DE4130522A1 - Verfahren und vorrichtung zum ueberwachen des blutkreislaufs - Google Patents

Description

Zum Überwachen des Blutkreislaufs beim Menschen werden u. a. auch photoelektrische Einrichtungen verwendet, mit denen der Blutdruck und die Pulsfrequenz ermittelt und angezeigt werden. Dabei wird die photoelektrische Einrichtung an Extremitäten, wie Finger oder Zehe, angelegt und mit einer Druckmanschette fixiert. Die Lichtquelle und der Photodetektor sind voneinander getrennt und schließen zwischen einander Körpergewebe als Meß­ strecke ein, das durchleuchtet wird. Der Photodetektor regi­ striert dabei den um die Gewebeabsorption verminderten Anteil des ausgesandten Lichtes sowie die durch die Blutpulsation er­ zeugten Schwankungen der Lichtintensität. Aus der Größe der Schwankungen werden die Blutdruckwerte bestimmt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß das durchleuchtete Muskelge­ webe von Haut bedeckt ist, deren Gefäße eigene Mechanismen zur Regulierung der inneren Körpertemperatur und des Gefäß­ volumens aufweisen, welche die Durchleuchtung beeinflussen, so daß die nicht absorbierte Lichtmenge ebenfalls beeinflußt wird und nur eine eingeschränkte Auswertung der Lichtschwankung erlaubt. Beim Arbeiten am Tier ist eine solche Überwachung nur nach Rasur möglich. Außerdem macht pigmentierte Haut Schwierig­ keiten.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorge­ schlagen, die Pulsation am Zungengewebe im Toloranzstadium der Narkose zu überwachen.

Da die Zunge nicht von normaler Haut, sondern mit kutaner Schleimhaut bedeckt ist und daher von den oben erwähnten Regelmechanismen frei ist, ist eine Auswertung eines durch Lichtschwankungen erzeugten Signals besonders angebracht.

Durch Beleuchten des Gewebes und Erfassen des reflektierten Lichtes in einem festgelegten Gewebebereich wird jeweils ein bestimmtes Gewebevolumen erfaßt. Dadurch ergeben sich gleich­ bleibende Voraussetzungen für die Überwachung. Ferner ist da­ durch auch eine Auswertung des Volumenpulses zwischen zwei Meßzyklen möglich, so daß eine lückenlose Überwachung des Kreislaufs gegeben ist.

Die Vorrichtung zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens, bei der der Arbeitsbereich der photoelektrischen Einrichtung auf den gemeinsamen Absorptionskoeffizienten von oxygeniertem und reduziertem Hämoglobin ausgerichtet ist, hat die Vorteile, daß zum einen Einflüsse durch unterschiedliche Sauerstoff­ sättigung des Gewebes vermieden und zum anderen Störungen durch Fremdlicht unterdrückt werden.

Durch Erfassen mehrerer Arterien von dem Photodetektor werden Einflüsse von Reaktionen einzelner Gefäße vermindert und die Meßergebnisse sind weitgehend von der Auswahl der Meßstelle unabhängig. Bei Verwendung einer Kaltlichtquelle werden lokale Gefäßreaktionen durch Erwärmung des Gewebes vermieden.

Die Erfindung wird anhand eines nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 einen Meßaufnehmer vereinfacht im Längs- und im Querschnitt.

Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß das Zungengewebe bzw. der Zungenmuskel nur von kutaner Schleimhaut bedeckt ist, die nicht den Regelmechanismen normaler Haut, wie Gefäßerweiterung und Gefäßverengung, zur Temperaturregelung und zur Regelung des gesamten Gefäßvolumens unterliegen. Da Bewegungen des Muskels die Erfassung der Pulsation beeinflussen, eignet sich das Verfahren insbesondere zur Narkoseüberwachung während des Narkosezustandes.

Die Volumenpulsation wird von einer photoelektrischen Einrichtung erfaßt, die nachstehend mit Sensor 1 bezeichnet ist. Der Sensor 1 weist in einem Gehäuse 2 eine Lichtquelle und einen Photodetektor auf. Die Lichtquelle besteht aus einer Leuchtdiode 3 mit einem selektiven Spektrum von vorzugsweise im Bereich um 805 nm, um Einflüsse der Sättigung des Blutes mit Sauerstoff und um Einflüsse von Fremdlicht möglichst auszuschalten. Der Photodetektor besteht aus einer Photozelle 4, die auf die Leuchtdiode 3 abgestimmt ist und eine bestimmte Empfangsfläche, beispielsweise 10×10 mm hat. Die Leuchtdiode 3 und die Photozelle 4 sind im Gehäuse 2 neben­ einander angeordnet und zueinander so ausgerichtet, daß das von der Leuchtdiode 3 ausgesandte Licht in einem Winkel im Bereich von etwa 45° zur Empfangsfläche der Photodiode 4 abstrahlt.

Wichtig dabei ist, daß das vom Zungengewebe reflektierte Licht möglichst senkrecht zur Empfangsfläche der Photodiode 4 abstrahlt.

Die Strahlungsfläche der Leuchtdiode 3 und die Empfangsfläche der Photodiode 4 liegen in Fenstern 5, 6 einer Wand 7 des Gehäuses 2, die mit einer durchsichtigen Scheibe 8 abgedeckt sind.

