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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Berechnung eines Blutdruckes einer Arterie. Genauer
gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung
eines Einsatzpunktes eines Herzschlags, der zur Berechnung des Blutdruckes
einer Arterie beiträgt.
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Der Blutdruck wird üblicherweise
nach einem der vier Grundverfahren bestimmt: invasiv, oszillometrisch,
durch Abhören
und durch Druckmessung. Das US-Patent 5,450,822 mit dem Titel „Verfahren
und Vorrichtung zur Berechnung des Blutdrucks einer Arterie" und das US-Patent
5,797,850 mit dem Titel „Kontinuierliches
nicht-invasives Blutdrucküberwachungssystem", die beide auf die
Medwave Inc. übertragen
wurden, beschreiben ein neues nichtinvasives und für den Patienten
komfortables Verfahren zur kontinuierlichen Blutdruckmessung. Das
neue Verfahren umfasst eine nicht-invasive Erfassung der Amplitude
und der Form des Blutdruckpulses in einer darunter liegenden Arterie
zur Erzeugung von Signalen, die die Amplitude des erfassten Blutdruckpulses charakterisieren.
Ausgehend von den erfassten Signalen, die der erfassten Amplitude
und Form des Blutdruckpulses entsprechen, werden Informationen zur
Wellenform durch Messungen der Amplitude und der Wellenform über die
Zeit einzelner Herzzyklen bestimmt. Die Parameter, die durch die
erfassten Signale und die Wellenforminformation erhalten werden,
werden über
einen Mikroprozessor zur Berechnung des systolischen, diastolischen
und mittleren Blutdrucks genutzt. Der Anhaltedruck wird der Anatomie
des Patienten direkt oberhalb der Arterie angepasst. Vorzugsweise
wird der Anhaltedruck an die Arterie erhöht oder rampenweise hochgefahren,
wenn ein Sensor die Amplitude in Form des Blutdruckpulses in der
darunter liegenden Arterie erfasst und detektiert. Für die Berechnung
des Blutdruckes ausgehend von dem Sensorsignal, das für die erfasste
Amplitude und Form des Blutdruckpulses steht, ist es wichtig, dass
der Beginn oder Einsatzpunkt des Herzschlages genau bestimmt oder
festgestellt wird, damit eine exakte Auswahl der für die Berechnung
des Blutdruckes notwendigen Parameter möglich ist.
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Eine genaue Detektion oder Bestimmung des
Einsatzpunktes des Herzschlages ist wegen der enormen Variation
zwischen den Herzschlägen
verschiedener Individuen extrem schwierig und fehleranfällig. Die
Verwendung eines rampenförmig
ansteigenden oder steigenden Anhaltedruckes erhöht zusätzlich die Schwierigkeiten
bei der genauen Detektion des Einsatzpunktes eines Herzschlages.
Zudem muss der gesamte Prozess der Detektion des Einsatzpunktes
eines Herzschlages sehr genau durchgeführt werden, weil der Einsatzpunkt
eines jeden Herzschlages digital nahezu unmittelbar aus einer Reihe
von Blutdruckmesswerten festgelegt werden muss.
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Die
US
5,265,011 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung des Einsatzpunktes
eines Herzschlages, das auf vor dem Nacheinsatzpunkt erfassten Messwerten
beruht. Allerdings ist dieses Verfahren nicht zufriedenstellend
genau.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Bestimmung eines Einsatzpunktes eines Herzschlags
gemäß Anspruch
1. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst die zeitliche
Erfassung des Blutdrucks zur Bereitstellung einer Vielzahl von Blutdruckmesswerten.
Jeder Messwert hat eine korrespondierende Blutdruckamplitude und
Zeit. Ein Nacheinsatzpunkt, der einem Einsatzpunkt des ersten Herzschlages
folgt, und ein Einsatzpunkt eines zweiten Herzschlages wird bestimmt.
Der Einsatzpunkt des ersten Herzschlages kann bestimmt werden, indem
der Nacheinsatzpunkt und die Blutdruckmesswerte genutzt werden.
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Der Nacheinsatzpunkt wird vorzugsweise durch
ein Zeitintervall bestimmt, in dem der erfasste Blutdruck mit stärkster Rate
ansteigt. Vorzugsweise wird das Zeitintervall in dem der erfasste
Blutdruck mit der stärksten
Rate ansteigt durch Erzeugung einer Vielzahl von Steigungswerten
bestimmt. Jeder Steigungswert steht für eine Änderung der Druckamplitude
während
eines dazugehörigen
vorbestimmten Zeitintervalls. Die Vielzahl von Steigungswerten werden
zur Bestimmung eines maximalen Steigungswertes miteinander verglichen.
Der maximale Steigungswert korrespondiert mit dem Zeitintervall
in dem der Blutdruck mit der stärksten
Rate ansteigt. Vorzugsweise umfasst der Schritt der Erzeugung einer
Vielzahl von Steigungswerten ein Vergrößern einer Druckamplitudenänderung,
um die Steigungswerte zu erzeugen. Zusätzlich umfasst der Schritt
des Vergleichens der Vielzahl von Steigungswerten vorzugsweise nur
den Vergleich positiver Steigungswerte. Der Schritt des Vergleichens
der Steigungswerte umfasst vorzugsweise zusätzlich einen Schritt zur Erzeugung
eines Schwellenwertes, der eine vorbestimmte exponentielle Dämpfung eines
zuvor bestimmten maximalen Steigungswertes darstellt, wobei nur
Steigungswerte, die größer als der
Schwellenwert sind, verglichen werden. Der Schritt des Vergleichens
der Vielzahl von Steigungswerten umfasst vorzugsweise nur den Vergleich
von Steigungswerten, die in einem Zeitintervall liegen, das sich
einem einen zuvor bestimmten maximalen Steigungswert zugeordneten
Zeitintervall über
eine vorgegebene Zeitdauer anschließt.
