DE3706074A1 - Vorrichtung zum messen lokaler zerebraler blutstroeme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen lokaler zerebraler Blutströme (Blutströmungen) nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Herkömmliche Vorrichtungen zu Messen lokaler zerebraler Blutströme umfassen Einzelphotonen-Emissions- CT (SPECT) und Positronen-Emissions-CT (PET). Diese Vorrichtungen können r-CBF-Werte messen. Unter herkömmlichen CT-Vorrichtungen (CT = Computer-Tomographie) hat eine CT-Vorrichtung zum Messen eines lokalen zerebralen Blutstromes nach einer Spureninhalationsmethode ein großes Interesse erregt, da sie bedeutende Vorteile hinsichtlich räumlicher Auflösung, Größe und Kosten bietet, wenn der lokale zerebrale Blutstrom (Gehirnblutstrom) als funktionales Bild wiedergegeben wird.

Nach der Spureninhalationsmethode werden die Konzentration eines Spurenarterienblutes und eine Zeitkonzentrationskurve bezüglich der Spurenkonzentration im zerebralen Gewebe mittels dynamischer Abtastung erhalten, wobei eine Röntgenstrahl-CT-Vorrichtung verwendet wird, während ein nicht-diffundierendes Gas, wie beispielsweise Xe (Xenon) als ein Spurenmaterial in die Lungen inhaliert wird. Ein Verteilungskoeffizient λ zwischen dem Blut und dem zerebralen Gewebe und die Blutströmungsgröße (Durchsatz) werden in jeder Matrix einer Scheibe entsprechend der Kety-Schmidt-Gleichung mittels der gemessenen Daten berechnet. Das berechnete Ergebnis wird als ein funktionales Bild angezeigt.

Die Spurenkonzentration Ca(t) im arteriellen Blut wird auf der Grundlage eines Prinzips (Henley-Gesetz) berechnet, wobei eine gegebene Konzentration des Spurenmaterials im arteriellen Blut eine Gleichgewichtsbeziehung mit derjenigen in der alveolären Luft hat, welche von den Alveolen (Lungenbläschen) der Lungen wegfließt. Die Spurenkonzentration Ce(T) in der Endatmungsluft, die der alveolären Luft entspricht, wird berechnet, um die im arteriellen Blut vorhandene Konzentration Ca(t) zu berechnen.

Die US-Patentanmeldung 7 46 523 beschreibt eine die obige Methode verwendende Vorrichtung. In dieser Vorrichtung wird in Hohlräume, wie beispielsweise die Luftröhre, die Nasenhöhle oder den Innenraum einer Atmungsmaske ausgeatmete oder exhalierte Luft in ein Ausatmungsrohr ausgegeben. Wenn die Person bzw. der Patient Luft inhaliert, die ein Spurenmaterial enthält, so wächst die Anstiegsgeschwindigkeit in der Konzentration des Spurenmaterials im Ausatmungsrohr an. Wenn jedoch die Person lediglich Luft oder reinen Sauerstoff inhaliert, so wächst die Abfallgeschwindigkeit in der Konzentration des Spurenmaterials im Ausatmungsrohr an. Eine Röntgenstrahl- CT-Abtastung benötigt gewöhnlich eine Zeitdauer von 4 bis 9 s. Die Spurenmaterialkonzentration wird als ein Mittelwert der Anzahl der Atmungszyklen gemessen, die während der Zeit des Abtastens einer Abtastebene im Ausatmungsrohr auftreten. Daher wachsen die Anstiegs- und Abfallgeschwindigkeiten in der Spurenmaterialkonzentration weiter an. Aus diesem Grund sind die durch Abtasten des Ausatmungsrohres gemessenen zeitlichen Änderungen, also Anstieg und Abfall, in der Spurenmaterialkonzentration größer als diejenigen, die in der tatsächlichen Endatmungsluft auftreten (d. h. am Ende des Ausatmens, vom Ende des ablaufenden Ausatmungszyklus bis zum Beginn des nächsten Einatmungs- oder Inhalationszyklus. Die Endatmungsluft scheint der alveolären Luft zu entsprechen). Als Ergebnis kann der zerebrale Blutstrom nicht genau gemessen werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine CT-Vorrichtung zum Messen des zerebralen Blutstromes zu schaffen, mit der die Konzentration eines Spurenmaterials in der Endatmungsluft sowie der zerebrale Blutstrom mit hoher Genauigkeit gemessen werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Patentansprüchen 2 bis 8.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt ein Ausatmungsrohr innerhalb eines Tomographiebereiches, um eine Scheibe einer zu untersuchenden Person zu kreuzen. Exhalierte oder ausgeatmete Luft, die ein Spurenmaterial enthält, wird durch das Ausatmungsrohr geschickt, und derjenige Teil des Ausatmungsrohres, der der Scheibe entspricht, wird synchron mit dem Atmen abgetastet, um die Spurenmaterialkonzentration zu messen, wodurch eine genaue Messung der Spurenmaterialkonzentration erhalten werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer CT-Vorrichtung zum Messen des lokalen zerebralen Blutstromes nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Spurenmaterialkonzentrations-Meßabschnittes,