Zum Überwachen des Kreislaufs wird zunächst der Sensor 1 mit der Wand 7, in der die Leuchtdiode 3 und die Photodiode 4 liegen, vorzugsweise an der Unterseite der Zunge Z angelegt. Um die Volumenpulsation und die Blutdruckwerte zu erfassen, wird die Zunge Z mit einem pneumatischen oder hydraulischen Kissen gegen den Sensor 1 gedrückt. Das Kissen ist vorzugsweise eine Druckmanschette 9, die um die Zunge Z und den Sensor 1 herumge­ legt und verschlossen wird. Wie üblich wird zum Einleiten eines Meßzyklus die Manschette 9 von einer Pumpe 10 unter Druck gesetzt, der oberhalb des systolischen Blutdrucks liegt. Dabei empfängt die Photodiode 4 vom Zungengewebe reflektiertes Licht, das ent­ sprechend der Pulsation von der jeweiligen Blutmenge in den Gefäßen mehr oder weniger reflektiert wird, so daß die Photo­ diode 4 eine elektrische Spannung, bestehend aus Gleich- und Wechselanteil, abgibt. Bei sinkendem Druck, wenn der pulsierende Anteil der Blutmenge in den beobachteten Gefäßen steigt, das ist, wenn der systolische Blutdruck dem Druck in der Manschette 9 ent­ spricht, steigt analog der Wechselanteil der elektrischen Spannung. Erreicht der äußere Druck der Manschette 9 den Wert entsprechend dem mittleren arteriellen Blutdruck, erreicht der Wechselanteil seine größte Amplitude. Danach sinkt bei weiter fallendem äußeren Druck der Wechselanteil wieder bis zu einem Minimum ab, bei dem der Wechselanteil konstant bleibt.

Der Druckwert in der Manschette 9 wird bei Erreichen des Minimums der Wechselspannung als diastolischer Druck gewertet. Die drei Druckwerte, die während eines Meßzyklus bei Beginn, beim Maximum und am Ende der Änderungen des Wechselanteils der Spannung vorliegen, werden in einem der Pumpe 10 zugeordneten Anzeigegerät 11 festgehalten, das geeignet ist, diese Änderungs­ punkte zu erkennen.

Außerdem werden die vom Sensor kommenden Signale für die Pulsfrequenzbestimmung und -anzeige aufbereitet, aufsummiert und von einem Pulsfrequenzgerät 12 fortlaufend akustisch und optisch angezeigt.

Zum Überwachen des Kreislaufs zwischen zwei Meßzyklen wird der vom Sensor erzeugte Wechselanteil der Spannung verstärkt und an einem Oszilloskop 13 dargestellt. Die zu Beginn der Narkose aufgezeigten Werte werden auf einen Festwert eingestellt, so daß während der Narkose auftretende Änderungen der Volumenpulsation leicht wahrgenommen werden können. Diese Änderungen sind wichtig für die Überwachung und Steuerung der Narkose.

Weicht die Volumenpulsation erheblich vom eingestellten Festwert ab, so wird ein neuer Meßzyklus unabhängig vom gewählten Meß­ intervall gestartet. Anzeigegerät 11, Pulsfrequenzgerät 12 und Oszilloskop 13 sind jeweils mit einstellbaren Alarmgrenzen aus­ gestattet, deren Unter- oder Überschreiten akustisch angezeigt wird.

Claims (11)

1. Verfahren zum Überwachen des Blutkreislaufs durch photoelektrisches Abtasten der Pulsation des Blutes im Muskelgewebe bei gesteuertem Auflagedruck, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsation am Zungengewebe im Toloranzstadium der Narkose überwacht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zungengewebe beleuchtet wird und daß der vom Zungen­ gewebe reflektierte Lichtanteil erfaßt und pulsbedingte Schwankungen der Lichtintensität ausgewertet und als Signale aufbereitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zungengewebe einem gesteuerten Druck ausgesetzt wird, und daß bei fallendem Außendruck der Beginn des Anstiegs der Pulsation, deren Maximum und das Ende der Abnahme der Pulsation gespeichert und registriert werden, und daß aufgrund des Maximalwertes der äußere Druck auf den Wert eingestellt wird, der bei maximaler Amplitude der Pulsation herrscht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die fortlaufend aufbereiteten Signale angezeigt werden, einschließlich der Amplitudenänderung und des Verstärkungsfaktors.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Über- oder Unterschreiten eines einstellbaren Meßbe­ reichs ein neuer Meßzyklus in Gang gesetzt wird.

6. Vorrichtung zum Überwachen des Blutkreislaufs von Mensch oder Tier mit einer photoelektrischen Einrichtung, die eine Lichtquelle und einen Photodetektor aufweist, und mit einer Druckmanschette zum Aufbringen eines äußeren Druckes auf das Muskelgewebe, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsbereich der photoelektrischen Einrichtung (3, 4) auf den Wellenlängenbereich des gemeinsamen Absorptions­ koeffizienten von oxygeniertem und reduziertem Hämoglobin ausgerichtet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenlängenbereich der photoelektrischen Einrichtung im Bereich um 805 nm liegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastfläche des Photodetektors (4) ein Gewebevolumen mit mehreren Arterien erfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Photodetektor (4) eine Gewebefläche von vorzugsweise 25 mm² bis 500 mm² erfaßt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (3) und der Photodetektor (4) nebeneinander angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lichtquelle im wesentlichen Kalt­ licht abstrahlt.