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Der Schritt der Bestimmung eines
Einsatzpunktes des Herzschlages basierend auf Blutdruckmessungen
und dem Nacheinsatzpunkt umfasst vorzugsweise die Schritte Erzeugung
einer Schwellwertrate für
die Blutdruckänderung
zwischen einem Auswahlmesspunkt, der dem Nacheinsatzpunkt folgt, und
einer Blutdruckamplitude eines vorangehend bestimmten Einsatzpunktes
eines vorangehenden Herzschlages, Erzeugung einer lokalen Rate der Blutdruckänderung
zwischen dem Auswahlmesspunkt und einem vorangehenden, vorab ausgewählten Messpunkt
und Vergleich der Schwellwertrate und der lokalen Rate, um zu bestimmen,
ob der Auswahlmesspunkt dem Einsatzpunkt des Herzschlages entspricht.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Blutdrucküberwachungssystems mit einer
Sensoranordnung, die oberhalb des Handgelenks des Patienten angeordnet
ist.
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2 veranschaulicht
in einer Kurve einer Vielzahl von Blutdruckmesswerten, die durch
die Sensoranordnung erfasst und durch das Blutdrucküberwachungssystem
digitalisiert werden.
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3 veranschaulicht
in einer Kurve eine Vielzahl von Deltadruckmesswerten, die von den Druckmesswerten
der 2 abgeleitet sind.
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4 zeigt
einen vergrößerten Ausschnitt aus
der Kurve der 3 zur
Veranschaulichung eines Verfahrens zur Bestimmung einer Deltadruckspitze.
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5 zeigt
einen vergrößerten Ausschnitt aus
der Kurve der 2 zur
Verdeutlichung eines Verfahrens zur Bestimmung eines Einsatzpunktes
eines Herzschlages basierend auf den festgestellten Deltadruckspitzen
der 4.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt
ein Blutdrucküberwachungssystem 20 zur
Messung und Wiedergabe des Blutdrucks in einer darunter liegenden
Arterie des Handgelenks 22 eines Patienten. Das Überwachungssystem 20 umfasst
eine Handgelenksanordnung 24, einen Monitor 26,
eine Walze 28, ein Kabel 30 und ein Kabel 32.
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Die Handgelenksanordnung 24 wird
auf dem Handgelenk 22 zur Bereitstellung eines variablen
Anhaltedrucks auf eine Arterie innerhalb des Handgelenks und zur
Erfassung der Blutdruckwellenform, die in der Arterie entsteht,
fixiert. Die Handgelenksanordnung 24 umfasst ein Drehgestell 34,
eine Anhalteanordnung 36, eine Sensorschnittstellenanordnung 38, einen
Druckwellenformwandler 40, einen Anhaltedruckwandler 42,
einen Verbindungsschlauch 44, ein Handgelenksgestell 46 und
eine Handgelenksunterlage 48.
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Die Walze 28 übt zur Herstellung
des variablen Anhaltedruck und kontrolliert durch den Monitor 26 einen
fluiden Druck über
das Kabel 32 auf die Handgelenksanordnung 24 aus.
Die Walze 28 umfasst einen beweglichen Kolben, der über einen
Kettenmotor oder einen linearen Aktuator angetrieben wird.
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Eine elektrische Energieversorgung
der Handgelenksanordnung 24 und die Druckwellenform-Sensorsignale
zum Monitor 26 werden über elektrische
Leiter, die sich zwischen dem Monitor 26 und der Handgelenksanordnung über das
Kabel 30, die Walze 28, das Kabel 32 erstrecken, übertragen. Steuersignale
zur Walze 28 werden über
den Monitor 26 durch elektrische Leiter im Inneren des
Kabels 30 weitergegeben.
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Der Monitor 26 empfängt die
Druckwellenform-Sensorsignale von der Handgelenksanordnung 24,
digitalisiert die Signale, um Druckwellenform-Daten für eine Vielzahl
von Herzschlägen
zu erzeugen, und ermöglicht
eine Wellenformanalyse auf Basis dieser Daten. Bei der Wellenformanalyse
wird eine Vielzahl von Wellenformparametern extrahiert, die vorzugsweise
die Wellenformgestalt, deren relative Amplitude und Steigungsparameter
umfassen. Ausgehend von den Wellenformparametern berechnet oder
ermittelt auf andere Weise der Monitor 26 Blutdruckwerte,
wie den mittleren Blutdruck, den diastolischen Blutdruck und systolischen
Blutdruck. Der Monitor 26 gibt dann die abgeleiteten Blutdruckwerte wieder.
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Der Monitor 26 umfasst,
wie in 1 dargestellt,
Kontrollschalter und Eingabetasten 50a–50g, digitale Anzeigen 52a–52c und
einen Anzeigebildschirm 54. Die Eingabetasten 50a–50c umfassen fest
belegte Tasten zur Steuerung des Monitors 32. Die Eingabetasten 50d–50g bestehen
aus mit Software programmierbaren Tasten, die mit verschiedenen
Funktionen belegbar sind. Die digitalen Anzeigen 52a–52c geben
kontinuierlich systolische, diastolische und mittlere Blutdrücke wieder.
Der Anzeigebildschirm 54 zeigt die Wellenform des Blutdruckpulses
und unterstützt
die Führung
des Bedieners.
