DE4410297A1

DE4410297A1 - Verfahren und Anordnung zur nichtinvasiven Messung des arteriellen Blutdruckes

Info

Publication number: DE4410297A1
Application number: DE19944410297
Authority: DE
Inventors: Friedrich E Simon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2014-03-26
Also published as: DE4410297C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur nichtinvasiven Messung des arteriellen Blutdruckes mittels einer oszillometrischen Messung, bei der eine aufblasbare Manschette um eine Extremität gelegt wird und nach dem Auf blasen derselben auf einen vorgegebenen Maximalwert der Druck stufenweise verringert wird, bis Pulsationen mittels eines Druckwandlers festgestellt und anschließend unter weiterer stufenweiser Verringerung des Druckes nacheinander der systo lische, der mittlere und der diastolische Blutdruck durch Analyse der Treppenkurve ermittelt werden.

Dieses Verfahren erfordert wenig Vorbereitung, ist kosten günstig und komplikationsfrei anzuwenden und wird deshalb bevorzugt zu verläßlichen Messungen in unkomplizierten Situationen in der klinischen Praxis eingesetzt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei diesem Verfahren unterschiedliche Fehlerquellen auftreten können, die das Meßergebnis erheblich verfälschen können.

Eine solche typische Fehlerquelle stellt auch bei der Oszillo metrie ein falsch gewähltes Verhältnis zwischen Oberarmumfang und Manschettenbreite dar, wobei bei einigen oszillometrisch arbeitenden Blutdruckmeßgeräten eine selbststätige Erkennung der gewählten Manschettengröße erfolgt. Weitere Fehlerquellen entstehen bei Herzrhythmusstörungen mit entsprechenden, von Pulsschlag zu Pulsschlag verändernden arteriellen Drücken. Darüberhinaus beeinflussen artefizielle Druckschwankungen in der Manschette das Meßergebnis, bzw. schränken die Analyse der Treppenkurve ein oder machen sie ganz unmöglich. Derartige artefizielle Druckschwankungen werden beispielsweise durch Bewegungen des Patienten oder durch Erschütterungen während des Transportes in einem Rettungswagen verursacht. Im Ergebnis ist die Anwendung der oszillometrischen Blutdruckmessung für wiederholte Messungen während der Fahrt eines Rettungs- oder Krankenwagens nur mit Einschränkungen anzuwenden.

Eine Verbesserung dieses Meßverfahrens läßt sich zwar durch entsprechende Filteranordnungen und Rechenalgorithmen er reichen, jedoch steigt hierdurch in der Regel auch die Meßzeit und damit die Belastung des Patienten.

Aus der EP 0 536 782 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausschluß von Artefakten aus der automatischen Blutdruck messung bekannt geworden, bei dem die Amplitude und die An stiegszeit des Pulses gemessen wird, wobei gleichzeitig ein Vergleich der gemessenen Werte mit patientenspezifischen Daten erfolgt, um Artefakte und andere Störungen als Fehlimpulse zu erkennen. Die gespeicherten patientenspezifischen Daten werden bei jeder Messung durch die aktuellen Werte ersetzt. Dieses Verfahren ist für den stationären oder klinischen Einsatz gut geeignet, läßt sich jedoch im operativen Einsatz, wie bei spielsweise in Rettungsfahrzeugen nicht einsetzen, da in diesen Fällen keinerlei patientenspezifische Daten zur Ver fügung stehen. Das bedeutet, daß zumindest die ersten Messun gen fehlerbehaftet sein können, so daß eine zuverlässige Diagnose erst nach einem Zeitverlust möglich ist. Außerdem erfordert dieses Verfahren einen erheblichen technischen Auf wand.

