DE3424536A1

DE3424536A1 - Verfahren und vorrichtung zum nichtinvasiven messen des blutdrucks

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Publication number: DE3424536A1
Application number: DE19843424536
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. Affeldt; Joachim Ing.(grad.) 1000 Berlin Ganske
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Priority date: 1984-07-04
Filing date: 1984-07-04
Publication date: 1986-01-09

Abstract

Es wird ein Verfahren zum nichtinvasiven Messen des Blutdrucks vorgeschlagen, das insbesondere für die Ergometrie geeignet ist. Bei dem Verfahren werden eine aufblasbare Druckmanschette, die ein Mikrofon zum Aufnehmen der Korotkoffgeräusche enthält, ein Auswerter für die Korotkoffgeräusche und ein mit der Druckmanschette verbundener Druckmesser zum Messen und Anzeigen des systolischen und diastolischen Blutdrucks verwendet. Die Messung erfolgt in der Weise, daß Pulswelle, Manschettendruck und Korotkoffgeräusche analog gemessen werden. Die Meßwerte werden gesamplet, digitalisiert und gespeichert. In einem Komparator (32) werden die gespeicherten Meßwerte von aufeinanderfolgenden Korotkoffgeräuschen und Pulswellen miteinander und mit vorgegebenen Referenzwerten verglichen. Nur bei positiver Bewertung des zuerst und des zuletzt auftretenden Korotkoffgeräusches erfolgt eine Anzeige des ebenfalls gespeicherten Drucks in der Manschette (10).

Description

EK/PLI Scht-Li

3.7.1984

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Verfahren und Vorrichtung zum
nichtinvasiven Messen des Blutdrucks

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Verfahren nach der Gattung des .Anspruchs 1 aus.

Es sind Verfahren zum nichtinvasiven Messen des Blutdrucks bekannt (zum Beispiel DE-OS 26 26 707), die nach der Methode Riva-Rocci-Korotkoff arbeiten. Zur Durchführung des Verfahrens wird eine vorzugsweise um den Oberarm eines Patienten gelegte Druckmanschette auf einen über dem systolischen Blutdruck liegenden Druck aufgeblasen. Anschließend wird ein Ventil geöffnet, über das die Luft mit einer bestimmten Druckablaßgeschwindigkeit aus der Manschette entweichen kann. Dabei setzen zunächst Korotkoffgeräusche ein, die mittels eines in der Manschette enthaltenen Mikrofons abgehört und mittels eines Auswerters von anderen Störgeräuschen unterschieden werden. Der beim Auftreten des ersten Korotkoffgeräusches vorhandene Manschettendruck entspricht dem systolischen Blutdruck und der beim nachfolgenden Aufhören der Korotkoffgeräusche vorhandene Manschettendruck entspricht dem diastolischen Blutdruck. Der während der Messung abfallende Manschettendruck wird mittels eines Manometers dauernd gemessen und angezeigt. Eine elektronische Steuerungsschaltung sorgt dafür, daS systolischer und diastolischer Meßwert nach der Messung angezeigt bleiben.

Das an sich seit langem bewährte Verfahren ist jedoch höheren Anforderungen, wie sie vorzugsweise bei der Ergometrie vorausgesetzt werden, nicht gewachsen. Dabei kommt es nämlich darauf an, daß Störgeräusche, die sich beim Betreiben eines Ergometers auf die Druckmanschette übertragen, nicht zu Fehlmessungen führen dürfen. Eine weitere mit dem bekannten Verfahren kaum

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einzuhaltende Bedingung ist die möglichst genaue Bestimmung des diastolischen Blutdrucks. Ein anderes bekanntes nichtinvasives Blutdruckmeßverfahren (Journal of Medical Engineering, Bd. 2, Nr. 5, September 1978, Seiten 243 und 244) ist das oszillometrische Verfahren. Bei diesem ebenfalls mit einer aufblasbaren Druckmanschette arbeitenden Verfahren werden bestimmte Amplitudenänderungen der Pulswellen als Kriterium für den systo-Iisehen und den diastolisehen Blutdruck ausgenutzt. Dieses Verfahren setzt einen verhältnismäßig hohen technischen Aufwand voraus.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß es für hochwertige Blutdruckmessungen, insbesondere für die Ergometrie, geeignet ist, auf Störsignale nicht reagiert und den diastolischen Blutdruck sehr genau mißt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem Pulswelle und Manschettendruck einerseits und Korotkoffgeräusche andererseits durch voneinander unabhängige Wandler gemessen werden* Turch diese Aufteilung erhält man bei hoher Funktionssicherheit eine sehr genaue Bestimmung von systolischem und diastolischem Blutdruck.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand zweier Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Blutdruckmeßgerätes und

Fig. 2 vier Kurvenverläufe, die die zeitliche Abhängigkeit der Signal-

A D

spannung an Schaltungspunkten A ... D des Schaltbildes nach Fig. 1 erkennen lassen.