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Während
des Betriebes wird die Sensorschnittstellenanordnung 38 über der
radialen Arterie angeordnet. Mit dem Handgelenksgestell 46 kann
die Position der Handgelenksanordnung 24 mit seiner Sensorschnittstellenanordnung 38 auf
dem Handgelenk 22 beibehalten werden. In Folge des durch
die Walze 28 über
das Kabel 32 bereitgestellten Flüssigkeitsdrucks übt die Anhalteanordnung 36 eine
Kraft auf die Sensorschnittstellenanordnung 38 und bewegt
diese zur Variation des Druckes, der auf das Handgelenk 22 oberhalb
der radialen Arterie ausgeübt
wird.
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Mit Variation dieses Druckes werden
verschiedenartige arterielle Druckwellenformen durch den Blutdruckpuls
innerhalb der darunter liegenden Arterie her vorgebracht. Jede Wellenform
korrespondiert mit einem Herzzyklus. Jede arterielle Druckwellenform
oder -gestalt wird durch Erfassung und Messung der Drücke, die
durch den Puls der darunter liegenden Arterie in einem Zeitintervall
eines individuellen Herzzyklus gegeben sind, erhalten. Der arterielle Druck
wird an der Sensorschnittstellenanordnung 38 bereitgestellt
und als Flüssigkeitsdruck
von der Schnittstellenanordnung 38 zum Wellenformendruckwandler 40 über den
Schlauch 44 übertragen. Das
elektrische Sensorsignal des Wandlers 40 wird dem Monitor 26 zur
Digitalisierung und Analyse bereitgestellt.
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Die Amplitude jeder erfassten Wellenform
ist eine Funktion des Druckes, der auf die Arterie über die
Sensorschnittstellenanordnung 38 ausgeübt wird, und der Amplitude
des arteriellen Pulses. Die charakteristische Form von wenigstens
einer Wellenform und andere Parameter, die aus der erfassten Wellenform
erhalten werden, werden von digitalen Signalverarbeitungsschaltkreisen
des Monitors 26 zur Bestimmung des systolischen, diastolischen
und mittleren Druckes genutzt. Die berechneten Drücke werden über die
Anzeigen 52a–52c und
dem Bildschirm 54 wiedergegeben.
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Der Monitor 26 erhält, wie
im US-Patent 5,450,822 beschrieben, elektrische Signale vom Wandler 40 und
digitalisiert die elektrischen Signale für die Berechnungen bei der
Bestimmung der systolischen, mittleren und diastolischen Druckwerte.
Die 2 veranschaulicht
typische Blutdruckmesswerte 60, die von dem Druckwandler 40 der
Handgelenksanordnung 24 erfasst und durch den Monitor 26 (wie er
in 1 dargestellt ist)
digitalisiert werden. Die Digitalisierung erfolgt während einer
Vielzahl individueller Herzzyklen, in denen ein Druck über die
Sensorschnittstellenanordnung 38 (in 1 gezeigt) auf die Arterie schrittweise
ansteigend oder rampenförmig über eine
Anstiegsphase 68, der eine Periode schneller Relaxation
oder fallendem Druckes auf die Arterie durch die Sensorschnittstelle 38 während einer
Abklingperiode 70 folgt, ausgeübt wird. Vorzugsweise digitalisiert
der Monitor 26 den Blutdruck, der durch den Druckwandler 40 mit
einer Abfragefrequenz von 128 Druckamplitudenmessungen oder Abfragen
pro Sekunde erfasst wird. Alternativ kann der Monitor 26 den
Blutdruck über
die Zeit mit einer variablen Abtastfrequenz, die größer oder
kleiner als die bevorzugte Abtastfrequenz ist, digitalisieren.
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Wie in der Kurve der 2 dargestellt, hat jeder Messwert 60 eine
korrespondierende Messwert-Indexnummer 72, die für die Anzahl
der Messwerte steht, die durch den Monitor 26 seit Start
bis zu dem Zeitpunkt in dem der Messwert 60 erfasst wurde digitalisiert
worden, wie es durch die Kurvenabszisse und einen korrespondierenden
Blutdruckwert 74, ausgedrückt in mmHg; auf der Ordinate
der Kurve angezeigt wird. Wie die Kurve zeigt, wird der Anhaltedruck
auf die Arterie und der resultierende Druck durch die Pulse, der
durch die Handgelenksanordnung 24 gemessen wird, schrittweise
von der Messwert-Indexnummer 600 bis
zur Messwert-Indexnummer 1050 erhöht. In etwa bei der Messwert-Indexnummer 1050 wird
der Anhaltedruck, der durch die Handgelenksanordnung 24 ausgeübt wird,
gemindert oder aufgehoben, um ein allgemeines Abfallen der Blutdruckmesswerte
zu erreichen. Wie in 2 dargestellt,
treten die Blutdruckmesswerte 60 in Verbindung mit einer
anderen Wellenformkontur 62 für individuelle Herzschläge auf.
Jede Wellenform 62 kann eine oder mehrere dichrotische
Kerben 64 aufweisen. Es ist auch möglich, dass die Wellenform 62 keine
sichtbare dichrotische Kerbe zeigt. Wie zuvor beschrieben, leitet
der Monitor 26 Parameter von den Blutdruckmesswerten 60 und
der charakteristischen Gestalt der individuellen Herzschläge her,
um den systolischen, diastolischen und mittleren Blutdruck zu berechnen.
Die Anzahl an dichrotischen Kerben 64 und die allgemeine
Größe ebenso
wie die Gestalt jeder Wellenform 62 variiert in Abhängigkeit
von den wechselnden Herzraten und physischen Charakteristika unterschiedlicher
Individuen.
