-
Hintergrund
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Blutdrucküberwachungsvorrichtung, die
das oszillometrische Verfahren zur Blutdruckbestimmung verwendet, und
ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften einer derartigen
Vorrichtung beim Vorliegen von Herzrhythmusstörungen.
-
Die
Grundlagen für
das oszillometrische Verfahren der Blutdruckmessung werden in den U.S.-Patenten
Nr. 4,349,034 und 4,360,029, beide von Ramsey III., offenbart. Unter
Verwendung des von Ramsey III. offenbarten Verfahrens umfasst das oszillometrische
Verfahren zur Blutdruckmessung das Anlegen einer aufblasbaren Manschette
um eine Extremität
eines Patientenkörpers,
wie z. B. den oberen Arm eines Patienten. Die Manschette wird dann auf
einen Druck oberhalb des systolischen Drucks des Patienten aufgeblasen
und dann in einer Reihe kleiner Schritte inkrementell verringert.
Ein Drucksensor misst den Manschettendruck bei jedem Schritt. Die
Empfindlichkeit des Sensor ist derart, dass Druckfluktuationen innerhalb
der Arterie, die von Schlägen
des Patientenpulses resultieren, detektiert werden können. Diese
Pulse werden auf die aufgeblasene Manschette übertragen, bewirken kleine
Druckvariationen innerhalb der Manschette, die durch den Drucksensor
detektiert werden. Der Drucksensor erzeugt ein elektrisches Signal,
das typischerweise eine Gleichstromkomponente, die den inkrementellen
Manschettendruck darstellt, und eine Reihe von kleinen, periodischen
Variationen umfasst, die mit den Schlägen des Pulses des Patienten
in Verbindung stehen.
-
Diese
kleinen Variationen werden oftmals als „Oszillationskomplexe" oder einfach als „Oszillationen" bezeichnet.
-
Der
Blutdruck eines Patienten kann auf der Basis einer Analyse dieser
Oszillationskomplexe abgeschätzt
werden. Nach dem Ausfiltern der Gleichstromkomponente und dem Verstärken des
Signals, das durch den Manschettendrucksensor erzeugt wird, können die
Pulsspitzenamplituden (PPA) für
jeden oszillometrischen Komplex bestimmt werden. Die PPA werden
dazu neigen, zuzunehmen, wenn der Manschettendruck reduziert wird,
bis eine Spitzenamplitude erreicht wird. Wenn diese Spitze einmal
erreicht wurde, werden die PPA anfangen, mit weiteren Verringerungen
des Manschettendrucks abzunehmen. Die Pulsspitzenamplituden bilden
so eine oszillometrische Blutdruckhülle für den Patienten. Es wurde gefunden,
dass der Manschettendruck, bei welchem die Oszillationen einen maximalen
Wert haben, den mittleren arteriellen Druck (MAP) repräsentiert.
Die systolischen und diastolischen Drücke können entweder als vorbestimmte
Teile des MAP oder durch verfeinerte Abschätzungsverfahren unter Verwendung
einer direkten Verarbeitung der Oszillationskomplexe abgeleitet
werden.
-
1 zeigt
die Grundelemente zur Messung eines Blutdrucks eines Patienten unter
Verwendung des oszillometrischen Verfahrens. Drei Wellenformen werden
gezeigt. Kurve A stellt den Gesamtmanschettendruck der aufblasbaren
Manschette dar, Kurve B stellt eine invasive, arterielle Wellenform
dar, die die periodischen Variationen zeigt, die dem Puls des Patienten
entsprechen, und Kurve C stellt die gemessenen Pulsspitzenamplituden
für die
oszillometrischen Komplexe dar, die mit jedem Puls der Wellenform
B in Verbindung stehen. Wie gesehen werden kann, wird die Manschette
zunächst
bis zu einem maximalen Druck 10 aufgeblasen und dann in
einer Reihe von kleinen, inkrementellen Schritten, wie den Schritten 12, 14 und 16,
reduziert. Die Oszillationen 18, die jedem Puls der arteriellen
Wellenform B entsprechen, werden bei jedem inkrementellen Manschettendruck gemessen.
Die PPA der Oszillationen nehmen mit jeder Abnahme des Manschettendrucks
zu, bis die PPA ein Maximum beim Manschettendruck 14 erreichen.
Die PPA werden mit jeder nachfolgenden Verringerung des Manschettendrucks
verringert. So stellt der Manschettendruck bei Schritt 14 den
mittleren arteriellen Druck des Patienten dar und die systolischen
und diastolischen Drücke
des Patienten können
daraus ermittelt werden.
-
Ein
Problem bei diesem Verfahren der Blutdruckmessung ist, dass die
Blutdruckmessungen auf Grund von Artefakten, die durch Patientenbewegungen
oder durch das Vorliegen von Herzrhythmusstörungen bewirkt werden, verdreht
werden können.
Ereignisse wie diese können
die Pulsspitzenamplituden, die durch den Drucksensor der Manschette
detektiert wurden, nachteilig beeinflussen, welches zu fehlerhaften
Blutdruckmessungen führt.
Die Patente von Ramsey III., die zuvor aufgezählt wurden, offenbaren ein
erstes Verfahren zum Aussortieren von Artefakten. Dort werden eine
Vielzahl von oszillometrischen Komplexen bei jedem inkrementellen
Manschettendruck gemessen. Ausgewählte Parameter, wie die Spitzenhöhe und die
zeitliche Änderungsrate von
aufeinanderfolgenden Komplexen und Komplexserien werden bezüglich bestimmter
Artefaktunterscheidungskriterien ausgewertet. Komplexe, die nicht
vordefinierte Kriterien erfüllen,
werden aussortiert und werden bei der Blutdruckmessung nicht verwendet.