Fig. 3A bis 3E Zeitdiagramme zur Erläuterung des zeitlichen Ablaufes beim Schalten eines in Fig. 2 dargestellten Ventiles oder Absperrorgans,

Fig. 4 eine Kurve mit der Spurenmaterialkonzentration als Funktion der Zeit,

Fig. 5 eine schematische Draufsicht eines Spurenmaterialkonzentrations- Meßabschnittes in einer CT-Vorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 eine schematische Seitensicht eines Spurenmaterialkonzentrations- Meßabschnittes in der in Fig. 5 gezeigten CT-Vorrichtung, und

Fig. 7 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der in den Fig. 5 und 6 gezeigten CT-Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt ein Gestell 5 mit einer Photographieröffnung 3. Der Kopf einer zu untersuchenden Person, also ein Patient 2, der auf einem Bett 1 liegt, wird in die Öffnung 3 eingeführt. Das Gestell 5 kann um den Kopf des Patienten 2 gedreht werden. Eine Röntgenstrahlröhre sendet Röntgenstrahlen entlang einer Scheibe 4 aus. Eine Röntgenstrahlungsemissionssteuereinheit 6 ist mit dem Gestell 5 verbunden und steuert das Anlegen von Hochspannung an die Röntgenröhre, um dadurch die Röntgenstrahlungsbelichtung zu steuern. Ein Ausgang eines nicht gezeigten, im Gestell 5 angeordneten Röntgenstrahlungssensors ist mit einer Datensammeleinheit 7 verbunden. Die Datensammeleinheit 7 nimmt vom Gestell 5 ausgesandte Projektionsdaten auf und liefert Projektionsdaten zu einer Bildrekonstruktionseinheit 8. Die Bildrekonstruktionseinheit 8 rekonstruiert nach einer üblichen Methode mittels der durch die Datensammeleinheit 7 eingespeisten Projektionsdaten ein Tomogramm entlang der Scheibe 4. Ein Ausgangssignal von der Bildrekonstruktionseinheit 8 wird zu einer Bildanalyseneinheit 9 übertragen. Die Bildanalyseneinheit 9 analysiert die Spurenmaterialkonzentration Ca(t) im arteriellen Blut und die Spurenmaterialkonzentration Ci im zerebralen Gewebe aufgrund von Bilddaten, die eine Vielzahl von zeitseriellen Tomogrammen darstellen, welche durch die Bildrekonstruktionseinheit 7 eingespeist sind. Ein Ausgangssignal von der Analysiereinheit 9 wird zu einer Bildanzeigeeinheit 10 übertragen. Die Bildanzeigeeinheit 10 zeigt durch die Rekonstruktionseinheit 8 rekonstruierte Tomogramme, durch Analyse der Einheit 9 erhaltene numerische Daten g i, ki und fi und ein funktionales Bild an.

Der Spurenmaterial-Einatmungs- bzw. Inhalationsabschnitt ist ein geschlossenes System. Dies ermöglicht eine Verringerung des Spurenmaterials. Ein Spurenmaterialzylinder 11 zum Speichern eines Spurenmaterials, beispielsweise Xe-Gas, und ein Sauerstoffzylinder 12 zum Speichern von Sauerstoff sind mit einem Mischgasbehälter 13 verbunden. Der Behälter 13 ist mit einer Sauerstoffkonzentrations- Überwachungseinheit 15 gekoppelt, um die Konzentration des mit dem Spurenmaterial vermischten Sauerstoffes zu überwachen und automatisch ein Stellventil 14 anzusteuern. Das Ventil 14 steuert den Durchsatz an Sauerstoff derart, daß die Sauerstoffkonzentration auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.

