DE60203524T2

DE60203524T2 - Verfahren zur messung des arteriolendrucks

Info

Publication number: DE60203524T2
Application number: DE60203524T
Authority: DE
Inventors: Marston David BAND; Kevin Terence O'BRIEN; Bancroft Christopher WOLFF
Original assignee: Lidco Group PLC
Current assignee: Lidco Group PLC
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2022-08-31
Also published as: US6997877B2; GB0121054D0; JP4227519B2; US20040254480A1; JP2005501590A; DE60203524D1; ATE291874T1; EP1420687B1; WO2003020131A1; EP1420687A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung des post-arteriolen Drucks in einem Patienten.
Mit dem Ausdruck "post-arterioler Druck", wie er hier verwendet wird, ist ein theoretischer Druck im Herzkreislaufsystem gemeint. Er wird berechnet aus der Beziehung zwischen Kurzzeitschwankungen der Herzleistung (CO) und dem mittleren Arteriendruck (MAP), der gegenüber einem Hintergrund eines konstanten systemischen Gefäßwiderstands auftritt. Solche Schwankungen können natürlich auftreten oder induziert sein. Bei einem typischen Patienten schwanken der Arteriendruck und die Herzleistung mit dem Atemzyklus. Es wurde beobachtet, dass dann, wenn die Herzschlag-zu-Herzschlag-Schwankungen als XY-Graph aufgezeichnet werden, diese auf eine Linie fallen, die einen Schnittpunkt auf der Druckachse aufweist. Dieser Druck wird als der "post-arteriole Druck" bezeichnet.
Wenn der mittlere Arteriendruck (MAP) mit 100 mmHg angenommen wird, ist der Druck am proximalen Ende der Kapillaren typischerweise gleich 30 mmHg und am distalen Ende gleich 12–15 mmHg.
Abgesehen vom MAP können diese Drücke klinisch nicht gemessen werden und sind nur aus physiologischen Experimenten bekannt.
Der Druckabfall von 100 auf 30 mmHg tritt an den Arteriolen auf, die die letzten Verzweigungen des Arteriensystems sind. Diese steuern den Strömungswiderstand. Dieser Widerstand ist bekannt als systemischer Gefäßwiderstand (SVR). Er kann berechnet werden zu SVR = MAP/CO.
Die meisten Mediziner subtrahieren den rechtsseitigen Arteriendruck (RAP) vom MAP, bevor sie durch CO dividieren. Der rechte Vorhof befindet sich am Ende des Venensystems, wobei die Korrektur mittels RAP der Versuch ist, für die Berechnung den Druckabfall über dem System statt den absoluten Druck zu verwenden. Es kann angenommen werden, dass der SVR ausgedrückt durch den Druck und die Strömung definiert ist und nicht direkt gemessen werden kann. Er wird extensiv für die Regulierung der Anwendung von gefäßaktiven Medikamenten benutzt.
Die Messung des post-arteriolen Drucks in einem Patienten wäre für einen Chirurgen oder einen Arzt vorteilhaft, da ein hoher Wert anzeigen würde, dass der Patient Flüssigkeit in der rechten Seite des Herzens/Kreislaufs zurückhält, während ein niedriger Wert anzeigen würde, dass der Patient eine Fluid-Infusion benötigt. Die kontinuierliche Überwachung des post-arteriolen Drucks würde somit ein wichtiges Diagnosemittel für den Chirurgen oder Arzt zur Verfügung stellen.
Dementsprechend schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung des post-arteriolen Drucks in einem Patienten, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

(i) Aufzeichnen und Speichern der Arterienblutdruckwellenform eines Patienten von einer Blutdrucküberwachungsvorrichtung über eine Zeitperiode;
(ii) Ermitteln des nominellen oder wirklichen Schlagvolumens, das jeder Arterienblutdruckwellenform zugeordnet ist;
(iii) Erlangen der nominellen oder wirklichen Herzleistung aus den Daten in Schritt (ii); und
(iv) graphisches Darstellen der Regressionslinie für die Gleichung BP = R × Q + cwobei BP der Blutdruck ist, R der systemische Gefäßwiderstand ist, Q die Herzleistung ist, und c der post-arteriole Druck ist; und
(v) Ermitteln des Wertes des post-arteriolen Drucks aus der Regressionslinie.

