DE3143372C2

DE3143372C2 - Verfahren zum elektronischen Auswerten der bei der Blutdruckmessung nach der Methode Riva-Rocci auftretenden Korotkoff-Geräusche

Info

Publication number: DE3143372C2
Application number: DE3143372A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Affeldt; Klaus Dipl.-Phys. Berger; Lutz Dipl.-Ing. 1000 Berlin Böttcher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-11-02
Filing date: 1981-11-02
Publication date: 1985-10-17
Also published as: JPS5883936A; US4534361A; DE3143372A1; JPH0349571B2

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektronischen Auswerten der bei der Blutdruckmessung nach der Methode Riva-Rocci auftretenden Korotkoff-Geräusche vorgeschlagen. Um je ein bestimmtes Signal zu erhalten, das dem dem systolischen Blutdruckwert und dem dem diastolischen Blutdruckwert entsprechenden Korotkoff-Geräusch entspricht, findet eine Frequenzanalyse des Frequenzspektrums der Korotkoff-Geräusche statt. Hierzu bedient man sich der Ermittlung der für den systolischen und den diastolischen Blutdruckwert charakteristischen Veränderungen des Frequenzspektrums der Korotkoff-Geräusche. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist einen mit einem Mikrofon (12) verbundenen Verstärker (14) auf, an den mehrere eingangsseitig zusammengeschaltete und auf verschiedene Frequenzbereiche abgestimmte Bandpaßfilter (16, 17, 18) angeschlossen sind. Auf jedes Bandpaßfilter folgt eine Gleichrichterschaltung (19, 20, 21). Je zwei Gleichrichterschaltungen sind mit einer Vorrichtung zur Quotientenbildung (25, 26) verbunden, und auf jede Vorrichtung folgt ein Diskriminator (27, 28). An den Diskriminatoren schließt sich eine Steuerlogik (29) an, die eine Signalspannung zum Steuern der Anzeige des systolischen und des diastolischen Blutdruckwertes liefert. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird bei der Auswertung von der Fast Fourier Transformation Gebrauch gemacht.

Description

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (14) ein regelbarer Verstärker ist, dessen Verstärkung durch eine Regelspannung (Ur) beeinflußt wird, die von den Ausgangsspannungen der Gleichrichterschaltungen (19, 20,21) abgeleitet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen mit einem Mikrofon (50) verbundenen Verstärker (51) ein Antialiasing-Tiefpaßfilter (52) folgt, dem ein Analog-Digitalwandler (53) nachgeschaltet ist, daß auf den Analog-Digitalwandler ein Digitalfilter (54) und darauf ein elektronischer Speicher (55) folgen und daß ein Mikrocomputer (57) vorgesehen ist, dessen erster Eingang (56) mit dem Speicher (55) und dessen zweiter Eingang (58) mit einem Festwertspeicher (59) verbunden ist und der über eine ω Verbindung (62) das Digitalfilter (54) und den elektronischen Speicher (55) ansteuert und an seinem Ausgang (60) eine Signalspannung zum Steuern der Anzeige des systolischen und des diastolischen Blutdruckwertes abgibt.

Die Erfindung geht von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs aus.