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Der Monitor 26 stellt zur
Berechnung des Blutdruckes unter Verwendung aus dem Blutdruckmesswerten 60 abgeleiteter
Parameter vorzugsweise digital den Einsatzpunkt eines jeden Herzschlages,
generell angedeutet durch die Kreise 66, fest. Zur Bestimmung
des Einsatzpunktes eines jeden Herzschlages erfasst der Monitor 26 den
Blutdruck über
die Zeit, um eine Vielzahl von Blutdruckmesswerten 60 zu
erzeugen und bestimmt einen Nacheinsatzpunkt oder „POP" zeitgleich, der
einem Einsatzpunkt eines ersten Herzschlages folgt, und sagt einen
Einsatzpunkt eines zweiten Herzschlages voraus. Sobald der „POP" bestimmt ist, identifiziert
der Monitor 26 den Einsatzpunkt des ersten Herzschlages
auf der Grundlage der Blutdruckmesswerte und des „POP". Zum Beispiel identifiziert
der Monitor 26 zur Bestimmung des Einsatzpunktes eines
Herzschlages, der durch die Wellenform 62a repräsentiert wird,
ein „POP" zwischen den Einsatzpunkten 66a und 66b der
Wellenform 62a und 62b. Sobald der „POP" bestimmt ist, nutzt
der Monitor 26 den „POP" und die Blutdruckmesswerte 60 zur
Bestimmung der genauen Lage des Einsatzpunktes 66a unter
Verwendung des „POP" und der erfassten
Blutdruckmesswerte 60.
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Die 3 und 4 veranschaulicht ein bevorzugtes
Verfahren zur Bestimmung eines „POP" zur Verwendung bei der Bestimmung eines
Einsatzpunktes eines ersten Herzschlages. Das bevorzugte Verfahren
der vorliegenden Erfindung nutzt insbesondere ein Zeitintervall
in dem der Blutdruck mit stärkster Rate
ansteigt als Nacheinsatzpunkt. Die 3 dient der
Veranschaulichung einer Kurve von Deltadruckmesswerten 90,
die von den Blutdruckmesswerten 60 (aus der 2) abgeleitet sind. Der
Monitor 26 transformiert zur digitalen Feststellung eines „POP" für jeden
Herzschlag vorzugsweise die Blutdruckmesswerte aus 2 in eine neue Reihe abgeleiteter Deltadruckmesswerte 90,
wie sie in 3 dargestellt sind.
Für jeden
Blutdruckmesswert 60 (wie in 3 dargestellt),
der durch den Druckwandler 40 erfasst und durch den Monitor 26 digitalisiert
wird, erzeugt der Monitor 26 einen Deltadruckmesswert 90.
Jeder Deltadruckmesswert 90 besitzt eine korrespondierende
Messwert-Indexnummer 98,
wie es durch die Kurvenabszisse in 3 angedeutet
ist und einen korrespondierenden Deltadruckwert 100, ausgedrückt in mmHg2 und ausgewiesen in der Ordinate der Kurve
gemäß 3. Der Messwertindex, der zum
Deltadruckmesswert 90 gehört, hat einen korrespondierenden
Messwertindex, der dem Messwertindex des korrespondierenden Blutdruckmesswertes 60 gleicht.
Demzufolge gehört
zu jedem Deltadruckmesswert 90 ein Blutdruckmesswert 60,
wie er in 2 gezeigt
wird.
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Der Monitor 26 vergleicht
zur Berechnung eines Deltadruckwertes 100 für jeden
Deltadruckmesswert 90 die Differenz oder die Rate an Änderungen zwischen
einem vorausgewählten
Paar aufeinanderfolgender Blutdruckmesswerte 60. Insbesondere
vergleicht der Monitor 26 vorzugsweise für jeden
ersten Deltadruckwert 90, der zu einem ersten Blutdruckmesswert 60 gehört, den
ersten Blutdruckmesswert 60 mit einem zweiten Blutdruckmesswert 60,
der sieben Messwerte vor dem ersten Blutdruckmesswert 60 aufgezeichnet
worden ist. Wenn der erste Blutdruckmesswert 60 einen Blutdruckwert
hat, der größer ist
als der Blutdruckwert des zweiten Blutdruckmesswertes 60,
setzt der Monitor 26 den Deltadruckwert 100 des
ersten Deltadruckmesswerts 90 dem numerischen Quadrat aus
der Differenz zwischen den Blutdruckwerten des ersten und zweiten
Blutdruckmesswertes 60 gleich. Alternativ setzt der Monitor 26 vorzugsweise
den Deltadruckwert 100 des ersten Deltadruckmesswertes 90 auf
Null, wenn der erste Blutdruckmesswert 60 einen Blutdruckwert
hat, der geringer ist als der Blutdruckwert des zweiten Blutdruckmesswertes 60.
Mit anderen Worten, der Monitor 26 setzt zwingend den Deltadruckwert 100 des
Deltadruckmesswertes 90 auf Null, wenn der erste Blutdruckmesswert 60 dem
zweiten Blutdruckmesswert 60 in generell abnehmenden oder
in einem abfallenden Bereich des Herzschlages folgt. Zum Beispiel
vergleicht der Monitor 26 die Blutdruckmesswerte 60a der 2 mit den Messwert-Indexnummern 718 und
dem Blutdruckwert 74a mit dem Blutdruckmesswert 60b mit
einer Blutdruckmesswert-Indexnummer 711 und einem Blutdruckwert 74b.
Der Monitor 26 erzeugt, da der Blutdruckwert 74a größer ist
als der Blutdruckwert 74b, das numerische Quadrat der Differenzen
zwischen dem Blutdruckwert 74a und dem Blutdruckwert 74b zur
Ermittlung des Deltadruckmesswerts 90a mit einer Messwert-Indexnummer 718 und
eines Deltadruckwerts 100a, wie in 3 gezeigt wird. Zur Erzeugung des Deltadruckwerts 90c vergleicht
der Monitor 26 den Blutdruckmesswert 60c, der
eine Messwert-Indexnummer 850 und einem Blutdruckwert 74c hat,
mit einem Blutdruckmesswert 60d, der eine Messwert-Indexnummer 843 und
einem Blutdruckwert 74d hat. Weil der Blutdruckwert 74c kleiner
ist als der Blutdruckwert 74d, setzt der Monitor 26 den
Deltadruckwert 100 des Deltadruckmesswertes 90c auf
Null, was in 3 gezeigt
wird.
