EP1868493A1 - Verfahren zur bestimmung kardiovaskulärer parameter sowie vorrichtung und computerprogrammprodukt zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur bestimmung kardiovaskulärer parameter sowie vorrichtung und computerprogrammprodukt zur durchführung des verfahrens

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Publication number
EP1868493A1
EP1868493A1 EP06707511A EP06707511A EP1868493A1 EP 1868493 A1 EP1868493 A1 EP 1868493A1 EP 06707511 A EP06707511 A EP 06707511A EP 06707511 A EP06707511 A EP 06707511A EP 1868493 A1 EP1868493 A1 EP 1868493A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signals
time
parameter
parameters
scaled
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06707511A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Hollinger
Dieter Wunder
Ulrich Heck
Dirk Freund
Brigitte Harttmann
Gerrit Rönneberg
Fred Schnak
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Braun GmbH
Original Assignee
Braun GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Braun GmbH filed Critical Braun GmbH
Publication of EP1868493A1 publication Critical patent/EP1868493A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow

Definitions

  • the invention relates to a method for determining at least one cardiovascular parameter according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device and a computer program product for carrying out the method.
  • a method for determining cardiovascular parameters has been developed, for example, by Cardiodynamics San Diego, USA.
  • a sensor transmits an electrical signal through the thorax of the human body.
  • the electrical impedance of the thorax is measured. Since the volume and velocity of the blood in the aorta varies with each heartbeat, there is also a fluctuation in the impedance of the thorax. The variations in these impedance values can be used to determine various cardiovascular parameters.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method, a device and a computer program product for determining at least one cardiovascular parameter with which comprehensive cardiovascular diagnostics can be carried out in a simple manner without great equipment expense.
  • the invention makes it possible to determine cardiovascular parameters on the basis of time-resolved pulsation signals whose cause is the pulsatile flow in the arteries. It is of minor importance at first whether the signal used corresponds to the internal arterial pressure or not. Rather, what is essential is a strong correlation of the signal with the pressure. By means of the invention it is possible to draw conclusions about cardiovascular parameters from properties of the recorded signal. Also, the use of signals that are linked to the flow rate of the blood in the veins or with the speed of propagation of the pressure and speed waves in the veins, is possible due to functional relationships. It is essential to establish a defined relationship between properties of the recorded signal and cardiovascular parameters, whereby reference values are assigned to the detected signals.
  • This functional relationship is given in an implementation of the method in a device, for example a product of a computer system. It has proved to be favorable to define the functional relationship in such a way that the (measurable) signals as input to follow the (to be determined) parameters as a value. At least as many signals as parameters are used to avoid that the cardiovascular parameter determination is under-determined.
  • a reference database F ** ⁇ is provided as reference, which is used to define the functional relationship and in which reference measurements are stored for which a link between signals and parameters is known.
  • K runs from 1 to K, where K is the number of reference measurements.
  • the basis of this database can be clinical measurements in which pulsatile signals are recorded in humans with a suitable device, which are related to the arterial pulsation.
  • the parameters to be determined are to be determined with one or more reference methods. In this way a connection between signals and parameters is produced. provides. A comparison or an assignment of the measured values with parameters of the database is possible.
  • the reference database It has proven advantageous to define using the reference database. Visibly covers the database Namely, the signal and the parameter space in discrete form. Thus, the functional relationship between signals / parameters is only defined on a multi-dimensional grid whose dimension corresponds to the number of signals. The points in this grid are generally not distributed equidistant in signal space. If a measurement is made, the measured signal point generally does not coincide with a grid point. Due to the functional relationship, however, each signal can be assigned, for example by interpolation, a value of the reference database.
  • the functional relationship may be represented as: being read from the reference database.
  • parameter values can also be assigned based on signal points between the grid points. This is done by the distance function
  • a common measuring device for the determination of cardiovascular parameters will be used, with which, for example, the reaction of a blood-perfused artery to a force introduced into this artery, such as a pressure, is detected.
  • a force introduced into this artery such as a pressure
  • fewer measurements are to be analyzed by the invention than were originally recorded.
  • further processing of measurements is excluded from the outset, which are not useful for physiological reasons.
  • an averaging of the distances of the detected signals and of the reference signals takes place. For example, the distance function
  • This distance function is It is therefore easy to determine in terms of computation and is therefore particularly suitable for preselecting the signals necessary for the determination of the cardiovascular parameters.
  • Time reference database to scale This can be represented as, for example For temporal scaling is particularly the
  • a new distance function D k , m is defined and used to determine the time-scaled parameter P m . For example:
  • N the number of time samples used.