Bei der Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann der Arterienblutdruck des Patienten im Schritt (i) mit herkömmlichen Mitteln von z. B. der Aorta, der Oberarmarterie, der Oberschenkelarterie oder der Speichenarterie kontinuierlich überwacht werden. Dementsprechend kann der Arterienblutdruck des Patienten unter Verwendung eines Arterienkatheters mit einem Wandlersystem oder mittels eines nicht-invasiven Verfahrens überwacht werden. Der Ausgangswert von der Druckmessvorrichtung liefert vorzugsweise den Blutdruck über wenigstens einen Atemzyklus. Der Blutdruck wird vorzugsweise auf einer Herzschlag-zu-Herzschlag-Basis über eine Zeitspanne von wenigstens vier Sekunden analysiert, vorzugsweise über eine Zeitspanne von wenigstens zehn Sekunden, wobei vorzugsweise kontinuierlich überwacht wird.
Das Nennschlagvolumen im Schritt (ii) des Verfahrens wird im Allgemeinen über ein Herzleistungsmessverfahren ermittelt, wie z. B. eine Druckwellenformanalyse, ein Doppler-Verfahren, der Messung von Impedanzänderungen oder einem Indikatorverdünnungsverfahren. Das bevorzugte Verfahren für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Druckwellenformverfahren, z. B. ein Verfahren, wie in WO97/24982 beschrieben ist, in welchem eine nichtlineare Transformation verwendet wird, um die sich die ändernden Eigenschaften des Arteriensystems mit dem Druck zu korrigieren, woraufhin eine Autokorrelation verwendet wird, um die Herzleistung abzuleiten, oder ein Verfahren, wie in WO99/02086 beschrieben ist, in welchem die im Schritt (i) erhaltenen Daten einer Fourier-Analyse unterworfen werden, um den Modul der ersten Oberschwingung zu erhalten, wobei das Nennschlagvolumen aus dem Modul der ersten Oberschwingung und Daten bezüglich des Arterienblutdrucks und der Herzfrequenz erhalten wird. Unter Verwendung dieser Technik wird die Herzleistung jedes Herzschlages berechnet und angezeigt.
Wenn das Verfahren verwendet wird, dass in WO99/02086 beschrieben ist, wird das Nennschlagvolumen aus der folgenden Gleichung erhalten:
wobei e die Basis des natürlichen Logarithmus ist,
MAP der mittlere Arterienblutdruck ist, und
HR die Herzfrequenz ist.
Die Nennherzleistung kann unter Verwendung des Nennschlagvolumens und der Herzfrequenz erhalten werden. Die Nennherzleistung kann z. B. erhalten werden, indem das Nennschlagvolumen mit der Herzfrequenz multipliziert wird. Wenn mehr als ein Herzschlag verwendet wird, um die Nennherzleistung zu berechnen, kann diese als die Summe der Schlagvolumina dividiert durch die Summe der Zeitspannen der jeweiligen Herzschläge berechnet werden. Es ist klar, dass das Nennschlagvolumen und die Nennherzleistung nicht kalibriert sind und bei Bedarf in kalibrierte Daten umgewandelt werden können. Dies wird bewerkstelligt, indem das Nennschlagvolumen mit einem Kalibrierungsfaktor multipliziert wird, um das wahre Schlagvolumen zu erhalten, dass mit einem weiteren Verfahren festgestellt wird. Die Herzleistung kann anschließend aus dem wahren Schlagvolumen und der Herzfrequenz berechnet werden.
Die Regressionslinie für die im Schritt (iv) gegebene Gleichung wird erhalten durch Aufzeichnen des Blutdrucks über der Herzleistung z. B. mittels eines Computers. Wenn der Blutdruck auf der y-Achse aufgezeichnet wird und die Herzleistung auf der x-Achse aufgezeichnet wird, ist der Punkt, an dem die Regressionslinie, die y-Achse schneidet, der Wert des post-arteriolen Drucks. Der Wert des post-arteriolen Drucks kann auf einem Computerbildschirm angezeigt werden und kann optional kontinuierlich aktualisiert werden.
Die obenbeschriebene XY-Aufzeichnung kann auf zwei verschiedene Weisen interpretiert werden. Die Steigung der Linie ist eine neue Schätzung des peripheren Widerstandes. Der Schnittpunkt auf der Druckachse ist der Nominaldruck jenseits des Widerstands. Die große medizinische Bedeutung der Entdeckung besteht darin, dass sie einen Schätzwert des nachgelager ten Drucks im Kreislaufsystem bereitstellt. Dieser steht in Beziehung zu dem Grad einer Fluidbeladung und dem venösen Ton des Kreislaufs.
Es ist klar, dass irgendwelche natürlichen oder induzierten Änderungen von Herzleistung/Durchschnittsarteriendruck, die gegenüber einem unveränderten SVR auftreten können, die Berechnung des post-arteriolen Drucks erlauben. Zum Beispiel könnte ein Mediziner das Herz des Patienten bei 100 Schlägen pro Minute und anschließend bei 80 Schlägen pro Minute ausmessen. Der mittlere Arteriendruck über der mittleren Herzleistung bei beiden Herzfrequenzwerten wird anschließend aufgezeichnet, wobei aus der Regressionslinie der post-arteriole Druck erhalten wird.
Eine Vorrichtung zum Ausführen der vorliegenden Erfindung kann einen beliebigen geeigneten programmierten Computer, wie z. B. einen IBM-kompatiblen Computer oder einen Macintosh-Computer, umfassen, der fähig ist, Daten von der Blutdruckmessvorrichtung zu erhalten oder zu überwachen. Er kann auch mit Software und Hardware zur Durchführung anderer Aufgaben integriert sein. Zum Beispiel kann die Vorrichtung fähig sein, die vorliegende Erfindung sowie das Verfahren, das zur Kalibrierung verwendet wird, oder andere Überwachungsaufgaben auszuführen. Die Computerprogramme, die auf dem Computer laufen, können entweder die Ergebnisse auf einer visuellen Anzeigeeinheit anzeigen oder können diese Informationen an eine andere Vorrichtung ausgeben.
Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in welcher:
1 ein Graph des Arterienblutdrucks über der Herzleistung für einen Patienten ist, der über einen Atemzyklus gemessen worden ist.
Die folgenden Daten können von einem Patienten über einen Atemzyklus erhalten werden.
Diese Ergebnisse können als Regressionslinie aufgezeichnet werden, wie in 1 gezeigt ist. Der Punkt, an dem die Regressionslinie die x-Achse in 1 bei 15 mmHg schneidet, ist der post-arteriole Druck des Patienten zu diesem Zeitpunkt.
Es wird angenommen, dass ein post-arterioler Druck von etwa 15 mmHg für einen gesunden Patienten normal ist. Ein post-arterioler Druckwert von beispielsweise 30 mmHg würde jedoch anzeigen, dass der Patient mit Fluid angereichert ist und ein Ödem entwickelt, während ein Wert von beispielsweise 10 mmHg anzeigen würde, dass der Patient zu wenig Fluide aufweist und eine Fluidverabreichung benötigt.