So werden, wie in 1 gezeigt, zwei übereinstimmende
Oszillationskomplexe bei jedem Manschettendruck gemessen, bevor
der Manschettendruck zum nächsten
Schritt reduziert wird. Dieses Verfahren funktioniert gut, um Artefakte
auszusortieren, die auf Bewegung zurückzuführen sind, es kann jedoch das
Verfahren zum Erhalten einer Blutdruckmessung beim Vorliegen von
Herzrhythmusstörungen
unverhältnismäßig verlängern. In
der Tat kann es in manchen Fällen
die Beendigung einer Messung verhindern.
-
2 zeigt,
wie das Vorliegen einer Herzrhythmusstörung die Blutdruckmessungen
unter Verwendung des oszillometrischen Verfahrens beeinflusst. Die
drei Kurven A',
B' und C' sind zu denen von 1 identisch,
außer
dem Vorliegen von nicht-sinusförmigen
Schlägen 22, 24,
die am besten bei der invasiven, arteriellen Wellenform B' erkannt werden. Nicht-sinusförmige Schläge 22, 24 treten
verfrüht auf.
Daher wird die Zeitspanne zwischen den vorhergehenden, sinusförmigen Schlägen 21, 23 und
den nicht-sinusförmigen
Schlägen 22, 24 kürzer als
die normale Zeitspanne zwischen sinusförmigen Schlägen sein und die Zeitspanne
zwischen den nicht-sinusförmigen
Schlägen 22, 24 und
den sofort darauffolgenden, sinusförmigen Schlägen 25, 26 wird
verlängert.
Weiterhin wird, weil die nicht-sinusförmigen Schläge 22, 24 verfrüht auftreten,
eine kleinere Menge Blut vom Herz gepumpt, als es ansonsten der
Fall sein würde,
und der arterielle Druck, der mit den nicht-sinusförmigen Schlägen in Verbindung
steht, wird reduziert. Wie in 2 gesehen
werden kann, werden die PPA, die von den Oszillationen 28, 30 gemessen
werden, die mit nicht-sinusförmigen Schlägen 22, 24 in
Verbindung stehen, nachfolgend verringert. In ähnlicher Weise pumpen die Schläge 25, 26, weil
die Zeit zwischen den nicht-sinusförmigen Schlägen 22, 24 und
den nächstfolgenden,
sinusförmigen
Schlägen 25, 26 verlängert wird,
eine größere Menge
Blut, als normale, sinusförmige
Schläge
und der Blutdruck wird erhöht,
wie durch den höheren
als normalen PPA der Oszillationen 32, 34 wiedergespielt
wird, die mit den Schlägen 25, 26 in
Verbindung stehen, die den nicht-sinusförmigen Schlägen 22, 24 folgen.
Daher haben unter Verwendung des Verfahrens zum Aussondern von Artefakten,
das von Ramsey III. offenbart wird, bei den Manschettendruckinkrementen 36 und 37 keine
zwei aneinandergrenzende, oszillometrische Komplexe den gleichen
PPA. Daher würde,
falls die Übereinstimmungskriterien
zur Ermittlung übereinstimmender
Oszillationskomplexe auf einem engen Bereich von Pulsspitzenamplitudenvariationen
bezogen würden,
keine Übereinstimmung
bei den Druckschnitten 36 und 37 gefunden.
-
Eine
Vielzahl anderer Referenzen offenbart die Verwendung von vielen,
verschiedenen Verfahren zur Detektion der Gegenwart von Herzrhythmusstörungen und
zur Aussonderung der oszillometrischen Komplexe, die mit unregelmäßigen Herzschlägen in Verbindung
stehen. Z. B. offenbart das europäische Patent Nr.
EP 0895748 von Sohma et al. eine Blutdrucküberwachungsvorrichtung,
die ein EKG und einen Drucksensor verwendet, um die Pulsdurchgangszeit
(PTT) zu messen. Änderungen
bei der PTT von Probe zu Probe sowie Änderungen bei der PPA werden
verwendet, um das Vorliegen von Herzrhythmusstörungen zu detektieren. Jedoch
verwenden Sohma et al. diese Information nicht, um die Funktion
einer nicht-invasiven Blutdrucküberwachung
zu ändern.
In ähnlicher
Weise offenbart das europäische
Patent 960598 von Forstner eine NIBP Überwachung, die Veränderungen
bei der Pulsperiode verwendet, um Herzrhythmusstörungen zu detektieren.
-
Veränderungen
bei der Pulsperiode werden verwendet, um solche oszillometrischen
Komplexe auszusondern, die mit Herzrhythmusstörungen in Verbindung stehen,
oder um ein Signal zu senden, dass das Vorliegen von Herzrhythmusstörungen anzeigt.
-
U.S.
Patent Nr. 5,404,878 von Frankenreiter offenbart ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Messen und Sortieren von Oszillationen nach
Amplitude und Periode und zum Aussondern von solchen, die außerhalb
vorbestimmter Grenzen fallen.
-
U.S.