  • the indices s m and e m used here serve to select a specific time window (for example systolic increase of the pressure curve, diastolic decrease of the pressure curve) in the signal when determining the parameter P m .
  • the measured signals of the database are available with a certain time resolution. As already described, it is possible that the signals are stored in time-scaled form in the database. As a time scale is, as also already stated, in particular the inverse of the heart rate suitable.
  • a certain number of measurements are assigned to the reference measurements in the database.
  • the polynomials of arbitrary order N m are determined, which establish a local relationship between measured data and parameters in the vicinity of the measurement to be evaluated.
  • the simplest polynomials can be linear functions
  • the coefficients of the polynomials can be determined by known methods. At least as many signals as parameters must be used, otherwise the problem of cardiovascular parameter determination is undermined.
  • the device for carrying out the method according to the invention has at least one data processing system, in particular a microprocessor, at least one and at least one measuring device, in particular a sphygmomanometer, for detecting signals of a blood-perfused artery.
  • a data processing system in particular a microprocessor
  • at least one and at least one measuring device in particular a sphygmomanometer, for detecting signals of a blood-perfused artery.
  • a sphygmomanometer for detecting signals of a blood-perfused artery.
  • the measuring device In order to be able to carry out a simple, rapid and efficient determination of the at least one cardiovascular parameter, the measuring device is designed for measurement on an upper arm, on a wrist or on a finger. Others also superficially, i. non-intrinsically accessible measured values are possible. This also enables medical laypersons to accurately carry out the determination of the cardiovascular parameter, since the handling of the device is simplified.
  • the data processing system, the storage unit and the measuring device are arranged in a common housing.
  • the entire device is extremely compact, so that only little space is needed.
  • the determination of the cardiovascular parameters over a longer period of time is simplified because the device is also portable in a simple manner by the compact design and thus can be taken by the user on trips or the like and the measured data can be stored on the memory unit.
  • the memory unit is designed to store a plurality of reference databases.
  • the various reference databases can take account of various personal parameters, so that the device can also be used for different people or adapted to their personal circumstances.
  • the device has an interface for data exchange.
  • the measured parameters can be stored on a further, larger memory over a longer period, so that comparison data can be collected over a longer period of time.
  • a computer program product can also be used to carry out the method.
  • the computer program product can be stored on a computer system and can be executed on it.
  • two embodiments of the invention will be described.
  • characteristics of the recorded signal are to be determined. These properties may be properties of the signals in the time and / or frequency domain. In particular, values, gradients and / or curvatures at particular times and integrations of these quantities over certain time intervals, with or without window function, should be mentioned (which corresponds to averaging and filtering of the corresponding quantities). Also, time intervals between certain points of the signal can be used, in particular those between the starting points of two consecutive heartbeats (RR-I ntervall) and systolic and diastole duration.
  • harmonic analysis frequencies (especially heart rate)
  • amplitudes and phases - can be used.
  • frequency analysis methods other than harmonic analysis may be used, e.g. For example, those that use as a basis instead of the trigonometric functions time courses that come closer to the pulsatile pressure or velocity course in the vein than the trigonometric.
  • the signals are used in a further step to select from the database of reference measurements measurements that are similar to the measurement to be examined.
  • selection variables are introduced, e.g. B. a distance measure in the signal space
  • the actual time-resolved signals of the measurement to be examined and of the database are available with a certain time resolution. It is also possible that the signals are stored in time-scaled form in the database. As a time scale in particular the inverse of the heart rate should be mentioned.
  • the signals are scaled on both the ordinates and the abscissas of the signals in order to be comparable.
  • M ⁇ (tj) (k: index for the above-selected reference measurements in the database, i: index for the discretization of the time-resolved signals) and M (tj) (measurement to be examined) distance variables are again calculated. This is done using a distance measure.
  • k index for the above-selected reference measurements in the database
  • i index for the discretization of the time-resolved signals
  • M (tj) measure to be examined
  • s m , e m (where N> s m , e m > 1) are indices for selecting a particular time window (eg systolic rise of the pressure curve, diastolic decay of the pressure curve) in the signal in the determination of the parameter P m and N stands for the number of used time samples of the complete signal.
  • the searched parameters are determined.
  • the corresponding parameters P k m (k: index for the above-selected reference measurements in the database, m: index for the searched parameter) are read from the database.
  • P m is calculated: Equation 3
  • the weighting functions introduced in Equation 3 are based on the distance measure D Km and may be different for the parameter to be determined P " 7.