Bei elektronischen Blutdruckmeßgeräten, die nach der Methode Riva-Rocci arbeiten, ist schon bekannt (DE-AS 29 45 126), die Korotkoff-Geräusche in der Weise auszuwerten, daß man von dem gesamter. Frequenzband der Geräusche ein schmales Frequenzband herausfalten und die zugehörigen Amplitudenwerte feststellt Mittels einer nachgeschalteten SehrUkreislogik lassen sich dann das bei der Messung mit fallendem Manschettendruck zuerst auftretende Korotkoff-Geräusch und das zuletzt auftretende Korotkoff-Geräusch ermitteln und somit der systolische und der diastolische Blutdruckwert bestimmen. Durch besondere Maßnahmen können darüber hinaus Störgeräusche ausgeblendet werden. Diese bekannte Meßmethode ist jedoch gegenüber amplitudenmindernden Störungen anfällig. Beispielsweise ruft eine ungünstige Positionierung des zum Abhören der Korotkoff-Geräusche benutzten Mikrofons derartige Störungen hervor.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Blutdruckwerte anhand des Frequenzspektrums der Korotkoff-Geräusche und der Veränderungen dieses Spektrums ermittelt werden. Dadurch können die Korotkoff-Geräusche besser erkannt werden, und es erhöht sich die Meßgenauigkeit elektronischer Blutdruckmeßgeräte. Als weitere Vorteile sind anzusehen, daß das Meßergebnis von der Lage des Mikrofons nicht so stark abhängt wie bei den bekannten elektronischen Blutdruckmeßgeräten und daß Artefakte besser unterdrückt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahreins möglich. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die Auswertung durch frequenxbereichsweisen Vergleich der Amplituden des Korotkoff-Geräuschfrequenzspektrums und durch Ermittlung der für den systolischen und den diastolischen Blutdruckwert charakteristischen Veränderungen in den Amplitudenverhältnissen erfolgt Dann kann nämlich die Auswertung mit verhältnismäßig einfachen Mitteln vorgenommen werden.

Es ist weiterhin eine Blutdruckmeßeinrichtung mit einem Mikrofon bekannt (DE-OS 30 14 219), bei der durch Filtermittel festgestellt wird, ob in dem jeweiligen Korotkoff-Geräusch eine bestimmte Frequenz vorherrscht. Die bestimmte Frequenz richtet sich danach, ob das vierte oder fünfte Korotkoff-Geräusch als Kriterium für das Vorhandensein des diastoüschen oder systolischen Blutdrucks maßgebend sein soll. Die Filtermittel können zwar auf verschiedene Frequenzen umgeschaltet werden; bei einer Messung kommt jedoch immer nur eine einzige Filterfrequenz zur Wirkung. Eine Frequenzanalyse des Frequenzspektrums findet somit nicht statt.

Zeichnung

Ausführungsbeisp'iele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand zweier Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. I ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung zum Auswerten von Korotkoff-Geräuschen in einer ersten Ausführungsform und

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auswerten von Korotkoff-Geräuschen in einer zweiten Ausführungsform.

Beschreibung der Erfindung

Eine in F i g. i mit 10 bezeichnete Auswertevorrichtung zum Auswerten von Korotkoff-Geräuschen bei der elektronischen Blutdruckmessung nach der Methode Riva-Rocci gehört zu einem Blutdruckmeßgerät und ist mit ihrem Eingang IJ mit einem Mikrofon 12, zum Beispiel ein Körperschallmikrofon, verbunden. Das Mikrofon ist in einer aufblasbaren Blutdruckir.anschette 13 untergebracht Der Eingang 11 der Auswertevorrichtung steht über einen regelbaren Verstärker 14, der einen Anschluß 15 zum Zuführen einer Regelspannung Ur hat, mit den Eingängen mehrerer Bandpaßfilter 16, 17, 18 in Verbindung. In Fig. 1 sind der Übersichtlichkeit halber nur drei Bandpaßfilter gezeigt, die für zwei aneinandergrenzende Frequenzbereiche Fl und F2 sowie einen abgelegeneren Frequenzbereich Fi des Korotkoff-Geräuschfrequenzspektrums ausgelegt sind. Die gestrichelte Linie zwischen den Bandfiltern 17 und 18 soll andeuten, daß gegebenenfalls mehr als drei, allgemein also π Bandpaßfilter für π Frequenzbereiche, vorhanden sein können. Auf die Bandpaßfilter folgt je eine Gleichrichterschaltung 19, 20 und 21. Die Gleichrichterschaltungen geben je eine erste Gleichspannung an ein Netzwerk 22 ab, das über eine Regelspannungsleitung 23 mit dem Anschluß 15 des regelbaren Verstärkers 14 verbunden ist.