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Beschreibung der Erfindung

In dem Blockschaltbild eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Blutdruckmeßgerätes bezeichnet 10 eine aufblasbare Druckmanschette, die ein Mikrofon 11 enthält. Von der Druckmanschette führt ein Luftkanal 12 erstens an eine Pumpe 13, zweitens an ein elektromagnetisches Feinablaßventil 14, drittens an ein elektromagnetisches Schnell ab!aßventil 15 und viertens an einen Druckwandler 16, der den Manschettendruck in eine elektrische Spannung umwandelt. Zu dem Feinablaßventil 14 gehört eine Steuerwicklung 17 und zu dem Schnellablaßventil 15 eine Steuerwicklung 18. Der Ausgang des Druckwandlers 16 ist erstens über ein Hochpaßfilter 19 und einen ersten Schalter 20 mit einem ersten Eingang 21 und zweitens über einen Gleichspannungsverstärker 22 und einen zweiten Schalter 23 mit einem zweiten Eingang 24 eines Analog/Digital-Wandlers 25 verbunden, der im folgenden als A/D-Wandler bezeichnet wird. Das Mikrofon 11 der Druckmanschette 10 steht über ein Bandpaßfilter 26 und einen dritten Schalter 27 mit einem dritten Eingang 28 des A/D-Wandlers in Verbindung. Die drei Schalter 20, 23, 27 werden gemeinsam betätigt. An denA/D-Wandler 25 schließt S^1-Ch eine elektronische Bewertungs- und Steuerungsvorrichtung 29 an; vgl. durch gestrichelte Linien umrahmter Schaltungsteil in Fig. 1. Die Vorrichtung 29 enthält eingangsseitig einen Speicher 30, der über Leitungen 31 wechselseitig mit einem Komparator 32 verbunden ist. Zwischen dem Komparator und einer Referenzschaltung 33 bestehen ebenfalls wechselseitige Leitungsverbindungen 34.

Ein im Ruhezustand geöffneter Schalter 35 verbindet im geschlossenen Zustand einen Ausgang 36 des Speichers 30 mit einer Anzeigevorrichtung 37 für den systolischen (S) und diastolischen (D) Blutdruck. Der Schalter 35 wird über eine Leitung 38 von dem Komparator 32 betätigt. Drei Ausgänge 39, 40, 41 der Vorrichtung 29 sind über Leitungen 42, und 44 mit der Pumpe 13, der Steuerwicklung 17 und der Steuerwicklung verbunden.

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Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Blutdruckmeßgerätes ist folgende.

Zu Beginn einer Messung wird die Schalteranordnung mit den Schaltern 20, 23 und 27 geschlossen und die Betriebsspannung für das Blutdruckmeßgerät eingeschaltet, wodurch die Bewertungs- und Steuerungsvorrichtung 29 die Pumpe 13 über die Leitung 42 einschaltet und über die Leitungen.^43 und beide Ventile 14 und 15 sperrt. Die Pumpe bläst nun die Druckmanschette auf einen über dem erwarteten systolisehen Blutdruck liegenden Wert auf, wobei der Druckwandler 16 den jeweiligen Manschettendruck in eine, elektrische Spannung umwandelt, die in dem Gleichspannungsverstärker 22 verstärkt wird; vgl. Spannung IL. Die Spannung IL wandelt der A/D-Wandler in einen Digitalwert um, der in dem Speicher 30 gespeichert wird. Bei Erreichen des maximalen Manschettendrucks werden die Pumpe 13 abgeschaltet und das Feinablaßventil 14 geöffent. Damit kann die Luft zu einem Zeitpunkt ti (vgl. Fig. 2A) aus der Druckmanschette 10 mit einer bestimmten Ablaßgeschwindigkeit entweichen, wobei der Manschettendruck bzw. die dazu proportionale Spannung U - wie in Fig. 2A gezeigt - von dem Höchstwert U₀-, kontinuierlich abnimmt, zum Beispiel mit einer Geschwindigkeit von 2 ... 3 mm Hg/s. Das nur Frequenzen oberhalb 1 ... 8 Hz durchlassende Hochpaßfilter 19 filtert aus der von dem Druckwandler 16 gelieferten, dem Manschettendruck proportionalen Spannung eine Pulswellenspannung U_p; vgl. formierte Pulswelle in Fig. 2B. Diese Spannung gelangt über den geschlossenen Schalter 20 an den A/D-Wandler 25, der jeden Spannungswert in einen entsprechenden Digitalwert umwandelt. Die von dem Mikrofon 11 beim Auftreten von Korotkoffgeräuschen abgegebene Spannung passiert.das Bandpaßr filter 26, welches bevorzugt Frequenzen zwischen etwa 40 ... 200 Hz durchläßt. Damit liegt am Ausgang des Bandpaßfilters 26 eine Korotkoffgeräuschspannung U^; vgl. Fig. 2C, die über den dritten Schalter 27 dem A/D-Wandler 25 zugeführt und in einen digitalen Wert umgewandelt wird.