Eine die Nase des Patienten 2 bedeckende Maske 15 ist mit einem Schaltventil 18 mittels eines Einatmungsschlauches oder -rohres 17 gekoppelt. Ein Prüfventil ist im Einatmungsschlauch 17 nahe de Maske 16 angeordnet, um Mischgas zur Maske 16 zu speisen und um zu verhindern, daß ausgeatmete Luft mit der Einatmungsluft vermischt wird. Ein Ventil 18 ist mit dem Mischgasbehälter 13 und dem Sauerstoffzylinder 12 gekoppelt, um vom Mischgas zum Sauerstoff oder umgekehrt zu schalten. Das Ventil 18 ist mit einer Ventilansteuereinheit 19 verbunden und durch diese angesteuert. Eine Pufferungsumhüllung 20 ist mit der Maske 16 und dem Einatmungsschlauch 17 gekoppelt, um den Druck des durch den Schlauch 17 gespeisten Mischgases zu mindern.

Ein Einatmungsschlauch 21 ist mit der Maske 16 und dem Mischgasbehälter 13 über eine Dioxidgas-Adsorptionseinheit 22 gekoppelt. Es sei bemerkt, daß der Schlauch 21 so angeordnet ist, daß er sich durch die Scheibe 4 erstreckt. Die Adsorptionseinheit 22 adsorbiert und entfernt Kohlenstoffdioxid-Gas.

Eine Datensammlungs-Steuereinheit 23 steuert den zeitlichen Ablauf der Röntgenstrahlungsemission mittels der Röntgenstrahlungsemissions-Steuereinheit 6 sowie den zeitlichen Verlauf des Schaltens für das Mischgas und den Sauerstoff mittels der Ventilansteuereinheit 19.

Fig. 2 zeigt den Hauptteil des Spurenmaterial-Aufnahmeabschnittes. Das sich durch die Scheibe 4 erstreckende Ausatmungsrohr 21 zweigt in eine erste Ausatmungsbahn 21 a, durch die lediglich die Endatmungsluft geschickt wird, und eine zweite Ausatmungsbahn 21 b, durch die Gas ausschließlich der Endatmungsluft geschickt wird, ab. Prüfventile 34 und 35 sind nahe der Auslaßöffnungen der Bahnen 21 a und 21 b vorgesehen, so daß das von einer Bahn abgegebene Gas nicht in die andere Bahn strömt.

Eine Bahnauswahleinheit 40 ist nahe der Einlaßöffnungen der Bahnen 21 a und 21 b angeordnet, um selektiv die Strömungsbahn zu ändern. Die Bahnauswahleinheit 40 umfaßt einen Strömungssensor 41, der in einem Ausatmungsrohrteil angeordnet ist, in welchem das Rohr 21 nicht in die erste und zweite Bahn 21 a bzw. 21 b abgezweigt ist, und ein im Verzweigungspunkt der ersten und zweiten Bahn 21 a bzw. 21 b angeordnetes Ventil 42. Das Ventil 42 ist durch eine Ventilansteuereinheit 43 angesteuert. Die Ansteuereinheit 43 ist durch eine Ventilsteuereinheit 44 abhängig von einem Ausgangssignal vom Strömungssensor 41 gesteuert. Der Strömungssensor 41 ist vorgesehen, um den Durchsatz oder die Geschwindigkeit der geatmeten Luft und insbesondere der ausgeatmeten Luft zu messen.

Im folgenden wird der Betrieb zum Messen eines lokalen zerebralen Blutstromes anhand der Zeitdiagramme der Fig. 3A bis 3E näher erläutert. Fig. 3A zeigt eine Spurenmaterialkonzentration C _D (t) an einem in Fig. 2 dargestellten Punkt D und die Spurenmaterialkonzentration C _B (t) an einem Punkt B. Fig. 3B zeigt eine vom Strömungssensor 51 erhaltene Ablesung der Ausatmungsströmungsgeschwindigkeit. Die Ventilsteuereinheit 44, die das Ausgangssignal vom Strömungssensor 41 empfängt, vergleicht einen in Fig. 3B dargestellten Schwellenwertpegel vl 1 mit dem Ausgangssignal vom Strömungssensor 41 und steuert ein Ventil 42 entsprechend einem in den Fig. 3C und 3D dargestellten zeitlichen Ablauf an. Das heißt, wenn das Ausgangssignal v vom Strömungssensor 41 die Ungleichung v ≦ωτ vl 1 erfüllt, wird das Ventil 42 nach S 1 geschaltet.