  • the dependence on the distance measure may, for example, be inversely proportional to the square of the square are not included in the calculation, which can be accomplished by means of the weighting functions in that
  • the definition of the signals in this embodiment is as in the first.
  • a distance measure of the above definition is also needed for the parameter determination. It is used to determine a certain number M of measurements in the database of reference measurements, e.g. B. Which of the measurement to which the parameters are to be determined, in the sense of the distance measure used closest.
  • multi-dimensional fit functions (one for each parameter) are determined, which determine a local relationship between measured data and Establish parameters in the vicinity of the measurement to be evaluated.
  • fit functions can, for. B. linear

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zur Bestimmung wenigstens eines kardiovaskulären Parameters P<SUP>m</SUP>, wie beispielsweise Puls, mittlerer arterieller Druck (MAP), systolischer Druck, diastolischer Druck, arterielle Wellenform, Blutflussgeschwindigkeit, Systolendauer, Diastolendauer und dergleichen, mittels eines Messgerätes, mit dem in einem Zeitintervall mehrere Signale F<SUB>1</SUB> <SUP>m</SUP>

Description

Bezeichnung: Verfahren zur Bestimmung kardiovaskulärer Parameter sowie Vorrichtung und Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung wenigstens eines kardiovaskulären Parameters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Ein Verfahren zur Bestimmung kardiovasculärer Parameter ist beispielsweise von der Firma Cardiodynamics San Diego, USA, entwickelt worden. Dabei überträgt ein Sensor ein elektrisches Signal durch den Thorax des menschlichen Körpers. Als Reaktion auf dieses Signal wird die elektrische Impedanz des Thorax' gemessen. Da das Volumen und die Geschwindigkeit des Blutes in der Aorta mit jedem Herzschlag variiert, kommt es auch zu Schwankungen der Impedanz des Thorax'. Die Schwankungen dieser Impedanzwerte können zur Bestimmung verschiedener kardiovaskulärer Parameter herangezogen werden.
Diese nicht-invasiv durch Impedanzmessung gewonnenen Parameter können jedoch nur mit großem apparativen Aufwand am Thorax des Patienten durchgeführt werden. Dadurch ist eine ambulante Bestimmung der kardiovaskulären Parameter nicht möglich.
Problem
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zur Bestimmung wenigstens eines kardiovaskulären Parameters anzugeben, mit dem in einfacher Weise ohne großen apparativem Aufwand eine umfassende Herz-Kreislauf-Diagnostik durchgeführt werden kann.
Erfindung und vorteilhafte Wirkungen
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Computerprogrammprodukt gemäß dem Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen. Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art werden aus den detektierten Signalen F,m mit Hilfe von Referenzsignalen Abstände zwischen den Signalen F,m und den Referenzsignalen ermittelt, die zur Bestimmung des wenigstens einen Parameters Pm verwendet werden. Dabei läuft I von 1 bis Lm, wobei Lm die Anzahl der Signale angibt, die gleich oder größer der Anzahl M der zu bestimmenden Parameter Pm ist
Durch die Erfindung ist die Bestimmung von kardiovaskulären Parametern auf der Grundlage von zeitaufgelösten Pulsationssignalen möglich, deren Ursache die pulsatile Strömung in den Arterien ist. Dabei ist es zunächst von untergeordneter Bedeutung, ob das benutzte Signal dem innerarteriellen Druck entspricht oder nicht. Wesentlich ist vielmehr eine starke Korrelation des Signals mit dem Druck. Mittels der Erfindung ist es ermöglicht, aus Eigenschaften des aufgezeichneten Signals Rückschlüsse auf kardiovaskuläre Parameter zu ziehen. Auch die Benutzung von Signalen, die mit der Fließgeschwindigkeit des Blutes in den Adern oder mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druck- und Geschwindigkeitswellen in den Adern verknüpft sind, ist aufgrund funktioneller Zusammenhänge möglich. Wesentlich ist, einen definierten, Zusammenhang zwischen Eigenschaften des aufgenommenen Signals und Herz-Kreislauf-Parametern herzustellen, wobei den detektierten Signalen Referenzwerte zugeordnet werden. Dieser funktionelle Zusammenhang ist in einer Implementierung des Verfahrens in einer Vorrichtung, beispielsweise einem Produkt eines Computer-Systems gegeben. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, den funktionellen Zusammenhang in der Weise zu definieren, dass aus den (messbaren) Signalen als Eingabe die (zu bestimmenden) Parameter als Wert folgen. Dabei werden mindestens so viele Signale wie Parameter benutzt, um zu vermeiden, dass die Herz-Kreislauf-Parameter-Bestimmung unterbestimmt ist.