Patent Nr. 5,865,756 offenbart ein NIBP, das ein EKG, um Herzrhythmusstörungen zu
detektieren, und einen Pulsoximeter verwendet, um das Blutvolumen
zu messen. Diese Vorrichtung korrigiert die Amplitude der oszillometrischen
Komplexe, die durch das Vorliegen von Herzrhythmusstörungen „korrumpiert" werden. Die Pulsvolumenmessung
wird verwendet, um die Größe der Oszillationen
zu korrigieren, so dass die Komplexe bei der Berechnung des Blutdrucks
verwendet werden können.
-
Der
Stand der Technik erkennt die Probleme, die mit der Berechnung von
Blutdrücken
in der Gegenwart von Artefakten und Herzrhythmusstörungen in
Verbindung stehen. Bei den Versuchen, mit diesen Problemen zurechtzukommen,
offenbart der Stand der Technik jedoch kein zufriedenstellendes
Verfahren zum Aussondern von Artefakten, während die Gegenwart von Herzrhythmusstörungen kompensiert und
eine akkurate Blutdruckmessung in einer zeitlich passenden Weise
berechnet wird, wenn Herzrhythmusstörungen vorliegen. Daher besteht
ein Bedarf für
eine NIBP Überwachung,
die in der Lage ist, Artefakte auszusondern und den Blutdruck beim
Vorliegen von nicht-sinusförmigen
(unregelmäßigen) Herzschlägen akkurat
zu messen. Idealerweise sollte eine derartige NIBP Überwachung
oszillometrische Komplexe aussondern, die von Artefakten resultieren, sollte
jedoch in der Lage sein, oszillometrische Komplexe bei der Berechnung
des Blutdrucks zu kompensieren und einzuschließen, die von nicht-sinusförmigen Schlägen resultieren.
Auf diese Weise wird die Zeit zur Durchführung einer Blutdruckmessung
reduziert. Es ist auch wünschenswert,
eine NIBP Überwachung
bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Blutdruckmesswert, der
nur auf sinusförmigen
Schlägen basiert,
und einen weiteren Blutdruckmesswert, der nur auf nicht-sinusförmigen Schlägen basiert,
derart bereitzustellen, dass sowohl ein sinusförmiger und ein nicht-sinusförmiger Blutdruckmesswert
angezeigt werden können
oder der Mittelwert der beiden Messwerte angezeigt werden kann.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Ein
erster Aspekt dieser Erfindung ist eine verbesserte, nicht-invasive
Blutdruck (NIBP) Überwachung
mit verbesserter Artefaktaussonderung und verbesserten Eigenschaften
beim Vorliegen von Herzrhythmusstörungen. Die NIBP Überwachung
der vorliegenden Erfindung schließt einen ersten Sensor zum
Detektieren der momentanen Pulsfrequenz, eine aufblasbare Manschette
und einen zweiten Sensor ein, der derart angepasst ist, um den Druck
innerhalb der Manschette zu überwachen.
Weiterhin ist der Drucksensor zum Messen des Gesamtdrucks innerhalb
der Manschette derart angepasst, um oszillometrische Komplexe zu
detektieren, die mit dem Puls eines Patienten in Verbindung stehen,
wenn die Manschette um ein Glied des Patienten aufgeblasen wird. Die
NIBP Überwachung
schließt
weiterhin Herzrhythmusstörungs-Detektionsmittel
zum Detektieren des Vorliegens von Herzrhythmusstörungen in
der momentanen Pulsfrequenz ein. Typischerweise werden diese einen
Signalprozessor umfassen, der in der Lage ist, Herzrhythmusstörungen und
andere unregelmäßigen Merkmale
eines EKG-Signals oder eines anderen Signals, das mit dem Puls des
Patienten in Verbindung steht, zu identifizieren. Ein Signalprozessor
kann weiterhin Mittel zum Messen eines Merkmals der oszillometrischen
Komplexe zur Verfügung stellen,
die vom Manschettensensor detektiert werden. Die Blutdrucküberwachung
umfasst weiterhin Übereinstimmungsermittlungsmittel
zur Ermittlung, ob mindestens zwei benachbarte, oszillometrische Komplexe,
die mit benachbarten Kardiopulsen in Verbindung stehen, auf der
Basis von Übereinstimmungskriterien äquivalent
sind, die mit dem gemessenen Merkmal der oszillometrischen Komplexe
in Verbindung stehen. Das Übereinstimmungsermittlungsmittel
verwendet einen zweiten Satz Übereinstimmungskriterien,
wenn das Herzrhythmusdetektionsmittel bestimmt, dass einer der verglichenen,
oszillometrischen Komplexe mit einer Herzrhythmusstsörung in
Verbindung steht, und verwendet ansonsten einen ersten Satz Übereinstimmungskriterien. Ein
Druckkontroller wird zur Kontrolle des Drucks innerhalb der Manschette
zur Verfügung
gestellt. Am Anfang einer Blutdruckmessung wird die Manschette auf
einen Druck aufgeblasen, der größer als
der systolische Druck des Patienten ist. Der Druckkontroller reagiert
auf das Übereinstimmungsermittlungsmittel derart,
dass als Antwort auf die Ermittlung, dass zwei benachbarte, oszillometrische
Komplexe äquivalent sind,
das Kontrollmittel den Manschettendruck um ein festes Inkrement
reduziert, woraufhin das Übereinstimmungsermittlungsmittel
die Ermittlung fortsetzt, ob benachbarte Komplexe beim neuen Manschettendruck äquivalent
sind. Zuletzt schießt
die NIBP Überwachung
Mittel zur Ermittlung des Blutdrucks des Patienten ein, die auf
den Druckkontroller und die Messmittel reagieren. Das Blutdruckermittlungsmittel
vergleicht das gemessene Merkmal der oszillometrischen Komplexe,
das bei vielen, verschiedenen, inkrementellen Manschettendrücken erhalten
wurde, und ermittelt den Manschettendruck, bei welchem das gemessene
Merkmal ein Limit erreicht, z.B. wenn die Pulsspitzenamplitude ein
Maximum erreicht. Der Manschettendruck, bei welchem das gemessene
Merkmal ein derartiges Limit erreicht, entspricht dem mittleren
arteriellen Druck (MAP) des Patienten und wird durch den Monitor
dargestellt.