Bei anderen bekannten Verfahren wird eine Messung des Blut druckes erst dann ausgelöst, wenn zumindest zwei Pulsationen gleicher Amplitude erkannt werden, wobei anschließend der Manschettendruck um eine Stufe verringert wird. Der Zeitab stand zwischen diesen Druckstufen ist von der Pulsfrequenz abhängig. Die Blutdruckmessung und die Analyse der Treppen kurve erfolgt hierbei wie vorstehend beschrieben. Mit diesem Verfahren wird zwar eine vergleichsweise einfache Möglichkeit zur Blutdruckmessung geschaffen, Fehlmessungen durch Herz rhythmusstörungen oder Artefakte lassen sich hiermit jedoch nicht ausschließen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren und eine Anordnung zur nichtinvasiven Messung des ar teriellen Blutdruckes zu schaffen, mit dem auf einfache Weise Verfälschungen des Meßergebnisses durch Artefakte oder andere zufällige Druckschwankungen bei der oszillometrischen Blut druckmessung weitgehend vermieden werden und mit dem eine sichere Unterscheidung zwischen herzrhythmusbedingten und ex tern verursachten Störungen möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in einer ersten Messung die festge stellten Pulsationen einschließlich auftretender Artefakte und/oder nicht blutdruckbedingter Druckschwankungen gemessen werden, daß in einer zweiten Messung auftretende Artefakte und/oder nicht blutdruckbedingte Druckschwankungen gemessen werden, daß beide Messungen zeitgleich erfolgen und daß die in der ersten Messung enthaltenen Artefakte und/oder nicht blut druckbedingten Druckschwankungen durch die in der zweiten Messung gemessenen Artefakte und/oder der nicht blutdruck bedingten Druckschwankungen eliminiert werden.

Dieses Verfahren erlaubt einerseits eine sichere Unterschei dung zwischen Druckschwankungen des Blutdruckes die durch Herzrhythmusstörungen verursacht werden und solchen Druck schwankungen, die beispielsweise durch Artefakte verursacht werden und andererseits das sichere Ausblenden von Stör impulsen. Möglich wird diese Unterscheidung dadurch, daß die in der Manschette extern verursachten Druckschwankungen geson dert gemessen und damit der Amplitudenverlauf getrennt erfaßt werden können. Das läßt sich auf übliche Weise dadurch reali sieren, indem der während der beiden Messungen zeitgleich erfaßte Amplitudenverlauf mittels eines Streifendruckers aus gedruckt wird.

Die Ausblendung der Störimpulse erfolgt zweckmäßig dadurch, daß die in der zweiten Messung gemessenen Impulse der Arte fakte und/oder der nicht blutdruckbedingten Druckschwankungen den entsprechenden Impulsen der ersten Messung gegenphasig überlagert werden.

Um eine besonders sichere Unterscheidung zwischen blutdruck bedingten Druckschwankungen und artefaktbedingten Druckschwan kungen zu erreichen, sollte die erste und die zweite Messung am gleichen Ort erfolgen.

Die Aufgabe wird weiterhin dadurch gelöst, daß die Manschette mit einer ersten und einer zweiten Meßkammer versehen ist, die jeweils mit einem Druckwandler verbunden sind, der den jewei ligen Druck in elektrische Signale umwandelt, daß der Druck wandler der ersten Meßkaminer mit einem Eingang eines Addierers und der Druckwandler der zweiten Meßkammer über einen zusätz lichen Verstärker, der ein um 180° phasenverschobenes Kompen sationssignal erzeugt, mit einem weiteren Eingang des Addierers verbunden ist, der an das Blutdruckineßgerät ange schlossen ist.

Durch diese Anordnung werden nicht verwertbare Meßwerte, die durch äußere Einflüsse verursacht werden, zuverlässig von der Meßwertverarbeitung, d. h. der Blutdruckberechnung ausge schlossen.

Der zusätzliche Verstärker sollte vorzugsweise als inver tierender Verstärker ausgebildet sein.

Ein besonders einfacher Aufbau der Manschette ergibt sich, wenn die erste und die zweite Meßkammer der Manschette im Gebrauchszustand konzentrisch zueinander angeordnet sind und die zweite Meßkammer die erste Meßkammer umschließt.

In einer Fortbildung der Erfindung sind die Meßkammern gegen einander schwingungs- und druckisoliert, so daß die Über tragung von Druckschwankungen von einer Meßkammer auf die jeweils andere Meßkammer ausgeschlossen wird. Diese Schwin gungs- und Druckisolierung kann dadurch erreicht werden, daß zwischen der ersten und der zweiten Meßkammer eine im wesent lichen formstabile Hartschale angeordnet ist und die Hart schale auf ihrer zur zweiten Meßkammer weisenden Seite zusätz lich mit einem schwingungsdämpfenden Material beschichtet ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, daß die erste und die zweite Meßkammer mit dem glei chen Pumpenschlauch verbunden sind, der eine Verbindung zu einer Pumpe des Blutdruckineßgerätes herstellt. Damit wird das Aufpumpen der Manschette, d. h. der beiden Meßkammern wesent lich vereinfacht und gleichzeitig sichergestellt, daß in beiden Meßkammern während des jeweiligen Meßzyklus die glei chen Drücke herrschen, so daß die Störimpulse in beiden Meß kammern annähernd die gleiche Amplitude aufweisen. Damit werden aufwendige Kalibrierungsschritte vermieden.