Jeweils zwei Gleichrichterschaltungen, zum Beispiel 19, 20, geben eine zweite Gleichspannung an eine Vorrichtung zur Quotientenbiidung 25, 26 ab, die über je einen Diskriminator 27, 28 mit einer Steuerlogik 29 in Verbindung steht. Ein Ausgang 30 der Steuerlogik bildet gleichzeitig den Ausgang der Auswertevorrichtung 10. An den Ausgang 30 schließt sich ein Druckmesser 31 an, das ist beispielsweise ein Zweizeigermanometer. Anstelle des Zweizeigermanometers kann gegebenenfalls auch ein Einzeigermanometer treten, an dem mit Hilfe eines optischen und/oder akustischen Signals einer Anzeigevorrichtung 32 der systolische und der diastoiische Blutdruckwert abgelesen werden können.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 funktioniert folgendermaßen:

Zunächst wird die Blutrlruckmeßmanschette 13 angelegt und auf einen über dem systolischen Blutdruckwert liegenden Druckwert aufgeblasen. Danach läßt man die Luft aus der Manschette langsam entweichen. In der Folge treten dann Korotkoff-Geräusche auf. Die von dem Mikrofon 12 aufgenommenen Korotkoff-Geräusche bzw. Schallsignale weisen unterschiedliche Frequenzen auf, die in einem Korotkoff-Geräuschfrequenzspektrum liegen, das beispielsweise Frequenzen zwischen 20 Hz und 250 Hz umfaßt

Die durch das Mikrofon in elektrische Signale umgeset2ten Sehallsignale werden in dem regelbaren Verstärker 14 verstärkt und anschließend mittels der Bandpaßfilter 16,17 und 18 in Frequenzbereiche Fi, Fl und FZ aufgeteilt. Der Frequenzbereich Fl umfaßt beispielsweise Frequenzen zwischen 18 Hz und 22 Hz, der Frequenzbereich F 2 Frequenzen zwischen 28 Hz und 35 Hz und der Frequenzbereich F3 Frequenzen zwischen 180 Hz und 220 Hz.

Die Ausgangsspannungen der Bandpaßfilter 16, 17, 18 werden, in den Gleichrichterschaltungen 19, 20, 21 gleichgerichtet Von den gleichgerichteten Spannungen wird mittels des Netzwerks 22 die Regelgleichspannung Ur abgeleitet, die dafür sorgt, daß die Korotkoff-Signalspannungen am Ausgang des regelbaren Verstärkers 14 auch bei einer Fehlpositionierung der Meßmanschette 13 bzw. des Mikrofons 12 bestimmte Amplitudenwerte aufweisen.

Die von den Gleichrichterschaltungen abgegebenen

ίο Gleichspannungen werden paarweise in den Vorrichtungen zur Quotientenbildung 25, 26 miteinander verglichen. Steht zum Beispiel fest, daß bei dem dem systolischen Blutdruckwert entsprechenden Korotkoff-Geräusch die Ausgangsspannungen der Gleichrichterschaltungen 19, 20 grundsätzlich in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen, das von dem Verhältnis der Ausgangsspannungen von anderen Gleichrichterschaltungspaaren abweichen kann, so wird mittels des voreingestollten Diskriminators 27 festgestellt, ob dieses Verhältnis bei dem gerade aufgenommenen Korotkoff-Geräusch vorliegt Nur bei diesen bestimmten Verhältnis gibt der Diskriminator 27 eine erste bestimmte Signalspannung an die Steuerlogik 29 ab Diese bewirkt dann beispielsweise, daß ein Zeiger des als Zweizeigermanometer ausgebildeten Druckmessers 31 mechanisch festgehalten wird und trotz des weiterhin absinkenden Druckes in der Meßmanschette arretiert bleibt Damit ist der systolische Blutdruckwert gespeichert.