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Da der Monitor 26 jede positive
Differenz zwischen den Blutdruckwerten aufeinanderfolgender Blutdruckmesswerte 60 numerisch
quadriert, verstärkt
und vergrößert der
Monitor 26 jede positive Differenz zwischen den aufeinanderfolgenden
Blutdruckmesswerten 60. In der Folge ist die relative Größe jeder
Deltadruckmesswertspitze 96 (im folgenden Deltadruckspitze 96)
im Verhältnis
zu jeder dichrotischen Kerbe 94 ebenfalls vergrößert. Wie
in 3 dargestellt ist
die dichrotische Kerbe 64, sofern sie in 2 vorhanden ist, in eine verkleinerte
dichrotische Kerbe 94 umgewandelt worden. Da der Wert der
dichrotischen Kerbe 94 im Verhältnis zum Wert der Deltadruckspitze 96 ver mindert
ist, kann die Deltadruckspitze 96 einfacher durch den Monitor 26 identifiziert
werden und einfacher von den in der Regel kleineren Spitzen jeder
dichrotischen Kerbe 94 unterschieden werden. Hierdurch
kann die Wahrscheinlichkeit, dass der Monitor 26 fälschlicherweise
eine dichrotische Kerbe 94 als Deltadruckspitze 96 bestimmt,
minimiert oder gänzlich
ausgeschlossen werden.
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Wie weiterhin aus 3 ersichtlich, gibt es für jeden
in 2 beschriebenen Einsatzpunkt
des Herzschlags 66 eine korrespondierende Deltadruckmesswertespitze 96,
wie in 3 angedeutet.
In der Regel ist der Messwertindex 98, der zur Deltadruckmesswertspitze 96 gehört, etwas
höher als
der Messwertindex 98, der zu dem korrespondierenden Herzschlageinsatzpunkt 66 gehört. Mit
anderen Worten, jedem Einsatzpunkt 66 folgt unverzüglich eine
Deltadruckspitze 96. Daraus folgt, dass die automatische Detektion
eines Einsatzpunktes 66 des Herzschlags durch die automatische
Detektion der Deltadruckspitzen 96 wesentlich vereinfacht
werden kann.
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Zur Detektion oder Lokalisation einer
Deltadruckspitze 96 vergleicht der Monitor 26 die
Deltadruckwerte 100 jedes zugehörigen Deltadruckmesswertes 90 mit
dem vorhergehenden Deltadruckmesswerten 90 bei der zuletzt
bestimmten Deltadruckspitze 96. Auch wenn eine Vielzahl
von Techniken zur Bestimmung einer Deltadruckspitze 96 denkbar
sind, nutzt das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine Kombination
einer Ruhephase, die durch einen exponentiell abfallenden Schwellenwert
gefolgt wird, um die Bestimmung der Deltadruckspitzen 96 zu
vereinfachen und die Genauigkeit und sofortige Bestimmung der Deltadruckspitzen 96 zu
ermöglichen,
so dass der Einsatzpunkt eines jeden Herzschlages auch genau und
unverzüglich
aus einer Reihe von Blutdruckmesswerten ermittelt werden kann. Die 4 veranschaulicht einen
vergrößerten Ausschnitt aus
einem Bereich der 3 mit
einer Vielzahl von Deltadruckmesswerten 90, die ein Paar
von aufeinanderfolgenden Deltadruckspitzen 96' und 96 umfassen.
Zu Erörterungszwecken
wird angenommen, dass die Druckspitze 96' bereits durch den Monitor 26 erfasst
wurde. Wie graphisch durch 4 veranschaulicht,
beendet der Monitor 26 nach Erfassung einer vorhergehenden
Deltadruckspitze 96' die
Suche nach der nächsten
Spitze für
eine Zeitspanne oder Ruhephase 301, vorzugsweise für 15 ms.
Nach Ablauf der Ruhephase 301 erzeugt der Monitor 26 einen
sich ändernden
Schwellwert 405 für
jeden Deltadruckmesswert 90. Jeder sich verändernde
Schwellwert 405 ist vorzugsweise ein exponentiell abfallender
Wert des Deltadruckwertes, der einer zuvor bestimmten Deltadruckmesswertspitze 96' zugehörig ist.
Vorzugsweise ist die Rate des exponentiellen Abfalls konstant und
erreicht im allgemeinen –0,13
pro Messwert mit einer angenommenen Messrate von 128 Messungen pro
Sekunde. Der Monitor 26 vergleicht zur Erleichterung der
Detektion der Deltadruckspitze 96 den Deltadruckwert jedes
Deltadruckmesswertes 90 mit seinem dazugehörigen sich
verändernden
Schwellwert 405. Da der sich verändernde Schwellwert 405 exponentiell
mit einer konstanten Rate von etwa –0,13 pro Messwert abfällt, kann
der Monitor 26 Deltadruckspitzen 96 während sowohl
der Anstiegsphase 68 als auch in der Abklingphase 70 (wie
sie in 2 dargestellt
ist) der Sensorschnittstellenanordnung 38 (wie sie in 1 dargestellt ist) bestimmen.
Wie leicht einsehbar ist, kann die Rate des exponentiellen Abfalls
in Abhängigkeit
der erwartenden Ausschläge
variiert werden.