In einer besonderen Fortbildung der Erfindung sind die Druck wandler unmittelbar an der ersten und an der zweiten Meßkammer angeordnet, wobei zwischen dem invertierenden Verstärker und dem entsprechenden Druckwandler bzw. zwischen dem Druckwandler und dem Eingang des Addierers elektrische Verbindungen be stehen. Durch diese Lösung können die Druckschläuche zwischen den Meßkammern und dem Blutdruckmeßgerät entfallen, so daß lediglich der Pumpenschlauch erforderlich ist. Die nötigen elektrischen Verbindungen können in diesem Fall gemeinsam mit dem Pumpenschlauch verlegt werden, oder in dessen Umhüllung untergebracht werden.

Werden die elektrischen Verbindungen aus spiralförmig ge wickelten Kabeln hergestellt und der Pumpenschlauch ebenfalls spiralförmig gewickelt, so läßt sich eine wesentlich ver besserte Handhabung erreichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Anordnung mit vergleichsweise geringem technischem Aufwand sehr kostengünstig realisieren. Außerdem ist die Handhabung sehr unkompliziert, d. h. die oszillo metrische Blutdruckmessung kann nach der üblichen Technologie erfolgen. Damit ist die Erfindung für den operativen Einsatz bei der Rettung von Menschenleben, beispielsweise in Rettungs fahrzeugen besonders geeignet.

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Manschette mit zwei Meßkammern, und

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild zur oszillo metrischen Ermittlung des Blutdruckes.

Die in Fig. 1 dargestellte aufblasbare ringförmige Manschette 1 enthält zwei Meßkammern 2, 3, die in der Weise konzentrisch zueinander angeordnet sind, daß die erste Meßkammer 2 distal einer Oberarmarterie positioniert werden kann. Zwischen den beiden Meßkammern 2, 3 befindet sich eine formstabile Hart schale 4. Die Hartschale 4 kann aus einem beliebigen elasti schen aber nicht dehnbarem Material bestehen und dient dazu, die zweite Meßkammer 3 von den während des oszillometrischen Meßvorganges in der ersten Meßkammer 2 entstehenden Druck schwankungen abzuschirmen. Um diese Abschirmung noch weiter zu verbessern, ist auf der Seite der Hartschale 4, die der zweiten Meßkammer zugewandt ist, zusätzlich ein schwingungs dämpfendes Material 5 aufgebracht. Für dieses schwingungs dämpfende Material eignet sich beispielsweise eine Filzlage oder ein elastischer geschäumter Kunststoff.

Bei der folgenden Beschreibung wird vorausgesetzt, daß das ozillometrische Blutdruckmeßverfahren infolge seiner ver breiteten Anwendung bekannt ist, so daß auf Einzelheiten hier zu nicht näher eingegangen wird.

Zum Aufpumpen und Evakuieren der Manschette 1 sind die Meß kammern 2, 3 über einen Pumpenschlauch 6 mit der Pumpensteuerung 7 eines oszillometrisch arbeitenden Blutdruckmeß gerätes 8 verbunden. (Fig. 2) Weiterhin ist die erste Meßkam mer 2 über einen ersten Druckschlauch 9 mit einem Druckwandler 10 und die zweite Meßkammer 3 über einen zweiten Druckschlauch 11 mit einem weiteren Druckwandler 12 verbunden. Die Druck wandler 10, 12 wandeln die in den Meßkammern auftretenden Druckschwankungen in entsprechende elektrische Signale um.