Steht beispielsweise weiterhin fest, daß bei dem dem diastolischen Blutdruckwert entsprechenden Korotkoff-Geräusch die Ausgangsspannungen zweier anderer Gleichrichterschaltungspaare in einem bestimmten Verhältnis stehen, so wird dieses Verhältnis in einer weiteren Vorrichtung zur Quotientenbildung, zum Beispiel 26, gebildet und mit dem Diskriminator 28 festgestellt, ob das bestimmte Verhältnis gerade vorliegt. Sofern dies der Fall ist, gibt der Diskriminator 2S eine zweite bestimmte Signalspannung an die Steuerlogik 29 ab, die bewirkt, daß der zweite Zeiger des Zweizeigermanometers arretiert wird und somit den diastolir-rhen Blutdruckwert anzeigt.

Das Kriterium für ein dem systolischen oder dem diastolischen Blutdruckwert entsprechendes Korotkoff-Geräusch kann auch mehr als zwei Frequenzbereiche umfassen. In diesem Fall muß die Steuerlogik 29 das gleichzeitige Auftreten von Signalspannungen an den Ausgängen mehrerer Diskriminatoren erkennen.

Die Auswertung der Korotkoff-Geräusche muß sich im übrigen nicht ai;f den hörbaren Teil des Korotkoff-Geräuschfrequenzspektrums beschränken. Auch im Jnfraschallbereich enthält das Frequenzspektrum der Korotkoif-Geräusche Merkmale, zum Beispiel tiefe Minima, deren Frequenzen sich besonders in der Nähe des diastolischen Bluidruckwertes charakteristisch verschieben.

Ist nur ein Einzeigermanometer oder eine Digitalanzeige ohne Speicher vorgesehen, so bewirken die beiden Signalspannungen beispielsweise das Einschalten eines ersten und eines zweiten optischen und/oder akustischen Signals, das den Benutzer des Blu'.drackmessers veranlaßt, die beim Auftreten der Signale angezeigten Meßwerte für den systolischen und den diastolischen Blutdruck zu iotieren.

In einer anderen Ausführungsform der Auswertevorrichtung werden digitale Bandpaßfilter verwendet Eine Mikrocomputerschaltung bewirkt dann das Umschalten der Filter und eine Frequenzanalyse auf digitalem We-

ge. Der Aufbau einer derartigen Schaltung ist für den Fachmann im Prinzip bekannt, so daß auf eine Schaltungsdarstellung und auf Schaltungseinzelheiten verzichtet werden kann.

Die Zahl der Frequenzbereiche F1... bzw. der erforderlichen Filter richtet sich nach der gewünschten Auswertegenauigkeit. Diese wird um so größer, je mehr physiologische Besonderheiten erfaßt werden.

Von einer bestimmten Zahl von Frequenzbereichen an empfiehlt es sich, die sogenannte »Fast Fourier Transformation« (FFT) anzuwenden. Dadurch kann der Bauteileaufwand verringert werden.

Anhand des Blockschaltbildes in F i g. 2 wird gezeigt, wie das FFT-Prinzip bei einem elektronischen Blutdruckmesser angewendet werden kann.

Die Schaltung umfaßt ein in einer Blutdruckmeßmanschette enthaltenes Mikrofon 50, das mit einem regelbarer! Verstärker 5! verbund?" ist-, an den sich ein Antialiasing-Tiefpaßfilter 52 anschließt. Auf das Filter 52 folgen ein Analog-Digitalwandler 53, ein Digitalfilter 54 und ein elektronischer Speicher 55, der mit einem ersten Eingang 56 einer Mikrocomputerschaltung 57 verbunden ist. Ein zweiter Eingang 58 der Mikrocomputerschaltung steht mit einem Festwertspeicher 59 in Verbindung, das ist vorzugsweise eine ROM-(Read Only Memory-)Schaltung. Der Mikrocomputer 57 hat einen Ausgang 60, an dem er Signale zum Steuern eines Druckmessers 61 abgibt. Über eine Verbindung 62 steuert der Mikrocomputer den regelbaren Verstärker 51, das Digitalfilter 54 und den elektronischen Speicher 55.

