrieachse getrennt sind, sich ausgleichen und keine Drehung
der Pelotte 2 um die Achse 3 bewirken, d.h., daß sie keine Winkelschwingungen der Pelotte 2 hervorrufen und keine Erzeugung
eines elektrischen Signals des Umformers 5 verursachen werden.
Die Erfüllung der erwähnten Bedingungen wird durch den sicheren Kontakt der Oberfläche der Pelotte 2 mit der Körperfläche des
Patienten in jedem Moment des Pulswellendurchlaufs gewährleistet und garantiert folglich ein zuverlässiges Registrieren
der Winkelschwingungen der Körperfläche gegenüber der Fortpflanzungsrichtung der Pulswellen.
Außerdem ist im Gehäuse der Registriereinrichtung der Pulswellen ein Umformer 5 von Verstellungen der Kontaktfläche der
Pelotte 2 in ein elektrisches Signal vorhanden. Dieser Umformer 5 ist mit der Pelotte 2 mechanisch verbunden.
Als Umformer 5 der Winkelschwingungen der Körperfläche gegenüber
der Fortpflanzungsrichtung der Pulswellen kann man ein Piezokristall bzw. ein elektromagnetisches System verwenden,
das aus einer Spule 6 (Fig. 3)» die im Gehäuse 7 befestigt ist, und einem Dauermagnet 8, der mit der Pelotte 2 mechanisch verbunden
ist, besteht. In der betrachteten Konstruktion wtird
sich während der Schwingungen der Pelotte 2 um ihre Horizontalachse 3 die Größe des durch den Dauermagneten 8 erzeugten Magnetstrom
ändern, der durch den Querschnitt der Spule 6 fließt. Dabei wird in der Spule 6 eine elektrodynamische Kraft erzeugt,
deren Größe der Amplitude und der Schwingungsfrequenz der Pelotte 2 proportional ist.
Die Messung des Arteriendrucks des Patienten nach der Erfindung wird folgenderweise bewerkstelligt:
Auf die Schulterfläche des Patienten wird die erfindungsgemäße
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Registriereinrichtung für den Pulswellendurchlauf angeordnet. Darüber wird eine Kompressionsinanschette so aufgelegt, daß
sich die genannte Registriereinrichtung entfernt von der Manschettenmitte befindet. In der Manschette wird ein Überdruck
erzeugt, der den viert des systolischen Drucks des Patienten übersteigt. Bei einer langsamen Dekompression wird der Druck
in der Manschette mit Hilfe z.B. eines Manometers registriert, wobei die erste Pulswelle bei einem Druck in der Manschette
verläuft, der gleich ist dem Wert des systolischen Arteriendrucks auf dem Meßabschnitt des Patientenkörpers, die eine
Winkeländerung der Körperfläche gegenüber der Fortpflanzungsrichtung
dieser Pulswelle hervorrufen wird.
Dabei wird die Pelotte 2, die mit der Körperfläche des Patienten kontaktiert, eine Schwingungsbewegung um die Achse 3 ausführen,
was seinerseits das Erscheinen eines elektrischen Signals am Ausgang des Umformers 3 verursacht, da dieser mit der
Pelotte 2 mechanisch verbunden ist. Nach dem Erscheinen des ersten Signals wird die Größe des systolischen Drucks fixiert.
Bei der weiteren Dekompression wird die Einrichtung bei jedem Durchgang der Pulswellen bis zum Druck, gleich dem diastolischen
V/ert, Signale erzeugen. Bei einem Druck in der Manschette, der unter dem diastolischen Wert liegt, wird die Einrichtung
keine elektrischen Signale mehr erzeugen. Der Zeitpunkt des letzten Signals der Einrichtung entspricht dem Wert des diastolischen
arteriellen Blutdrucks des betreffenden Patienten.
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Claims (4)
1. Verfahren einer indirekten Bestimmung von Arteriendruck,
bei dem man auf die Körperfläche (des Patienten) eine Kompressionsmanschette auflegt und in ihr den Druck in einem
Bereich ändert, der den systolischen und diastolischen Wert des Arteriendrucks überdeckt, registriert im Abstand von
Manschettenmitte den Verlauf der Pulswellen, die durch das Öffnen der Arterie unter der Manschette hervorgerufen werden,
mißt die Druckwerte in der Manschette, die den Zeitpunkten des Erscheinens und Verschwindens dieser Pulswellen entsprechen,
dadurch gekennzeichnet , daß das Registrieren des Verlaufs der Pulswellen nach den Winkelschwingungen
der Körperfläche des Patienten gegenüber der Fort-
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Pflanzungsrichtung dieser Wellen vorgenommen wird.
Pflanzungsrichtung dieser Wellen vorgenommen wird.
2./ Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend ein Gehäuse, eine in diesem Gehäuse
angeordnete Pelotte, deren eine Oberfläche zum Kontakt mit der Körperfläche des Patienten an der Verlaufstelle der Pulswellen
bestimmt ist, einen Umformer von Verstellungen der Kontaktfläche der Pelotte in ein elektrisches Signal, der
mit der genannten Pelotte mechanisch verbunden und im Gehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß
die Pelotte (2) im Gehäuse (1) so angeordnet ist, daß sie Winkelschwingungen um eine Achse (3) ausführen kann, die im
Gehäuse (1) starr befestigt ist und parallel zur Kontaktfläche der Pelotte (2) verläuft, wobei ihre Projektion auf
die Kontaktfläche der Pelotte (2) mit der Symmetrieachse (3) dieser Fläche zusammenfällt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pelotte (2) im Gehäuse (1) mit
Hilfe einer elastischen Platte (4) befestigt ist, deren mittlerer Teil mit der genannten Horizontalachse (3) der Pelotte
(2) starr verbunden ist und deren Enden mit dem Gehäuse (1) starr verbunden sind, wobei die Ebene der genannten Platte
(4) senkrecht zur Kontaktfläche der Pelotte (2) steht.
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