Der Schwellenwertpegel vl 1 ist auf einen Wert eingestellt, der einen Punkt E einer Abtastebene S erreicht, nachdem das Ventil 42 von S 2 nach S 1 geschaltet wurde. Die Ventilsteuereinheit 44 steuert die Ventilansteuereinheit 43 an, damit diese das Ventil 42 von S 1 nach S 2 schaltet, wenn eine Verzögerungszeit Δ td abgelaufen ist, nachdem das Ventil 42 von S 2 nach S 1 geschaltet wurde, wie dies in den Fig. 3C und 3B dargestellt ist. Das Ventil 42 wird von S 1 nach S 2 geschaltet, während das Ausatmungsprüfventil 33 während des Ausatmungszyklus geschlossen ist. Die Zeitdauer Δ td umfaßt eine Zeitdauer bis zum Abschluß des Ausatmungszyklus, nachdem das Ventil von S 2 nach S 1 geschaltet wurde. Im Laufe des oben beschriebenen Rückwärts- und Vorwärts- Schaltens des Ventiles 42 ändert sich die Konzentration des zur ersten Ausatmungsbahn 21 a gespeisten exhalierten Gases, wie dies durch Kreuzschraffur-Linien in Fig. 3A angedeutet ist. Das exhalierte Gas wird zur ersten Bahn 21 a geleitet, bis die Verzögerungszeit Δ td abgelaufen ist, nachdem die Ausatmungsgeschwindigkeit v auf einen niedrigeren Wert als den Schwellenwertpegel vl 1 abgefallen ist. Somit wird lediglich die Endatmungsluft zur ersten Bahn 21 a gespeist, während die anderen Ausatmungskomponenten zur zweiten Bahn 21 b geleitet sind.

Eine Röntgenstrahl-CT-Abtastung wird für eine Abtastperiode Ts mit einer zentralen Abtastzeit Tj an einem Punkt E in der ersten Ausatmungsbahn 21 a durchgeführt. Wie in Fig. 3E gezeigt ist, erfolgt eine Abtastung für eine Zeitdauer von einer Zeit (Tj - Ts/2) bis zu einer Zeit (Tj + Ts/2). Als Ergebnis ist die Ausatmung, die der CT-Abtastung unterworfen ist, durch den Kreuzschraffurteil in Fig. 3A festgelegt. Ein CT-Wert in der ersten Ausatmungsbahn 21 a kann als ein Mittelwert eines Integrales von einer Zeit (Tj - Ts/2) bis zu einer Zeit (Tj + Ts/2) in Ce(t) wie folgt berechnet werden:

Wie aus der gegenwärtigen CT-Vorrichtung hervorgeht, erfolgt eine Abtastperiode während mehrerer Atmungszyklen (zwei oder drei Zyklen), und der sich ergebende erhaltene CT-Wert ist ein Mittelwert einer Funktion der Zeit. Die Genauigkeit des sich ergebenden CT-Wertes wird nicht merklich beeinträchtigt, wenn der Wert von Ce(t) berücksichtigt wird. Selbst wenn ein CT-Wert durch eine Abtastung während einer Zeitdauer von einer Sekunde erhalten ist, hat der erhaltene CT-Wert nahezu keinen Einfluß auf den Wert von Ce(t).

Fig. 4 zeigt Änderungen in der Spurenmaterialkonzentration als Funktion der Zeit in Punkten A, C und E. Die Spurenmaterialkonzentration in einem Punkt E innerhalb der ersten Ausatmungsbahn 21 a ist sehr nahe zu derjenigen in der tatsächlichen Endatmungsluft, d. h. der Spurenmaterialkonzentration im Punkt A. Somit kann die Meßgenauigkeit im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich verbessert werden.

Die Spurenmaterialkonzentration Ca(t) im arteriellen Blut wird durch die Bildanalysiereinheit 9 auf der Grundlage der Spurenmaterialkonzentration Ce(t) in der Endatmungsluft berechnet. Diese Rechenoperation soll im folgenden näher erläutert werden.