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Um die Detektion der Deltadruckspitzen 96 weiter
zu erleichtern, eliminiert der Monitor 26 alle Deltadruckmesswerte,
die einen Deltadruckmesswert aufweisen, der geringer ist als der
dazugehörige sich
verändernde
Schwellwert 405. Sobald der Monitor 46 einen ersten
Deltadruckmesswert 90 mit einem Deltadruckwert 100 größer als
sein dazugehöriger sich
verändernder
Deltadruckschwellenwert 405 bestimmt, vergleicht der Monitor 26 den
Deltadruckwert 100 des ersten identifizierten Deltadruckmesswertes mit
dem Deltadruckwert eines nachfolgenden zweiten Deltadruckmesswertes 90.
Wenn der Deltadruckwert 100 des ersten Deltadruckmesswertes
größer ist
als der Deltadruckwert des zweiten Deltadruckmesswertes, ist der
erste Deltadruckmesswert als eine Deltadruckspitze identifiziert.
Wenn der Deltadruckwert 100 des ersten Deltadruckmesswertes
dagegen geringer ist als der Deltadruckwert des zweiten Deltawertes 100 des
zweiten Deltadruckmesswertes, verwirft der Monitor 26 den
ersten Deltadruckmesswert als eine mögliche Deltadruckspitze und
fährt mit
dem Vergleichen des Deltadruckwerte 100 des zweiten Deltadruckmesswerts
mit einem Deltadruckwert 100 eines vorhergehenden dritten Deltadruckmesswertes
fort. Der Monitor 26 führt
den Vergleich aufeinanderfolgender Paare von Deltadruckmesswerten 90 so
lange fort bis ein erster Druckmesswert mit einem Deltadruckwert 100,
der größer ist
als ein Deltadruckwert 100 eines zweiten nachfolgenden
Deltadruckmesswertes 90, gefunden wird. Der erste Deltadruckmesswert
ist als eine Deltadruckspitze 96 identifiziert, sobald
ein Deltadruckmesswert 90 mit einem Deltadruckwert 100 größer als
ein Deltadruckwert 100 eines nachfolgenden Deltadruckmesswertes 90 gefunden
wird. Zum Beispiel vergleicht der Monitor 26 die Deltadruckwerte
eines nächsten
Deltadruckmesswertes 90f mit einem sich verändernden
Deltadruckschwellenwert 405f, weil der Deltadruckwert,
der zu dem Deltadruckmesswert 90e gehört, kleiner ist als der sich
verändernde Schwellenwert 405e.
Wenn der Deltadruckwert, der zum Deltadruckmesswert 90f gehört, weiterhin
kleiner ist als der sich verändernde
Deltadruckschwellenwert 405f, wird die Auswertung so lange
fortgesetzt bis ein Deltadruckmesswert 90 bestimmt wird, dessen
dem Deltadruckmesswert 90 zugehöriger Deltadruckwert größer ist
als der sich verändernde Deltadruckschwellenwert 405g.
Nach der Detektion eines solchen Deltadruckmesswertes 90g findet
der Monitor 26 die Deltadruckspitze 96 durch Vergleich der
Deltadruckwerte eines jeden aufeinanderfolgenden Deltadruckmesswertes 90 mit
den Deltadruckwerten eines vorhergehenden Deltadruckmesswertes 90.
Das Auffinden eines Deltadruckmesswertes 96 erfolgt derart,
dass der Deltadruckwert, der mit dem Deltadruckmesswert 90h korrespondiert
und dem Deltadruckmesswert 96 folgt, geringer ist als der Deltadruckwert,
der zum Deltadruckmesswert 96 gehört. Da der Monitor 26 nicht
jeden und alle Paare der aufeinanderfolgenden Deltadruckmesswerte
zur Identifikation einer Deltadruckspitze 96 vergleicht, vermeidet
der Monitor 26 eine fehlerhafte Bestimmung eines zeitweise
kurzen Anstiegs zwischen benachbarten Deltadruckmesswerten, der
aus dem Rauschen resultiert, als Deltadruckspitze 96. Somit sondert
der Monitor 26 versehentliche Angaben aus und ermöglicht eine
zuverlässigere
und verlässlichere
Bestimmung der Deltadruckspitzen 96. Demzufolge kann der
Monitor 26 schnell und genau Deltadruckspitzen 96 identifizieren.
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Sobald ein Nacheinsatzpunkt, vorzugsweise eine
Deltadruckspitze 96, durch den Monitor 26 erfasst
wird, erkennt der Monitor 26 den dazugehörigen Einsatzpunkt 66 des
Herzschlags auf Grundlage der Blutdruckmesswerte, die vor dem Nacheinsatzpunkt abgetastet
worden (Deltadruckspitzen 96). Der Monitor 26 erzeugt
vorzugsweise einen Wert, der einer Schwellwertrate einer Blutdruckänderung
zwischen einem Auswahl-Blutdruckmesspunkt, der dem Nacheinsatzpunkt
(Deltadruckspitze 96) folgt, und einem Blutdruckmesswert,
der als ein Einsatzpunkt eines vorhergehenden Herzschlages identifiziert
wurde, entspricht. Der Monitor 26 erzeugt eine lokale Rate der
Blutdruckänderung
zwischen dem Auswahlmesspunkt und einem vorangehenden, vorab ausgewählten Blutdruckmesspunkt.
Der Monitor 26 vergleicht die Schwellwertrate für die Blutdruckänderung
und die lokale Rate der Blutdruckänderung, um zu bestimmen, ob
der Auswahlmesspunkt dem Einsatzpunkt des Herzschlages entspricht.
