DE4410297C2 - Anordnung zur nichtinvasiven Messung des arteriellen Blutdruckes - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur nichtinvasiven Messung des arteriellen Blutdruckes mit einer aufblasbaren Manschette die mit einem oszillometrisch arbeitenden Blutdruckmeßgerät verbunden ist, wie sie beispielsweise aus der US 5 215 096 hervorgeht. Hierzu wird eine aufblasbare Manschette um eine Extremität gelegt und nach Aufblasen derselben auf einen vorgegebenen Maximalwert der Druck stufenweise verringert, bis Pulsationen mittels eines Druckwandlers festgestellt und anschließend unter weiterer stufenweiser Verringerung des Druckes nacheinander der systolische, der mittlere und der diastolische Blutdruck durch Analyse der Treppenkurve ermittelt werden können. Ein derartiges Verfahren erfordert wenig Vorbereitung, ist kostengünstig 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 selbsttätige Erkennung der gewählten Manschettengröße erfolgt. Weitere Fehlerquellen entstehen bei Herzrhythmusstörungen mit entsprechenden, sich von Pulsschlag zu Pulsschlag verändernden arteriellen Drücken. Darüber hinaus 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 eine Vorrichtung zum Ausschluß von Artefakten aus der automatischen Blutdruck­ messung bekannt geworden, bei der die Amplitude und die An­ stiegszeit des Pulses gemessen werden, 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.

Aus der EP 0 240 735 A2 geht eine Einrichtung zur unblutigen Messung von Blutdruck und Puls hervor, bei der in einer Manschette zwei Druckaufnehmer im Abstand zueinander angeordnet sind. Einer der Druckaufnehmer ist dabei in der Nähe der Arterie und der andere Druckaufnehmer in einem von deren Pulsation weitgehend ungestörten Nachbarbereich angeordnet. Damit ist es möglich, differierende Signale zur Korrektur der Meßwerte zu gewinnen. Nachteilig ist allerdings die nicht ausreichende Entkoppelung der Druckaufnehmer voneinander.

Weiterhin ist aus der DE 27 32 286 B2 ein Blutdruckmeßgerät mit zwei Meßkammern bekanntgeworden, mit denen die Blutströmung in der Oberarmarterie unterbunden werden kann. Die Messung erfolgt hier durch die Feststellung der Korotkoff-Geräusche mit einem Tonaufnehmer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus der US 5 215 096 bekannte Anordnung zur nichtinvasiven Messung des arteriellen Blutdruckes so weiterzubilden, daß auf einfache Weise Verfälschungen des Meßergebnisses durch Artefakte oder andere zufällige Druckschwankungen bei der oszillometrischen Blutdruckmessung weitgehend vermieden werden und daß eine sichere Unterscheidung zwischen herzrhythmusbedingten und extern verursachten Störungen möglich ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird mit der Anordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

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

Damit ist eine sichere Unterscheidung zwischen Druckschwankungen des Blutdruckes, die durch Herzrhythmusstörungen verursacht werden und solchen Druckschwankungen, die beispielsweise durch Artefakte verursacht werden, möglich. Das wird dadurch erreicht, daß die in der Manschette extern verursachten Druckschwankungen gesondert gemessen und damit der Amplitudenverlauf getrennt erfaßt werden kann.

Der Verstärker sollte vorzugsweise als inver­ tierender Verstärker ausgebildet sein (Anspruch 2).

In einer Ausgestaltung 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 (Ansprüche 3 bzw. 4).

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung (Anspruch 5) 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 Blutdruckmeßgerätes 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 weiteren Ausgestaltung der Erfindung (Anspruch 6) 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 (Anspruch 7) und der Pumpenschlauch ebenfalls spiralförmig gewickelt, so läßt sich eine wesentlich ver­ besserte Handhabung erreichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand sehr kostengünstig herstellen. 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 dem 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 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, daß 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 Blutdruckmeßgerät
 9 Druckschlauch
10 Druckwandler
11 Druckschlauch
12 Druckwandler
13 Addierer
14 Verstärker
15, 16, 17 Impulsdiagramme

Claims (7)

1. Verfahren zur nichtinvasiven Messung des arteriellen Blut­ druckes mit einer aufblasbaren Manschette, die mit einem oszillometrisch arbeitenden Blutdruckmeßgerät verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (1) mit einer ersten und einer zweiten Meßkam­ mer (2, 3) besteht, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, daß die Meßkammern (2, 3) gegeneinander schwingungs- und druckisoliert sind, daß jede Meßkammer (2, 3) mit einem Druckwandler (10, 12) zur Umwandlung des Druckes in elektrische Signale verbunden ist, und 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 invertiertes Kompensationssignal liefert, mit einem weiteren Eingang des Addierers (13), oder direkt mit einem invertierenden Eingang des Addierers (13) verbunden ist, der an das Blutdruckmeßgerät (8) angeschlossen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verstärker (14) als invertierender Verstärker ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten und der zweiten Meßkammer (2, 3) eine im wesentlichen form­ stabile Hartschale (4) angeordnet ist.

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

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, 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.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektrischen Verbindungen aus spiralförmig gewickelten Kabeln bestehen.