Die durch Durchführen des Abtastens am Punkt E erhaltene Zeit-Konzentrationskurve wird als diskreter Datenwert genommen und durch C _E (tj) (mit j = 1, 2, . . . , n) dargestellt. Die Daten C _E (tj) können als Spurenmaterialkonzentrationsdaten der Endatmungsluft verwendet werden. Wenn jedoch ein Spurenmaterial in einer konstanten Konzentration inhaliert oder eingeatmet wird und wenn die Zeitdauer für jede Inhalation konstant ist, dann kann jede Zunahme und Abnahme in der Spurenmaterialkonzentration im arteriellen Blut im wesentlichen durch primäre Exponentialfunktionen ausgedrückt werden. Die durch die primären Exponentialfunktionen wiedergegebenen Spurenmaterialkonzentrationen sind einer Zeitkurvenanpassung durch die Methode der kleinsten Quadrate unterworfen und können in kontinuierliche Funktionen umgesetzt werden. Mit anderen Worten, die Kurvenzüge werden in Werte umgesetzt, welche eine kontinuierliche Kurve bilden.

Die Spurenmaterialkonzentration Ca(t) im arteriellen Blut kann mittels eines Reduktionskoeffizienten a t berechnet werden:

Ca(t) = α t × C _E (tj)

für α t ≒ 0,0011 × Ht + 0,10 (wobei Ht der Blutzentrifugenwert (%) (hämatokritischer Wert) ist.

C _E (t) ist nahe zu dem durch die folgende Gleichung erhaltenen Wert: wobei P ein in Fig. 4 gezeigter Spitzenwert der Spurenmaterialkonzentration ist, ein Spurenmaterial einer konstanten Konzentration während einer Zeitdauer T 1 inhaliert wird und a die Anstiegsgeschwindigkeit von Ce(t) darstellt.

Die die Anstiegsgeschwindigkeit angebende Größe a wächst bei der herkömmlichen Vorrichtung beträchtlich rasch an; jedoch kann eine genauere Größe a für die Anstiegsgeschwindigkeit mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten werden, wodurch die Genauigkeit der Größe Ca(t) wesentlich verbessert wird.

Zur weiteren Verbesserung der Meßgenauigkeit ist ein Korrekturwert für die Anstiegsgeschwindigkeit a gegeben durch Δ a, und Ce(t) kann mittels der folgenden Gleichung abgeleitet werden:

Der Korrekturwert Δ a ist bekanntlich nach früheren Versuchen kleiner als 0. Der tatsächliche Korrekturwert wird abhängig vom Schwellenwertpegel vl 1 geändert und muß experimentell gemessen werden.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 5 und 6 beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein mit einem Mischgasbehälter 51 gekoppelter Einatmungsschlauch (Einatmungsrohr) 52 mit einer Maske 54 über ein Einatmungsprüfventil 53 verbunden. Die Maske 54 ist mit einem Ausatmungsschlauch (Ausatmungsrohr) 56 über ein Ausatmungsprüfventil 55 verbunden. Ein Druckübertragungsrohr 57 und ein Endatmungsluft- Abtastrohr 58 sind mit der Auslaßöffnung des Ventiles 55 verbunden. Das distale Ende des Rohres 57 ist mit einem Druckfühler 59 gekoppelt. Das Rohr 58 ist mit einer Endatmungsluft-Abtasteinrichtung 61 über eine Spurenmaterialkonzentrations-Meßkammer 60 gekoppelt.

In der Endatmungsluft-Abtasteinrichtung 61 wird die Auslaßöffnung der Spurenmaterialkonzentrations-Meßkammer 60 sequentiell mit der Abtastpumpe 61 und einem Magnetventil 62 verbunden. Die Auslaßöffnung eines Ventiles 63 ist mit dem Ausatmungsrohr 56 gekoppelt.

Der Ausgangsanschluß des Drucksensors 59 ist mit einer Signalschaltung 64 verbunden. Der Ausgangsanschluß der Signalschaltung 64 ist mit der Abtastpumpe 62 und dem Magnetventil 63 verbunden.