-
Die
systolischen und diastolischen Drücke können von den MAP abgeleitet
und auch dargestellt werden.
-
Gemäß diesem
ersten Aspekt der Erfindung kann der erste Sensor einen EKG-Monitor, einen Blutvolumensensor,
sowohl einen EKG-Monitor und einen Blutvolumensensor oder einen
anderen Sensor umfassen, von welchem Informationen bezüglich dem
Herzrhythmus des Patienten erhalten werden können. Der erste und der zweite
Satz Übereinstimmungskriterien,
die vom Übereinstimmungsermittlungsmittel
verwendet werden, können
erste und zweite Abweichungsgrenzwerte der Amplitude oder erste
und zweite Abweichungsgrenzwerte der Periode, eine Kombination von
Amplituden- und Periodengrenzwerten oder ein anderes, messbares
Merkmal der oszillometrischen Komplexe umfassen. Wenn die Abweichungsgrenzwerte
der Amplitude verwendet werden, werden die oszillometrischen Komlexe
als äquivalent angesehen,
wenn sie Amplituden haben, die um einen Betrag variieren, der kleiner
als der Abweichungsgrenzwert der Amplitude ist. Wenn Abweichungsgrenzwerte
der Periode verwendet werden, werden die oszillometrischen Komplexe
als äquivalent
angesehen, wenn die Differenz zwischen einer ersten Zeitspanne,
die zwischen einem ersten oszillometrischen Komplex und dem unmittelbar
vorhergehenden Komplex gemessen wurde, und die Zeitspanne, die zwischen
einem zweiten oszillometrischen Komplex und dem unmittelbar vorhergehenden
ersten oszillometrischen Komplex gemessen wurde, sich um einen Betrag
unterscheidet, der kleiner als der Abweichungsgrenzwert der Periode
ist. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung umfasst der erste Abweichungsgrenzwert der Amplitude
12 % und der zweite Abweichungsgrenzwert der Amplitude umfasst 24
%. Bei einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung umfasst der erste Abweichungsgrenzwert der Periode 25
% und ein zweiter Abweichungsgrenzwert der Periode umfasst 50 %.
-
Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein verbessertes
Verfahren zum Messen eines Blutdrucks eines Patienten. Das verbesserte Verfahren
umfasst die Schritte, dass man eine aufblasbare Manschette um ein
Extremität
des Patienten anlegt. Die Manschette wird dann auf einen Manschettendruck
aufgeblasen, der oberhalb des systolischen Blutdrucks des Patienten
ist. Ein Sensor innerhalb der aufgeblasenen Manschette detektiert
die oszillometrischen Komplexe innerhalb der Manschette, die von
jedem Schlag des Pulses des Patienten resultieren. Der nächste Schritt
umfasst das Messen eines Merkmals der oszillometrischen Komplexe,
wie z. B. der Pulsspitzenamplitude (PPA) der oszillometrischen Komplexe.
Das Verfahren umfasst weiterhin den Schritt, dass man einen ersten
und einen zweiten Satz Übereinstimmungskriterien
festlegt, die mit dem gemessenen Merkmal in Verbindung stehen, das
für jeden
oszillometrischen Komplex gemessen wurde. Der erste und der zweite
Satz Übereinstimmungskriterien
werden zur Ermittlung verwendet, ob benachbarte Komplexe äquivalent
sind. Ein zweiter Sensor wird bereitgestellt, um das Vorliegen von
Herzrhythmusstörungen
zu detektierten. Benachbarte oszillometrische Komplexe werden dann
miteinander verglichen, um zu ermitteln, ob die Komplexe äquivalent sind.
Der erste Satz Übereinstimmungskriterien
wird verwendet, um Äquivalenz
zu ermitteln, wenn eine Herzrhythmusstörung nicht detektiert wurde,
und der zweite Satz Übereinstimmungskriterien
wird verwendet, wenn eine Herzrhythmusstörung detektiert wurde. Beim
Detektieren äquivalenter,
benachbarter Komplexe wird der Manschettendruck um ein vorbestimmtes
Inkrement verringert und oszillometrische Komplexe werden wiederum
durch den Sensor innerhalb der aufblasbaren Manschette detektiert.
Wiederum wird ein Merkmal der oszillometrischen Komplexe gemessen
und die gemessenen Merkmale von benachbarten, oszillometrischen
Komplexen werden verglichen, um zu ermitteln, ob beliebige benachbarten
Komplexe äquivalent
sind. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis ermittelt wird, dass
das gemessene Merkmal der oszillometrischen Komplexe bei einem gegebenen
Manschettendruck ein Maximum bezüglich
des gemessenen Merkmals von zwei benachbarten, äquivalenten Komplexen erreicht,
die bei anderen Manschettendrücken
gemessen wurden. Der Manschettendruck, bei welchem das gemessene Merkmal
ein Maximum erreicht, entspricht dem mittleren arteriellen Druck
des Patienten. Gemäß diesem Verfahren
der Erfindung kann der zweite Sensor zum Detektieren von Herzrhythmusstörungen ein EKG-Monitor,
ein Pulsoximeter, sowohl ein EKG-Monitor und ein Pulsoximeter oder
ein anderer Sensor sein.