Die Handhabung der vorstehend beschrieben Manschette 1 unter scheidet sich nicht wesentlich von einer üblichen Manschette, da diese nur um einen Oberarm oder Unterarm, bzw. auch um ein Bein, zu legen ist und anschließend der Meßvorgang gestartet werden kann. Bei diesem Meßvorgang werden die Pulsationen der Arterie einschließlich auftretender Artefakte und/oder nicht blutdruckbedingter Druckschwankungen gemessen. Durch die Auf teilung der Manschette 1 in zwei voneinander schwingungs- und druckisolierte Meßkammern 2, 3, die jeweils mit einem Druck wandler 10, 12 verbunden sind, wird jedoch erreicht, daß in der ersten Meßkammer 2 alle Pulsationen der Arterie, ein schließlich auftretender Artefakte und/oder nicht blutdruckbe dingter Druckschwankungen und in der zweiten Meßkammer 3 nur letztere, also zufällige, Druckschwankungen zeitgleich erfaßt werden. Dadurch wird die Voraussetzung geschaffen, alle Arte fakte und/oder die nicht blutdruckbedingten Druckschwankungen eindeutig zu identifizieren und von der weiteren Meßwertver arbeitung auszuschließen.

Zu diesem Zweck ist der Druckwandler 10 der ersten Meßkammer 2 mit einem Eingang eines Addierers 13 direkt und der Druck wandler 12 der zweiten Meßkammer 3 über einen invertierenden Verstärker 14 mit einem weiteren Eingang des Addierers 13 verbunden. Der invertierende Verstärker 13 liefert ein dein Eingangssignal entsprechendes Ausgangssignal, welches gegen über dem Eingangssignal um 180° phasenverschoben ist. Der Ausgang des Addierers 13 ist an den Meßwerteingang des Blut druckmeßgerätes 8 angeschlossen. Da die artefaktbedingten und sonstigen nicht blutdruckbedingten Druckschwankungen den Aus gangssignalen beider Druckwandler 2, 3 überlagert sind, ist es durch diese Schaltungsanordnung möglich, diese Störsignale im Addierer 13 auf einfache Weise zu eliminieren.

Um eine möglichst 100%-ige Eliminierung zu erreichen, ist es notwendig, die Pegel der von den Druckwandlern 10, 12 gelie ferten Signale aneinander anzupassen. Am einfachsten kann dies durch eine entsprechende Regelung der Verstärkung des inver tierenden Verstärkers 14 erreicht werden. Die Wirkungsweise dieser Eliminierung ist aus den in Fig. 2 enthaltenen Impuls diagrammen in schematischer Darstellung ersichtlich.

Dabei zeigen das Impulsdiagramm 15 die vom Druckwandler 12 gelieferten Ausgangssignale der Störimpulse und das Impuls diagramm 16 die invertierten Störsignale mit einem auf den Pegel der vom Druckwandler 10 gelieferten Signale angepaßten Pegel einschließlich der Treppenkurve. Das Impulsdiagramm 17 zeigt die vom Addierer 13 gelieferte Treppenkurve bei der die Störimpulse eliminiert sind.

Bei geringeren Genauigkeitsanforderungen kann auch auf den invertierenden Verstärker 14 verzichtet werden. Für diesen Fall muß der Addierer 13 jedoch einen invertierenden Eingang aufweisen.

Durch diese Eliminierung aller Störsignale enthält das Aus gangssignal des Addierers 13 nur noch die bei der oszillo metrischen Blutdruckmessung entstehende Treppenkurve und die durch die Arterie bewirkten Druckschwankungen. Dadurch wird die Analyse der Treppenkurve wesentlich sicherer, so daß das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnung für die operative Nutzung im Rettungseinsatz besonders geeignet ist. Der geringe Nachteil, daß ein zusätzlicher Druckschlauch 11 erforderlich ist, kann einfach dadurch gemindert werden, daß der Pumpen schlauch 6 und die Druckschläuche 9, 11 gemeinsam verlegt oder miteinander verbunden werden.

Eine weitere Verbesserung der Handhabung kann dadurch erreicht werden, wenn die Druckwandler 10, 12 unmittelbar an der Manschette 1 befestigt werden. In diesem Fall können die Druck schläuche 9, 11 entfallen, d. h. sie können durch elektrische Leitungen ersetzt werden, die beispielsweise innerhalb der Umhüllung des Pumpenschlauches 6 angeordnet werden können. Damit besteht zwischen der Manschette 1 und dem Blutdruckmeß gerät nur ein einziges sichtbares Verbindungselement. Außerdem kann der Pumpenschlauch 6 in Form eines Wendelschlauches aus geführt sein. Diese besondere Ausführung hat den Vorteil, daß eine sonst bestehende Stolpergefahr vermieden wird, da der Pumpenschlauch in diesem Fall äußerst nachgiebig ist.