Bei der oben beschriebenen Vorrichtung wird ein Mischgas einschließlich eines Spurenmaterialgases (Xenon- Gas) und Sauerstoffes vom Mischgasbehälter 51 abgegeben und durch die Maske 54 aufgenommen, nachdem es durch das Ausatmungsrohr 52 und das Ausatmungsventil 53 geschickt wurde. Das durch den Patienten im normalen Ablauf des Atmens exhalierte Gas wird in das Ausatmungsrohr 56 abgegeben, nachdem es das Ausatmungsventil 55 durchlaufen hat. Das im Ausatmungsrohr 56 enthaltene exhalierte Gas wird zum Drucksensor 59 und zur Spurenmaterialkonzentrations-Meßkammer 60 über das Endatmungsluft- Abtastrohr 58 gespeist. Der Sensor 59 erfaßt den Druck des exhalierten Gases und gibt ein Fühlersignal ab, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Der Druck des exhalierten Gases steigt graduell vom Beginn der Ausatmung an und nimmt dann graduell auf das Ende der Ausatmung zu ab.

Das Ausatmungsdrucksignal wird in die Signalschaltung 64 eingegeben, wo es mit dem Schwellenwertpegel verglichen wird, und die Endatmungsluft wird zu einer Zeit T 1 erfaßt. Die Signalschaltung 64 sendet ein Ansteuersignal zur Abtastpumpe 61 und zum Magnetventil 63, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer (T 1 = ungefähr gleich eine Sekunde) nach Erfassung der Endatmungsluft abgelaufen ist. Die Abtastpumpe 62 wird angesteuert, und das Magnetventil 63 wird geöffnet. In diesem Fall strömt die Endatmungsluft in die Spurenmaterialkonzentrations-Meßkammer 60. Das Ansteuersignal wird abgeschaltet, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer T 2 abgelaufen ist, wonach die Abtastpumpe 62 und das Magnetventil 63 entregt werden.

Der obige Betrieb wird wiederholt, um lediglich Endatmungsluft zur Spurenmaterialkonzentrations-Meßkammer 60 zu speisen. Die Kammer 60 liegt auf der Scheibe 4 in der Photographieröffnung 3 des Gestelles 5 und wird mit Röntgenstrahlen abgetastet, um darin die Spurenmaterialkonzentration zu messen.

Wie aus den obigen Erläuterungen folgt, kann der Ausatmungsdruck durch den Drucksensor 59 als das Ausatmungsgas durch das Druckübertragungsrohr 57 erfaßt werden. Das Ausatmungsgas begegnet keinem Widerstand, wenn es durch die Ausatmungsbahn verläuft, und selbst ein kleiner Ausatmungsdruck kann genau erfaßt werden. Zusätzlich ist die Ausatmungsdruckmessung frei von nachteilhaften Einflüssen, wie Staub, Feuchtigkeit, usw. Überdies kann die Empfindlichkeit des Drucksensors eingestellt werden, um so einen optimalen Pegel für die Erfassungsgenauigkeit hiervon zu gewährleisten.

Die Zeitdauer von der Empfangszeit des Ausatmungssignales bis zum Zeitpunkt des Abtastbeginns kann beliebig festgelegt werden, um zu verhindern, daß Gas ausschließlich des Endatmungsluft-Gases abgetastet wird, falls ein unregelmäßiges Atmen auftritt.

Wenn beispielsweise infolge Niesens des Patientens wenigstens zwei Ausatmungszyklen in rascher Folge auftreten, wird ein Endatmungsluftsignal am Ende des ersten Ausatmungszyklus abgegeben. In diesem Fall ist das sich in der Abtastlage befindliche Gas nicht die Endatmungsluft und sollte daher nicht abgetastet werden. Deshalb wird nach der Erfassung der Endatmungsluft eine vorbestimmte Verzögerungszeit eingestellt. Falls der zweite Ausatmungszyklus während der Wartezeit beginnt und erfaßt wird, so wird die Verzögerungszeit erneut eingestellt. Als Ergebnis wird das Gas ausschließlich der Endatmungsluft nicht abgetastet.

Wenn der nächste Ausatmungszyklus während des Abtastens beginnt, wird der Abtastungsschritt unterbrochen. Da die Abtastzeit veränderlich ist, kann sie entsprechend der Anzahl der Abtastungen eingestellt werden.