-
Weiterhin
kann der Schritt der Festlegung erster und zweiter Sätze von Übereinstimmungskriterien
umfassen, dass man einen ersten Abweichungsgrenzwert der Amplitude
derart festlegt, dass oszillometrische Komplexe mit Amplituden,
die um einen Betrag variieren, der kleiner als der erste Abweichungsgrenzwert
der Amplitude ist, gemäß dem ersten
Satz der Übereinstimmungskriterien
als äquivalent
betrachtet werden. Dieser Schritt kann auch umfassen, dass man einen
zweiten Abweichungsgrenzwert der Amplitude derart festlegt, das
oszillometrische Komplexe mit Amplituden, die sich um einen Betrag
unterscheiden, der kleiner als der zweite Abweichungsgrenzwert der
Amplitude ist, gemäß dem zweiten
Satz Übereinstimmungskriterien
als äquivalent
betrachtet werden. Der erste Abweichungsgrenzwert der Amplitude
kann eine Differenz in der Amplitude von nicht mehr als 12 % aufweisen
und der zweite Abweichungsgrenzwert der Amplitude kann eine Differenz
in der Amplitude von nicht mehr als 24 % aufweisen.
-
Alternativ
kann der Schritt der Festlegung des ersten und des zweiten Satzes Übereinstimmungskriterien
umfassen, dass man erste und zweite Abweichungsgrenzwerte der Periode
derart festlegt, dass, wenn die Zeitspanne zwischen einem ersten, oszillometrischen
Komplex und einem unmittelbar vorhergehenden, oszillometrischen
Komplex und die Zeitspanne zwischen einem zweiten oszillometrischen
Komplex und dem ersten oszillometrischen Komplex um einen Betrag
variiert, der kleiner als der erste Abweichungsgrenzwert der Periode
ist, die ersten und zweiten oszillometrischen Komplexe gemäß dem ersten
Satz Übereinstimmungskriterien
als äquivalent
betrachtet werden. Wenn die Zeitspanne zwischen dem ersten oszillometrischen
Komplex und dem unmittelbar vorhergehenden, oszillometrischen Komplex
und die Zeitspanne zwischen einem zweiten oszillometrischen Komplex
und dem ersten oszillometrischen Komplex um einen Betrag variiert,
der kleiner als der zweite Abweichungsgrenzwert der Periode ist,
werden der erste und der zweite oszillometrische Komplex gemäß dem zweiten
Satz Übereinstimmungskriterien
als äquivalent
betrachtet. Der erste Abweichungsgrenzwert der Periode kann eine Differenz
in der Periode von nicht mehr als 25 % aufweisen und der zweite
Abweichungsgrenzwert der Periode kann eine Differenz bei der Periode
von nicht mehr als 50 % aufweisen.
-
Schließlich können gemäß diesem
zweiten Aspekt der Erfindung der erste und der zweite Satz Übereinstimmungskriterien
eine Kombination eines Abweichungsgrenzwertes der Amplitude, eines
Abweichungsgrenzwertes der Periode oder eines anderen messbaren
Merkmals der oszillometrischen Komplexe umfassen.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
ein Schaubild, das viele, verschiedene Wellenformen zeigt, die einer
oszillometrischen Blutdruckmessung entnommen wurden;
-
2 ist
ein Schaubild, das viele, verschiedene Wellenformen zeigt, die einer
oszillometrischen Blutdruckmessung entnommen wurden, wobei Herzrhythmusstörungen vorlagen;
-
3 ist
ein funktionelles Blockdiagramm einer Blutdrucküberwachung gemäß der vorliegenden Erfindung
und
-
4 ist
ein funktionelles Blockdiagramm der Softwarekomponenten zur Durchführung einer Blutdrucküberwachung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
5 ist
ein Fließdiagramm,
das ein Verfahren zum Messen des Blutdrucks gemäß der vorliegenden Erfindung
beschreibt.
-
Detailliertere
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
Ein
funktionelles Blockdiagramm eines verbesserten, nicht-invasiven
Blutdruck (NIBP) Überwachungssystems 100 wird
in 3 gezeigt. Das nicht-invasive Blutdrucküberwachungssystem schließt eine
aufblasbare Manschette 101 ein, die derart angepasst ist,
dass sie um einen Teil eines Körpers
eines Patienten, wie z. B. um den Arm 100 eines Patienten,
aufgeblasen wird. Ein Aufblasventil 111 und ein Ablassventil 102 sind
mit der Manschette operativ verbunden, um den Luftdruck innerhalb
der Manschette zu kontrollieren. Eine erste Luftleitung 110 verbindet
das Aufblasventil mit einer Druckluft-Quelle 109 und ein
zweites Luftrohr 112 verbindet das Aufblasventil mit der
Manschette. Ein anderes Luftrohr 114 bildet ein „T" mit dem Luftrohr 112 bei 115 sowie
verbindet das Ablassventil 102 mit der Manschette 101.
Ein kurzes Auslassrohr 103 stellt einen Auslass aus der
Manschette in die Atmosphäre durch
das Ablassventil 102 bereit. Ein Druckumwandler 104 wird
zur Verfügung
gestellt, der mit dem Inneren der Manschette 101 über die
Luftleitung 105 kommuniziert. Der Druckumwandler 104 ist
derart angeordnet, um den Luftdruck innerhalb der Manschette 101 zu
spüren.