Die der jeweiligen Pulswellenspannung U_p und der jeweiligen Korotokoffgeräuschspannung U_K entsprechenden digitalen Meßwerte werden in den Speicher 30 im Zeitmultiplexverfahren eingelesen, und zwar in der Weise,

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daß aus der Pulswellenspannung IL (vgl. Fig. 2B) zum Beispiel alle 5ms der augenblickliche Spannungswert IL festgestellt wird; vgl. Fig. 2D. Aus der Korotkoffgeräuschspannung IL wird zum Beispiel alle 2,5 ms der. augenblickliche Spannungswert IL festgestellt. In Fig. 2D sind die auf die Pul swellenspannung IL zurückgehenden Spannungswerte der Spannung IL als weiße Streifen M_p und die auf die Korotkoffgeräuschspannung IL zurückgehenden Spannungswerte durch schwarze Streifen Mj, gekennzeichnet.

In dem Speicher 30 werden alle zum Beispiel 25 Meßwerte einer Pulswelle und eines Korotkoffgeräusches entsprechend Fig. 2D in einer Tabelle gespeichert. Im Verlauf der Messung bzw. des Druckabfalls in der Druckmanschette treten dann weitere Pulswellen und Korotkoffgeräusche auf, deren Spannungswerte ebenfalls in je einer Tabelle des Speichers 30 gespeichert werden. Sind alle Spannungswerte LL gespeichert, dann beginnt eine Bewertung auf folgende Weise.

A. Messung des systolischen Blutdrucks

1. Bewertung des ersten Korotkoffgeräusches

a) Bildung der Summe aller Korotkoff-Meßwerte eines Korotkoffgeräusches, die einen bestimmten, in der Referenzschaltung 33 gespeicherten Schwellwert ±IL erreichen oder unter- bzw. überschreiten;·

b) Feststellen der Anzahl von Nullstellen dieses Korotkoffgeräusches und Vergleich mit den normalerweise vorhandenen drei bis zehn Nullstellen eines Korotkoffgeräusches;

c) Feststellen der Anzahl der Extremwerte innerhalb eines Korotkoffgeräusches und Vergleich dieser Anzahl mit der normalen Anzahl von drei bis elf Extremwerten;

d) Feststellen der Anzahl der Overflows, das heißt, wie oft ein Meßwert U₅ (Sample) die Wandel grenze des A/D-Wandlers 25 erreicht. Hierbei wird vorausgesetzt, daß es sich bei Meßwerten IL, die die Wandelgrenze erreichen oder überschreiten, um einen Artefakt handeln muß. ·

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2. Bewertung der ersten Pulswelle

a) Bildung der Summe der Meßwerte M_p (vgl. Fig. 2D, weiße Streifen) einer Pulswelle, die einen bestimmten, in der Referenzschaltung 33 gespeicherten Schwell wert IL erreichen oder überschreiten;

b) Feststellen der Anzahl der Extremwerte;

c) Feststellen der Anzahl der Overflows analog zu 1 d).

3. Bewertung des zweiten Korotkoffgeräusches

Die Bewertung erfolgt zunächst wie unter la) ... ld). Dann findet ein Vergleich von erstem und zweitem Korotkoffgeräusch mittels des Komparators 32 statt. Nur wenn die Summe nach 1 a) des ersten Korotkoffgeräusches etwa gleich oder größer als die Summe vom zweiten Korotkoffgeräusch ist, liegt die Vermutung nahe, daß es sich bei dem ersten Korotkoffgeräusch um ein echtes Korotkoffgeräusch gehandelt hat. Sinngemäß das gleiche gilt für die Zahl der Nullstellen und die Zahl der Extremwerte.

4. Bewertung der zweiten Pul swelle

Hier findet die Bewertung in analoger Weise zu Ziffer 3 statt mit dem Unterschied, daß eine Pulswelle auch dann noch als richtig bewertet wird, wenn zum Beispiel bis zu drei Overflows auftreten.