Bezugszeichenliste

1 Manschette
2 erste Meßkammer
3 zweite Meßkammer
4 Hartschale
5 schwingungsdämpfendes Material
6 Pumpenschlauch
7 Pumpensteuerung
8 Blutdruckineßgerät
9 Druckschlauch
10 Druckwandler
11 Druckschlauch
12 Druckwandler
13 Addierer
14 Verstärker
15, 16, 17 Impulsdiagramme

Claims

1. Verfahren zur nichtinvasiven Messung des arteriellen Blut druckes mittels einer oszillometrischen Messung, bei der eine aufblasbare Manschette, die mit einem oszillometrisch arbeitenden Blutdruckmeßgerät verbunden ist, um eine Ex tremität gelegt wird und nach dem Aufblasen derselben auf einen vorgegebenen Maximalwert, der Druck stufenweise verringert wird, bis Pulsationen mittels eines Druckwand lers festgestellt und anschließend unter weiterer stufen weiser Verringerung des Druckes nacheinander der systo lische, der mittlere und der diastolische Blutdruck durch Analyse der Treppenkurve ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Messung die festgestellten Pulsationen einschließlich auftretender Artefakte und/oder nicht blutdruckbedingter Druck schwankungen gemessen werden, daß in einer zweiten Messung auftretende Artefakte und/oder nicht blutdruckbedingte Druckschwankungen gemessen werden, daß beide Messungen zeitgleich erfolgen und daß die in der ersten Messung enthaltenen Artefakte und/oder nicht blutdruckbedingten Druckschwankungen durch die in der zweiten Messung ge messenen Artefakte und/oder der nicht blutdruckbedingten Druckschwankungen eliminiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die in der zweiten Messung ge messenen Impulse der Artefakte und/oder der nicht blut druckbedingten Druckschwankungen den entsprechenden Impul sen der ersten Messung gegenphasig überlagert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die erste und die zweite Messung am gleichen Ort erfolgt.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3 mit einer aufblasbaren Manschette, die mit einem oszillometrisch arbeitenden Blutdruckineßgerät verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (1) mit einer ersten und einer zweiten Meßkam mer (2, 3) versehen ist, die jeweils mit einem Druck wandler (10, 12) verbunden sind, der den jeweiligen Druck in elektrische Signale umwandelt, daß der Druckwandler (10) der ersten Meßkammer (2) mit einem Eingang eines Addierers (13) und der Druckwandler (12) der zweiten Meß kammer (3) über einen zusätzlichen Verstärker (14), der ein um 180° phasenverschobenes Kompensationssignal er zeugt, mit einem weiteren Eingang des Addierers (13) ver bunden ist, der an das Blutdruckmeßgerät (8) ange schlossen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der zusätzliche Verstärker (14) als invertierender Verstärker ausgebildet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die erste und die zweite Meßkammer (2, 3) der Manschette (1) im Gebrauchszustand konzentrisch zueinander angeordnet sind und daß die zweite Meßkammer (3) die erste Meßkammer (2) umschließt.

7. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Meßkammern (2, 3) gegen einander schwingungs- und druckisoliert sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten und der zweiten Meßkammer (2, 3) eine im wesentlichen form stabile Hartschale (4) angeordnet ist.

9. Anordnung nach Anspruch 7 und 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Hartschale (4) auf ihrer zur zweiten Meßkammer (3) weisenden Seite mit einem schwingungsdämpfenden Material (5) beschichtet ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Meßkammer (2, 3) mit dem gleichen Pumpenschlauch (6) ver bunden sind, der eine Verbindung zu einer Pumpensteuerung (7) des Blutdruckmeßgerätes (8) herstellt.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß die Druck wandler (10, 12) unmittelbar an der ersten und an der zweiten Meßkammer (2, 3) angeordnet sind und daß zwischen dem invertierenden Verstärker (14) und dem entsprechenden Druckwandler (12) bzw. zwischen dem Druckwandler (10) und dem Eingang des Addierers (13) elektrische Verbindungen bestehen.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die elektrischen Verbindungen aus spiralförmig gewickelten Kabeln bestehen.