Claims

Verfahren zur Ermittlung des post-arteriolen Drucks in einem Patienten, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (i) Aufzeichnen und Speichern der Arterienblutdruckwellenform eines Patienten von einer Blutdrucküberwachungsvorrichtung über eine Zeitperiode; (ii) Ermitteln des nominellen oder wirklichen Schlagvolumens, das jeder Arterienblutdruckwellenform zugeordnet ist; (iii) Erlangen der nominellen oder wirklichen Herzleistung aus den Daten in Schritt (ii); und (iv) graphisches Darstellen der Regressionslinie für die Gleichung BP = R × Q + cwobei BP der Blutdruck ist, R der systemische Gefäßwiderstand ist, Q die Herzleistung ist, und c der post-arteriole Druck ist; und (v) Ermitteln des Wertes des post-arteriolen Drucks aus der Regressionslinie.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Arterienblutdruck in Schritt (i) für eine Periode von bis zu 10 Sekunden graphisch dargestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der Arterienblutdruck auf einer Schlag-zu-Schlag-Basis analysiert wird.
Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Schlagvolumen in Schritt ii) über ein Herzleistungsmessverfahren ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Herzleistungsmessverfahren eine Druckwellenformanalyse ist.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die in Schritt (i) erhaltenen Daten einer Fourier-Analyse unterworfen werden, um den Modul der ersten Oberwelle zu erlangen, und das nominelle Schlagvolumen aus dem Modul der ersten Oberwelle und den Daten bezüglich des Arterienblutdrucks und der Herzfrequenz erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das nominelle Schlagvolumen aus der folgenden Gleichung erhalten wird:
wobei e die Basis des natürlichen Logarithmus ist, MAP der mittlere Arterienblutdruck ist, und HR die Herzfrequenz ist.
Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Regressionslinie im Schritt (iv) mittels eines Computers graphisch dargestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Wert des post-arteriolen Drucks auf einem Computerbildschirm angezeigt wird und optional kontinuierlich aktualisiert wird.