Ein EKG 108 wird zur Verfügung gestellt, welches Führungen 117 besitzt,
die mit Sensoren in Verbindung stehen, die am Körper des Patienten, wie im
Stand der Technik bekannt, befestigt sind. Ein Pulsoximeter 122 wird
auch am Patienten befestigt und sendet ein Signal zu einem Pulswellemonitor 120 über die
Pulsoximeterführung 123. Schließlich wird
ein Mikroprozessor 107 bereitgestellt, um den Luftdruck
innerhalb der Manschette 101 zu kontrollieren und die Daten vom
Druckumwandler 104, dem EKG Monitor 108 und dem
Pulswellenmonitor 120 zu empfangen und zu interpretieren.
-
Der
Mikroprozessor empfängt
Druckdaten vom Druckumwandler 104 über die Eingangsleitung 106 und
Herzfrequenzinformationen vom EKG-Monitor über die Eingangsleitung 118 und
Pulsamplitudendaten vom Pulswellenmonitor 121 über die
Eingangsleitung 121. Die Ausgangsleitung 113 verbindet
den Mikroprozessor 107 mit dem Aufblasventil 111 und
die Ausgangsleitung 116 verbindet den Mikroprozessor 107 mit
dem Ablassventil 102. Ein funktionelles Blockdiagramm der
Softwarekomponenten des Betriebssystems für den Mikroprozessor 107 wird
in 4 gezeigt. Der funktionelle Block schließt einen
Manschettendruckkontroller 124, einen Softwarefilter 125,
eine oszillometrische Komplexmessung 126, eine Pulsfrequenzberechnung 127 und eine
Blutdruckberechung 128 ein.
-
Beim
Betrieb empfängt
der Manschettendruckkontroller 124 Eingangssignale vom
Druckumwandler 104 und steuert das Aufblasventil 111 und das
Ablassventil 102, um einen gewünschten Druck innerhalb der
aufblasbaren Manschette 101 aufrechtzuerhalten. Gemäß dem oszillometrischen
Verfahren der Blutdruckmessung schließt der Manschettendruckkontroller 124 das
Auslassventil 102 beim Start einer Blutdruckmessung und öffnet das
Ausblasventil 111, um Druckluft von der Druckluftquelle
in die Manschette 101 strömen zu lassen. Der Druckkontroller 124 überwacht
das Ausgangssignal vom Druckumwandler 104 und schließt das Aufblasventil 111,
wenn der Druck innerhalb der Manschette den systolischen Blutdruck
des Patienten übersteigt.
Danach reduziert der Manschettendruckkontroller den Manschettendruck
in einer Reihe von inkrementellen Schritten durch selektives Öffnen und
Schließen
des Auslassventils 102, periodisches Ablassen von überschüssiger Luft
innerhalb der Manschette in die Atmosphäre.
-
Zusätzlich zum
Messen des Gesamtmanschettendrucks misst der Druckumwandler 104 oszillometrische
Komplexe, die das Gesamtmanschettendrucksignal überlagern. Das Signal vom Druckumwandler 104 wird
ein Gleichstromkomponente aufweisen, die den statischen Druck der aufgeblasenen Manschette 102 bei
einem bestimmten Druckinkrement repräsentiert, bei welchem die Messung
durchgeführt
wird, plus eine variable Komponente, die zum Gleichstromsignal addiert
wird. Diese variablen Komponenten sind als Oszillationskomplexe
bekannt, die aus Variationen beim Manschettendruck resultieren, die
durch den Puls des Patienten bewirkt werden. Das Druckumwandlungssignal
ist ein Eingangssignal für
den Softwarefilter 125. Der Softwarefilter 125 entfernt
die Gleichstromkomponente des Umwandlersignals und verstärkt das
verbleibende, variable Signal. Dieses Signal wird dann der oszillometrischen Komplexmessungs-
und der Vergleichsfunktion 126 zur Verfügung gestellt. Diese Funktion
misst viele, verschiedene Merkmale der gefilterten, oszillometrischen
Wellenfunktion. Zum Beispiel kann die oszillometrische Komplexmessungs-
und Vergleichsfunktion die Spitzenamplitude des oszillometrischen
Komplexsignals und/oder die Zeitspanne zwischen den oszillometrischen
Komplexen messen.
-
Wenn
die vielen, verschiedenen Merkmale der oszillometrischen Wellenfunktion
einmal gemessen wurden, vergleicht die oszillometrische Komplexmessungs-
und Vergleichsfunktion 126 das gemessene Merkmal von benachbarten,
oszillometrischen Komplexen, um zu ermitteln, ob die benachbarten, oszillometrischen
Komplexe äquivalent
sind. Falls die gemessenen Merkmale von zwei benachbarten, oszillometrischen
Komplexen um einen Betrag differieren, der größer als ein vorgegebener Wert
ist, gelten die zwei oszillometrischen Komplexe als nicht äquivalent.
Falls jedoch die Differenz zwischen den gemessenen Merkmalen innerhalb
des vorgegebenen Bereiches fallen, werden die zwei oszillometrischen
Komplexe als äquivalent
beurteilt.
-
Wenn
der NIBP-Monitor eine Blutdruckmessung durchführt, reagiert der Manschettendruckkontroller 124 auf
ein Signal von der oszillometrischen Komplexmessungsfunktion 126.