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5 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
eines Bereichs der Kurve, die in 2 dargestellt
ist, und veranschaulicht graphisch das bevorzugte Verfahren, mit
dem der Montitor 26 einen Einsatzpunkt des Herzschlages
basierend auf Blutdruckmesswerten, die vor einem POP erfasst worden,
vorzugsweise Deltadruckspitzen 96, bestimmt. 5 zeigt zwei aufeinanderfolgende
Wellenformen 62a, 62b und eine Vielzahl von einzelnen
Messwerten 63, 65, 66, 66' und 69 von
Messwerten 60. Wie in 5 dargestellt,
wählt der
Monitor 26 zunächst
einen Blutdruckmesswert 63 mit einem Messwertindex 72 korrespondierend
zum Messwertindex 98 der Deltadruckspitze 96 (in 3 dargestellt) aus. Der
Monitor 26 berechnet die Größe des Winkels 71,
der durch das Segment 101, das dem Blutdruckmesswert 63 mit
dem vorherigen Herzschlageinsatzpunkt 66' verbindet (der annahmeweise bereits
bestimmt wurde), und das Segment 201, das dem Blutdruckmesswert 63 und
den unmittelbar nachfolgenden Blutdruckmesswert 65 verbindet,
gebildet wird. Der Monitor 26 vergleicht die Größe des Winkels 71 mit
einem vorhergehenden Satz konstanter Schwellenwerte, um zu bestimmen,
ob der Blutdruckmesswert 63 dem Einsatzpunkt eines Herzschlages 62b entspricht.
Wenn der Blutdruckmesswert 63 nicht als ein Einsatzpunkt des
Herzschlages 62b identifiziert wurde, fährt der Monitor 26 mit
der selben Analyse für
jeden Blutdruckmesswert, der dem Blutdruckmesswert 62 folgt, fort
bis ein Blutdruckmesswert als Einsatzpunkt eines Herzschlages 62b bestimmt
wird. Zum Beispiel berechnet der Monitor 26 die Größe des Winkels 73,
der durch das Segment 103, das den Blutdruckmesswert 65 mit
dem vorhergehenden Herzschlageinsatzpunkt 66' verbindet, und das Segment 203,
das den Blutdruckmesswert 65 und den unmittelbar vorhergehenden
Blutdruckmesswert 67 verbindet, gebildet wird, wenn der
Blutdruckmesswert 63 nicht als Einsatzpunkt des Herzschlags 62b identifiziert
wird. Wenn der Blutdruckmesspunkt 65 nicht als Einsatzpunkt des
Herzschlages 62b identifiziert wird, fährt der Monitor 26 mit
der Ermittlung der Größe derartiger
Winkel für
jeden nachfolgenden Blutdruckmesswert 67, 66 usw.
fort bis ein Blutdruckmesswert mit einem berechneten Winkel mit
einem vorgegebenen Verhältnis
zu einem vorhergehenden Satz konstanter Schwellenwerte bestimmt
wird. In dem in 5 dargestellten
Beispiel sind die Seiten des Winkels 77, der durch das
Segment 107, das den Blutdruckmesspunkt 66 mit
dem vorhergehenden Einsatzpunkt 66' des Herzschlages verbindet, und
dem Segment 207, das dem Blutdruckmesspunkt 66 und
dem unmittelbar nachfolgenden Blutdruckmesspunkt 69 miteinander
verbindet, gebildet wird kleiner als ein vorhergehender Satz konstanter
Schwellenwerte. Dementsprechend wird der Blutdruckmesspunkt 66 als
Einsatzpunkt 66 des Herzschlags durch den Monitor 26 identifiziert.
Demzufolge erlaubt das oben beschriebene Verfahren dem Monitor eine
schnelle und effiziente Bestimmung des Einsatzpunktes eines Herzschlages
und zwar unabhängig
von dem Anstieg, der durch die Anhalteanordnung 36 während des
Anstiegsintervalls 68 gegeben ist, und unabhängig von dem
in der Regel induzierten Abfall durch die Anhalteanordnung 36 während des
Abklingintervalls 70 (in 2 dargestellt).
Wie leicht einzusehen ist, kann der Monitor 26 an Stelle
der Nutzung der Winkel 71–77 als
Werte, die für
lokale und Schwellwertraten der Blutdruckänderung stehen, und dem Vergleich der
Winkel 71 bis 77 bei der Bestimmung des Einsatzpunktes 66,
auch eine Vielzahl von anderen Werten berechnen und nutzen, die
lokale und Schwellwertraten der Blutdruckänderung für den Vergleich bei der Bestimmung
eines Einsatzpunktes 66 einhalten. Zum Beispiel können die
Steigerungen der Segmente 101 und 201–205 zur
Identifikation des Einsatzpunktes 66 ermittelt und miteinander
verglichen werden.
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Zu Zwecken der Veranschaulichung
wurde angenommen, dass ein vorhergehender Herzschlageinsatzpunkt 66' bereits erfasst
wurde. Bei der Bestimmung des allerersten Einsatzpunktes wird ein anfänglicher
Blutdruckmesspunkt 60 als Einsatzpunkt eines vorhergehenden
Herzschlages erachtet. Daher können
die identifizierten Einsatzpunkte anfänglicher Herzschläge in der
Anfangszeit ungenau sein. Da die Identifikation des Einsatzpunktes
des zweiten Herzschlages von der Identifikation des Einsatzpunktes
des Herzschlages abhängt und
die Identifikation des Einsatzpunktes des dritten Herzschlages von
dem identifizierten Einsatzpunkt des zweiten Herzschlages abhängt, hat
die anfängliche
Ungenauigkeit des identifizierten Einsatzpunktes über die
Zeit nur einen reduzierten Effekt auf die Bestimmung nachfolgender
Einsatzpunkte. Daher ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung
selbstjustierend oder selbstkorrigierend.