Ein Abtastschaltungssystem umfaßt eine Pumpe und ein Magnetventil. Die Pumpe und das Magnetventil werden gleichzeitig am Beginn und am Ende des Abtastens erregt. Nicht erforderliches Gasabtasten infolge eines Restdruckes und der Trägheit des Gases im Abtastschaltungssystem nach Entregung der Pumpe treten nicht auf, und es wird lediglich die Endatmungsluft erfaßt.

Die Endatmungsluft kann synchron mit dem Exhalieren oder Ausatmen des Patienten erfaßt werden. Somit wird lediglich die Endatmungsluft erfaßt. Auf diese Weise kann daher die Spurenmaterialkonzentration genau gemessen werden. Es sei darauf hingewiesen, daß das Abtasten alternativ synchron mit dem Einatmen anstelle des Ausatmens durchgeührt werden kann.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Messen eines lokalen Blutstroms mit:

• - einem Gestell (5) mit einem Photographierbereich zur Aufnahme eines zu untersuchenden Patienten (2) und einer Einrichtung zum Abtasten mittels Röntgenstrahlen entlang einer Scheibe (4) des Patienten (2) im Photographierbereich,
• - einer Einspeisungseinrichtung (11, 13, 18) zum Einspeisen eines Spurengases in den Patienten (2) gemäß der Atemfrequenz des Patienten (2), und
• - einer Ausatmungsgasbahn (21), durch die das Ausatmungsgas des Patienten (2) fließt,

gekennzeichnet durch

• einer Ausatmungsgasaufnahmeeinrichtung (21 a, 60), die mit der Ausatmungsgasbahn (21) gekoppelt ist und sich durch die Scheibe (4) im Photographierbereich erstreckt, um das Ausatmungsgas synchron mit dem Atmen des Patienten aufzunehmen,
• - eine Steuereinrichtung (6), die zusammen mit der Ausatmungsgas-Aufnahmeeinrichtung (21 a, 60) das Gestell (5) den Patienten synchron mit dem Atmen des Patienten (2) abtasten läßt, und
• - eine Meßeinrichtung (9) zum Messen einer Spurenmaterialkonzentration aufgrund der durch das Gestell (5) nach dem Abtasten erhaltenen Daten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausatmungsgas-Aufnahmeeinrichtung eine Einheit (21 a, 60) zur Aufnahme der Endatmungsluft in der Ausatmungsgasbahn synchron mit einem Ende des Ausatmens eines Atmens umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausatmungsgas-Aufnahmeeinrichtung einen Sensor (41, 59) zum Erfassen des Endes des Ausatmens und eine Einrichtung zur Aufnahme der Endatmungsluft in der Ausatmungsgasbahn abhängig von einem Meßsignal vom Sensor (41, 59) umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausatmungsgas-Aufnahmeeinrichtung eine Einheit (21 a, 60) umfaßt, um lediglich die Endatmungsluft von der Ausatmungsgasbahn aufzunehmen, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist, nachdem das Ende der Ausatmung durch den Sensor (41, 59) erfaßt wurde.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausatmungsgas-Aufnahmeeinrichtung eine mit der Ausatmungsgasbahn gekoppelte Endatmungsluft- Speicherkammer (60) und eine mit der Endatmungsluft- Gasspeicherkammer (60) gekoppelte und abhängig von dem Meßsignal vom Sensor (59) angesteuerte Einrichtung (62, 63) umfaßt, um lediglich die Endatmungsluft zur Endatmungsluft-Speicherkammer (60) zu speisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung eine Einheit (9) aufweist, um die Meßdaten in Daten umzuwandeln derart, daß die Meßdaten als eine Kurve anzeigbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisungseinrichtung zum Einspeisen eines Spurengases einen Spurengaszylinder (11), einen Sauerstoffgaszylinder (12) und einen mit dem Spurengaszylinder (11) und dem Sauerstoffgaszylinder (12) verbundenen Mischgasbehälter (13) aufweist, um das Mischen von Spurengas und Sauerstoff zur Bildung eines Mischgases zu erlauben.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisungseinrichtung zum Einspeisen eines Spurengases eine mit dem Mischgasbehälter (13) gekoppelte Überwachungseinrichtung (15) zum Überwachen der Konzentration des Mischgases und eine Einstelleinrichtung (14) zum Einstellen der Sauerstoffmenge abhängig von einem Konzentrationssignal von der Überwachungseinrichtung (15) aufweist.