Der Manschettendruckkontroller 124 hält den Manschettendruck bei einem
gegebenen Druckinkrement, bis die oszillometrische Komplexmessfunktion 126 bestimmt,
dass zwei aufeinanderfolgende, oszillometrische Komplexe äquivalent
sind oder bis eine Unterbrechung auftritt. Wenn die oszillometrische
Komplexmessungsfunktion 126 ermittelt, das zwei aufeinanderfolgende, oszillometrische
Komplexe äquivalent
sind, reduziert der Manschettendruckkontroller 124 den
Manschettendruck zum nächsten
Inkrement. Falls eine Unterbrechung auftritt, bevor zwei aufeinanderfolgende, oszillometrische
Komplexe detektiert werden, wird die Blutdruckmessung angehalten.
-
Der
Blutdruckberechnungsfunktionsblock 128 empfängt vom
Manschettendruckkontroller 124 die Werte der gemessenen
Merkmale der äquivalenten,
oszillometrischen Komplexe von der oszillometrischen Komplexmessungs-
und Vergleichsfunktion 126 sowie die Manschettendrücke, bei
welchem sie erhalten wurden. Der mittlere arterielle Blutdruck des Patienten
wird berechnet, indem man das gemessene Merkmal der äquivalenten,
benachbarten, oszillometrischen Komplexe vergleicht, das bei jedem
der verschiedenen Manschettendrücke
detektiert wurde, bei welchem die oszillometrischen Komplexe gemessen
wurden. Wieder bezugnehmend auf 1 und wie
im Hintergrundteil der Beschreibung beschrieben, werden die gemessenen
Merkmale der oszillometrischen Komplexe mit jeder Abnahme des Manschettendrucks
zunehmen, bis das gemessene Merkmal ein Maximum erreicht. Danach
wird das gemessene Merkmal mit jedem nachfolgenden Manschettendruck
anfangen abzunehmen. Der Manschettendruck, bei welchem das gemessene
Merkmal ein Maximum erreicht, stellt den mittleren arteriellen Blutdruck
(MAP) des Patienten dar. Die systolischen und diastolischen Drücke können aus
dem MAP gemäß Verfahren
berechnet werden, die im Stand der Technik bekannt sind. Der berechnete MAP
und die systolischen und diastolischen Drücke können dann auf einer Anzeige
angezeigt werden.
-
Wie
bemerkt wurde, wird das gemessene Merkmal der oszillometrischen
Komplexe, das von Artefakten und nicht-sinusförmigen Schlägen resultiert, im allgemeinen
nicht mit dem gemessenen Merkmal von oszillometrischen Komplexen,
die mit sinusförmigen
Schlägen
in Verbindung stehen, übereinstimmen.
Die Artefakte werden effektiv ausgesondert, indem man wartet, um
zwei benachbarte, äquivalente
Komplexe zu erhalten, bevor man zum nächsten Manschettendruckinkrement
fortschreitet. Jedoch können
häufig
auftretende Herzrhythmusstörungen
die erforderliche Zeit für
das Messen von zwei benachbarten, äquivalenten Komplexen unakzeptabel
verlängern.
Um eine unakzeptable Verlängerung der
Blutdruckmessung zu verhindern und um eine mögliche Unterbrechung zu verhindern, überwacht die
Pulsfrequenzberechnungsfunktion 127 die Signale von einem
oder beiden Pulswellenmonitoren 120 und dem EKG-Monitor 108.
Ein Signal von der Pulsfrequenzberechnungsfunktion 127 alarmiert
die oszillometrische Komplexmessungs- und Vergleichsfunktion 126 vom
Vorliegen einer Herzrhythmusstörung, so
dass die oszillometrische Messungs- und Funktion 126 Vergleichsfunktion 126 dementsprechend
angepasst werden kann. Die oszillometrische Komplexmessungs- und
Funktion stellt sich auf die Gegenwart einer Herzrhythmusstörung ein,
indem sie den Grenzwert für
die Äquivalenzermittlung
zwischen zwei benachbarten, oszillometrischen Komplexen erniedrigt.
Zum Beispiel kann die oszillometrische Komplexmessungs- und Vergleichsfunktion 126 unter
normalen Umständen,
falls das gemessene Merkmal der oszillometrischen Komplexe, die
verglichen werden, die Pulsspitzenamplitude (PPA) ist, zwei benachbarte
oszillometrische Komplexe als äquivalent betrachten,
falls die Differenz bei ihrer PPA weniger als 5 % ist. Falls ermittelt
wird, dass einer der oszillometrischen Komplexe, die verglichen
werden, das Ergebnis eines nicht-sinusförmigen Schlages ist, kann jedoch
der Äquivalenzgrenzwert
auf 10 % reduziert werden. Mit dem niedrigeren Grenzwert können zwei
oszillometrische Komplexe als äquivalent
betrachtet werden, selbst wenn ihre PPA kleiner ist, um einen Betrag
differieren, der größer ist
als das, was ansonsten akzeptabel wäre. Das Resultat ist, dass zwei äquivalente,
oszillometrische Pulse viel früher detektiert
werden können,
als dies ansonsten der Fall sein würde, und die Blutdruckmessung
zum nächsten
inkrementellen Manschettendruck fortschreiten kann.