5. Die Bewertung der folgenden Korotkoffgeräusche und Pulswellen und der daraus gebildeten Meßgruppen erfolgt in analoger Weise. Sobald der Vergleich zweier aufeinanderfolgender Meßgruppen aus Korotkoffgeräusch und Pulswelle positiv ausfällt, also das erste Korotkoffgeräusch als richtig erkannt worden ist, gibt der Komparator 32 ein bestimmtes Signal ab, das den Schalter 35 schließt und damit den in dem Speicher gespeicherten und zu dem Korotkoffgeräusch gehörenden Manschettendruck der Anzeigevorrichtung 37 zuführt. In diesem Fall erscheint auf dem Anzeigeorgan S der systolische Blutdruck.

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B. Messung des diastolischen Blutdrucks

Die Bewertung erfolgt hier nach denselben Kriterien wie bei der Messung des systolischen Blutdrucks, jedoch in der Weise, daß das Aufhören der Korotkoffgeräusche festgestellt werden muß. Ist ein Korotkoffgeräusch als letztes Korotkoffgeräusch der Messung erkannt, so gibt der Speicher 30 ein weiteres bestimmtes Signal ab, das eine Anzeige des gespeicherten Manschettendrucks bewirkt. Auf dem Anzeigeorgan D erscheint dann der diastolische Blutdruck.

Die elektronische Bewertungs- und Steuerungsschaltung 29 enthält min destens einen Mikroprozessor, der die Bewertung der Meßwerte, die Steuerung von Pumpe und Ventilen sowie der Anzeigevorrichtung übernimmt. Die Bewertung erfolgt softwaremäßig.

Claims

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ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1
Ansprüche

1/ Verfahren zum nichtinvasiven Messen des Blutdrucks unter Verwendung einer aufblasbaren Druckmanschette, die ein Mikrofon zum Aufnehmen der Korotkoffgeräusche enthält, eines Auswerters für die Korotkoffgeräusche und eines mit der Druckmanschette verbundenen Druckmessers zum Messen und Anzeigen des systolischen und diastolischen Blutdrucks, dadurch gekennzeichnet, daß Pulswelle, Manschettendruck und Korotkoffgeräusche analog gemessen, die Meßwerte digitalisiert und gespeichert und die digitalen Meßwerte auf ..ihre Plausibilität hin bewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Pulswelle und Manschettendruck einerseits und Korotkoffgeräusche andererseits durch voneinander unabhängige Wandler (11, 16) gemessen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bewertung

a) jeder Meßwert mit einem empirisch festgelegten Referenzwert verglichen wird;

b) aufeinanderfolgende Meßwerte untereinander verglichen werden;

c) jede Meßwertgruppe aus Pulswelle und Korotkoffgeräusch mit einer oder mehreren nachfolgenden Meßwertgruppen verglichen wird;

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewer-. tung der Pulswellen

a) jede Pul swelle gesamplet und die Summe aller Samplewerte gebildet und gespeichert wird;

b) die Zahl der Extremwerte, festgestellt wird;

c) die Zahl der Overflows festgestellt wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewertung eines Korotkoffgeräusches

a) die Summe aller gesampleten Meßwerte des Korotkoffgeräusches gebildet und gespeichert wird;

b) die Zahl der Nullstellen festgestellt und gespeichert wird;

c) die Größe und die Anzahl der Extremwerte festgestellt und gespeichert werden; .^

d) die Zahl der Überschreitungen eines vorgegebenen maximalen Amplitudenwertes ermittelt und gespeichert wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Korotkoffgeräusche ein in der Druckmanschette (10) enthaltenes Mikrofon (11) vorgesehen ist, das mit einem Bandpaßfilter (26) zum Auswerten der Korotkoffgeräusche verbunden ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Druckmanschette (10) verbundener Druckwandler (16) vorgesehen ist, dessen Ausgangsspannung dem Manschettendruck proportional ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwandler (16) mit einem Hochpaßfilter (19) verbunden ist, dessen Ausgangsspannung eine Pul swellenspannung (IL) ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulswellenspannung (Up) und eine gegebenenfalls verstärkte Manschettendruckspannung (LL) sowie eine von dem Mikrofon (11) der Druckmanschette (10) gelieferte und mittels eines Korotkoffgeräuschfilters (26) gefilterte Manschettendruckspannung (IL) über je einen Schalter (20, 23, 27) mit einem Analog/Digital-Wandler (25) in Digitalwerte umgewandelt sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Analog/Digital-Wandler (25) mit einer elektronischen Bewertungs und Steuerungsvorrichtung (29) verbunden ist, die einen Speicher (30), einen Komparator (32) und eine Referenzschaltung (33) enthäH.