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Zusammenfassend bleibt festzuhalten,
dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung genau, zuverlässig und
nahezu unverzüglich
die Einsatzpunkte der Herzschläge
oder Wellenformen identifiziert, in der Regel ungeachtet dessen,
ob der Anhaltedruck, der auf die darunter liegende Arterie ausgeübt wird, konstant
ist, ansteigt oder abfällt
und ungeachtet dessen, ob der Herzschlag ein Herzschlag von einer
gesunden Person, einer kranken Person, einer alten Person, einer
jungen Person oder selbst einer unter medikamentöser Behandlung stehenden Personen ist.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung eignet sich zur Identifikation
des Einsatzpunktes über
einen weiteren Bereich von Herzschlägen mit grundlegend unterschiedlich
gestalteter Wellenform. Insbesondere erlaubt das Verfahren der vorliegenden
Erfindung dem Monitor 26 die Bestimmung eines Nacheinsatzpunktes
oder POP. Durch Verwendung des POP kann das Verfahren der vorliegenden
Erfindung nur die Blutdruckmesswerte auswählen und nutzen, die eine vorgegebene
Beziehung zum POP aufweisen. Vorzugsweise werden nur Blutdruckmesswerte,
die dem POP folgen, als mögliche
Einsatzpunkte des Herzschlages geprüft. In der Folge nutzt das
Verfahren der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen ausgewählten Bereich
oder gemeinsamen Kern eines jeden und aller Herzschläge oder
Wellenformen zur einheitlichen und genauen Identifikation des Einsatzpunktes
jeder Wellenform ungeachtet der übergreifenden
Gestalt der Wellenform. Weil das Verfahren der vorliegenden Erfindung
nur einen Kernbereich von jeder Wellenform für die Bestimmung des Einsatzpunktes
jeder Wellenform identifiziert und nutzt, werden die verbleibenden
Bereiche jeder Wellenform ungeachtet ihrer Gestalt und Unterschiede außer Acht
gelassen. Fehler und Inkonsistenzen bei der Bestimmung des Einsatzpunktes
durch Rauschen oder Blutdruckmesspunke irregulärer Gestalt einer Wellenform
werden ausgesondert, weil das Verfahren der vorliegenden Erfindung
die Überbleibsel
der Blutdruckmesspunkte, die jede Welle bilden ausmustert, nicht
berücksichtigt
oder auf andere Weise verwirft. In der Folge erlaubt das Verfahren
der vorliegenden Erfindung dem Monitor 26 die Erfassung
des Einsatzpunktes einer großen
Vielzahl von Schlägen
von Personen, die älter
oder jünger
sind, Personen, die sich betätigen
oder passiv sind, oder Personen mit oder ohne medikamentöser Behandlung.
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Da der Monitor 26 nur einen
ausgewählten wichtigen
Bereich oder gemeinsamen Kern jedes und aller Herzschläge oder
Wellenformen zur Bestimmung des Einsatzpunktes jeder Wellenform nutzt,
ermöglicht
das Verfahren der vorliegenden Erfindung dem Monitor 26 eine
nahezu unverzügliche Bestimmung
des Einsatzpunktes jedes Herzschlages aus einer Vielzahl von Blutdruckmesswerten.
Weil das Verfahren ein Zeitintervall, in dem der erfasste Blutdruck
mit stärkster
Rate ansteigt, identifiziert, d.h. eine Deltadruckspitze, und den
Einsatzpunkt des Herzschlages basierend auf dem Blutdruckmesswert,
der vor der Deltadruckspitze erfasst wurde, bestimmt, kann ein großer Teil
der Blutdruckmesswerte, die jede Wellenform bilden und in der Regel
ohne Bezug zum Einsatzpunkt sind, durch den Monitor 26 bei der
Bestimmung des Einsatzpunktes des Herzschlages unbeachtet gelassen
werden. Weil das Verfahren der vorliegenden Erfindung nur Deltadruckmesswerte
vergleicht, die nach einer Ruhephase auftreten und die einen Deltadruckwert
aufweisen, der größer als
ein erzeugter, sich verändernder
Schwellenwert ist, kann der Monitor 26 einen großen Teil
der Deltadruckmesswerte als mögliche
Deltadruckspitzen aussondern oder entfernen. Weil nur positive Deltadruckwerte
verglichen werden und weil positive Deltadruckwerte vergrößert werden,
ignoriert der Monitor 26 automatisch irreguläre oder
inkonsistente Deltadruckwerte. In der Folge kann der Monitor 26 die
Bestimmung des Einsatzortes des Herzens schneller durchführen.
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Darüber hinaus erlaubt das Verfahren
der vorliegenden Erfindung die Bestimmung eines Einsatzpunktes des
Herzschlages unabhängig
davon, ob der Anhaltedruck auf die darunter liegende Arterie konstant
ist, ansteigt oder abfällt
und unabhängig
von unerwünschten
oder unbeabsichtigten Abfällen
des Anhaltedruckes (Rauschen), weil das Verfahren der vorliegenden
Erfindung den Einsatzpunkt des Herzens durch Erzeugung einer Schwellwertrate
für die Blutdruckänderung
zwischen einem Auswahlmesspunkt und einer Blutdruck amplitude eines
vorangehend bestimmten Einsatzpunktes eines vorangehenden Herzschlages
unter Erzeugung einer lokalen Rate der Blutdruckänderung zwischen dem Auswahlmesspunkt
und einem vorangehenden vorab ausgewählten Messpunkt und Vergleich
der Schwellwertrate und der lokalen Rate bestimmt. In der Folge
berücksichtigt
das Verfahren der vorliegenden Erfindung automatisch jeden beabsichtigten
oder nicht beabsichtigten Anstieg oder Abfall des Anhaltedruckes
bei der Bestimmung des Einsatzpunktes des Herzschlages.