Die Schaltung nach F i g. 2 übt folgende Funktionen aus.

Das Mikrofon 50 wandelt die aufgenommenen Korotkoff-Geräusche in eine Wechselspannung um. Diese Spannung wird in dem regelbaren Verstärker 51 verstärkt und anschließend dem Antialiasing-Tiefpaßfilter

52 zugeführt Das Filter 52 verhindert, daß höhere Frequenzen — in der Nähe der Taktfrequenz des Analog-Digitalwandlers 53 — zu Zweideutigkeiten in dem digitalen Signalweg führen. Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 52 liegt oberhalb der höchsten in dem Korotkoff-Geräusch zu erwartenden Frequenz.

Die in analoger Form vorliegende Ausgangsspannung des Filters 52 wird mit dem Analog-Digitalwandler

53 in einen entsprechenden Digitalwert umgewandelt In dem Digitalfilter 54, das von dem Mikrocomputer 57 gesteuert wird, erfolgt die spektrale Zerlegung des Korotkoff-Geräusches. Das gesamte Spektrum bzw. die für die Blutdruckmessung wichtigen Teile des Frequenzspektrums des gerade vorliegenden Korotkoff-Geräusches werden in dem Speicher 55 gespeichert und mit den in dem Festwertspeicher 59 einmalig eingegebenen Sollwerten mit Hilfe der Mikrocomputerschaltung 57 verglichen. Systolischer und diastolischer Blutdruck werden wieder anhand der Amplitudenverhältnisse von Korotkoff-Geräuschanteilen aus verschiedenen Spektralbereichen und anhand der Änderung der Amplitudenverhältnisse identifiziert Durch die an dem Ausgang 60 des Mikrocomputers 57 abgegebenen Steuersignale werden schließlich die Anzeigen und gegebenenfalls die Funktionsabläufe eines Blutdruckmeßgerätes gesteuert

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren rum elektronischen Auswerten der bei der Blutdruckmessung nach der Methods Riva-Rocci auftretenden Korotkoff-Geräusche und zum Erzeugen je eines bestimmten Signals bei dem dem systolischen Blutdruckwert und dem dem diastolischen Blutdruckwert entsprechenden Korotkoff-Geräusch, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der bestimmten Signale durch Frequenzanalyseder Korotkoff-Geräusche und durch Ermittlung der für den systolischen und den diastolischen Blutdruckwert charakteristischen Veränderungen des Frequenzspektrums erfolgt ι c

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung durch Vergleich der Schallamplituden des Korotkoff-Geräusches in verschiedenen Frequenzbereichen und durch Ermittlung der i3r den systolischen und den diastolischen Blutdrucitwcrt charakteristischen Veränderungen in den Amplitudenverhältnissen erfolgt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Auswertung durch einen Vergleich der Schallamplituden der Korotkoff-Gerausche auf digitalem Wege durch »Fast Fourier Tranformation« (FFT) vorgenommen wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen mit einem Mikrofon (12) verbundenen Verstärke · (14) mehrere eingangsseitig zusammengeschaltete und auf verschiedene Frequenzbereiche (FX ...) abgestimmte Bandpaßfilter (16, 17,18) folgen, daß jedem Filter eine Gleichrichterschaltung (19, 20, 21) nachgeschaltet Lt. daß mindestens je zwei Gleichrichterschaltungen mit einer Vorrichtung zur Quotientenbildung (25,26) verbunden sind, daß sich an jede Vorrichtung zur Quotientenbildung ein Diskriminator (27, 28) anschließt und daß die Diskriminatoren mit einer Steuerlogik (29) verbunden sind, die eine Signalspannung zum Steuern der Anzeige des systolischen und des diastolischen Blutdruckwertes liefert.