-
Bezugnehmend
auf 4 wird ein verbessertes Verfahren zur Blutdruckmessung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Verfügung
gestellt. Das Verfahren umfasst das Anlegen einer aufblasbaren Manschette
um eine Extremität
eines Patienten und das Anlegen von mindestens einem Sensor, von
welchem die Herzfrequenz des Patienten ermittelt werden kann. Der
Sensor kann ein EKG-Monitor, ein Pulsoximerter oder ein anderer
Sensortyp sein. Das Verfahren beginnt beim Schritt 300,
wo die Manschette um einen Teil des Körpers des Patienten aufgeblasen wird.
Beim Schritt 301 wird die Herzfrequenz ermittelt. Beim Entscheidungsblock 303 wird
ermittelt, ob die Schwankung der Herzfrequenz größer als ein vorgegebener Schwankungsgrenzwert
ist oder nicht. Falls nicht, fährt
das Verfahren bei Schritt 302 fort. Falls die Herzfrequenzschwankung
jedoch den vorgegebenen Schwankungsgrenzwert überschreitet, werden die Pulsübereinstimmungskriterien
zur Ermittlung, ob oszillometrische Pulse äquivalent sind, vor dem Fortschreiten
zu Schritt 302 gemildert. Bei Schritt 302 wird
der Manschettendruck um einen gegebenen Betrag reduziert. Das Verfahren
schreitet dann zum Entscheidungsblock 304 fort, wo die
Oszillationskomplexe detektiert werden sollen. Falls keine Oszillationen
detektiert werden, kehrt die Verfahrenskontrolle zu Schritt 302 zurück, wo der
Manschettendruck wiederum um den gleichen gegebenen Betrag reduziert
wird. Falls eine Oszillation bei Schritt 304 detektiert
wird, wird die Amplitude der Oszillation bei Schritt 308 gemessen.
Danach verlangt das Verfahren bei Schritt 310 nach der
Detektion der nächsten
Oszillation und der Messung der Zeitspanne zwischen den Oszillationen.
Bei Schritt 314 wird ermittelt, ob die Oszillationen den Übereinstimmungskriterien
genügen.
Falls nicht, kehrt das Verfahren zu Schritt 310 zurück und sucht
wiederum nach dem nächsten
Oszillationskomplex und ermittelt, ob er mit dem vorhergehenden
Oszillazionskomplex gemäß den Übereinstimmungskriterien übereinstimmt. Wenn
bei Schritt 314 ermittelt wird, dass zwei benachbarte Oszillationen
den Übereinstimmungskriterien
genügen,
werden die Oszillationen bei Schritt 318 akzeptiert und
das Verfahren fährt
zum Entscheidungsblock 320 fort, wo ermittelt wird, ob
die Blutdruckmessung fertig ist. Diese Entscheidung basiert auf
der gemessenen Amplitude der gegenwärtig akzeptierten Oszillationen
sowie den akzeptierten Oszillationen, die bei vorhergehenden Manschettendrücken erhalten
wurden. Falls ermittelt wird, dass die Spitzenamplitude der Oszillationen
schon erreicht wurde, dann ist die Ermittlung fertig und der Blutdruck,
der dem Manschettendruck entspricht, bei welchem die maximale Oszillationsspitzenamplitude gemessen
wurde, wird angezeigt. Falls beim Block 320 ermittelt wird,
dass die maximale Oszillationsspitzenamplitude nicht erreicht wurde, überprüft das Verfahren,
ob eine Messungsunterbrechung aufgetreten ist. Falls ja, wird die
Blutdruckmessung angehalten. Falls nein, kehrt das Verfahren zu
Schritt 302 zurück
und der Manschettendruck wird wiederum um den gleichen eingestellten
Betrag reduziert und die Schritte 304–320 werden wiederholt,
bis entweder eine Unterbrechung auftritt, oder die Blutdruckmessung
fertig ist.
-
Bei
einer alternierenden Ausführungsform der
Erfindung wird ein Verfahren zur Messung des Blutdrucks beim Vorliegen
einer Herzrhythmusstörung
vom bigeminus-Typ zur Verfügung
gestellt. Bei diesem Herzrhythmusstörungstyp liegen sinusförmige und
nicht-sinusförmige
Schläge
mit ungefähr
gleicher Anzahl vor. Nicht-sinusförmige Schläge alternieren mit sinusförmigen Schlägen in regelmäßigen Mustern.
Die Oszillationskomplexe, die mit den nicht-sinusförmigen Schlägen in Verbindung stehen, werden
sich signifikant von den Komplexen unterscheiden, die mit sinusförmigen Schlägen in Verbindung
stehen. Jedoch werden die oszillometrischen Komplexe, die mit nicht-sinusförmigen Schlägen in Verbindung
stehen, eine starke Ähnlichkeit
untereinander aufweisen sowie dies die Komplexe werden, die mit
sinusförmigen
Schlägen
in Verbindung stehen. Da die Blutdruckwelle, die mit nicht-sinusförmigen Schlägen in Verbindung
steht, sich von der von sinusförmigen
Schlägen
signifikant unterscheidet, ist es schwierig, einen wahren Blutdruckwert
zu erhalten. Bei dieser Ausführungsform
der Erfindung werden zwei Blutdruckmesswerte gemacht. Ein Blutdruckmesswert
entspricht dem Blutdruck, der mit sinusförmigen Schlägen in Verbindung steht, und
der andere Messwert entspricht dem Blutdruck, der mit nicht-sinusförmigen Schlägen in Verbindung
steht. Wenn einmal die zwei Blutdruckmesswerte gemacht worden sind,
kann jeder separat angezeigt werden oder ein Mittelwert der beiden
kann angezeigt werden.