Nach einem ersten vorteilhaften Gedanken der Erfindung ist als Referenz eine Referenzdatenbank F**{ vorgesehen, die zur Definition des funktionellen Zusammenhangs benutzt wird und in der Referenzmessungen abgelegt sind, für welche eine Verknüpfung zwischen Signalen und Parametern bekannt ist. Dabei läuft k von 1 bis K, wobei K die Anzahl der Referenzmessungen angibt. Grundlage dieser Datenbank können klinische Messungen sein, bei denen mit einer geeigneten Vorrichtung pulsatile Signale am Menschen aufgenommen werden, welche in Zusammenhang mit der arteriellen Pulsation stehen. Gleichzeitig sind die zu bestimmenden Parameter mit einer oder mehreren Referenzmethoden zu bestimmen. Auf diese Art und Weise ist ein Zusammenhang zwischen Signalen und Parametern herge- stellt. Ein Vergleich bzw. eine Zuordnung der Messwerte mit Parametern der Datenbank ist so möglich.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass unter Verwendung der Referenzdatenbank definiert wird. Ersichtlich deckt die Datenbank den Signal- sowie den Parameterraum nämlich in diskreter Form ab. Somit ist der funktionelle Zusammenhang zwischen Signalen/Parameter nur auf einem mehrdimensionalen Gitter, dessen Dimension der Anzahl der Signale entspricht, definiert. Die Punkte in diesem Gitter sind im allgemeinen nicht äquidistant im Signalraum verteilt. Wird eine Messung vorgenommen, so fällt der gemessene Signalpunkt im allgemeinen nicht mit einem Gitterpunkt zusammen. Durch den funktionellen Zusammenhang kann aber jedem Signal zum Beispiel durch Interpolation ein Wert der Referenzdatenbank zugeordnet werden.
Beispielsweise kann sich der funktionelle Zusammenhang darstellen als: wobei aus der Referenzdatenbank gelesen wird. Dadurch können auch basierend auf Signalpunkten zwischen den Gitterpunkten Parameterwerte zugewiesen werden. Dies geschieht durch die Abstandsfunktion
Vorteilhafterweise werden dabei zur Bestimmung der Parameter Pm nur (zeitliche) Abstände verwendet die kleiner als ein vorgegebener Abstand bzw. ein Zeitintervall sind. Dies kann durch eine empirisch ermittelbare Grenzbedingungen geschehen, für die gilt . Durch diese Maßnahme wird der Rechen- und auch der Zeitaufwand zur Bestim mung der Parameter erheblich minimiert, da aus der Referenzdatenbank a priori nur Daten ausgewählt werden, welche der zu untersuchenden Messung ähnlich sind.
Dabei wird ein gängiges Messgerät zur Bestimmung kardiovaskulärer Parameter verwendet werden, mit welchem beispielsweise die Reaktion einer blutdurchströmten Arterie auf eine in diese Arterie eingebrachte Kraft, also z.B. ein Druck, detektiert wird. In dem nächsten Schritt sind durch die Erfindung weniger Messungen zu analysieren, als ursprünglich aufgenommen wurden. Dadurch wird von vorn herein eine weitere Bearbeitung von Messungen ausgeschlossen, die aus physiologischen Gründen nicht sinnvoll sind. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung erfolgt eine Mittelung der Abstände der de- tektierten Signale und der Referenzsignale._Beispielsweise kann die Abstandsfunktion
verwendet werden. Diese Abstandsfunktion ist rechentechnisch einfach zu bestimmen und eignet sich deshalb besonders zur Vorauswahl der für die Bestimmung der kardiovaskulären Parameter notwendigen Signale.
Nach einem weiteren vorteilhaften Gedanken der Erfindung ist es vorgesehen, sowohl die zeitaufgelösten Signale als auch die in einer bestimmten Zeitauflösung vorliegenden
Referenzdatenbank zeitlich zu skalieren. Dies kann sich beispielsweise darstellen als Zur zeitlichen Skalierung eignet sich insbesondere das
Inverse der Herzfrequenz. Damit erhält man die zu bestimmenden kardiovaskulären Parameter in einer zeitlich unabhängigen Form. •
Aus diesen zeitlich skalierten Signalen und der zeitlich skalierten Referenzdatenbank wird eine neue Abstandsfunktion Dk,m definiert und zur Bestimmung der zeitlich skalierten Parameter Pm verwendet. Beispielsweise kann gelten:
eine Wichtungsfunktion darstellt, mit beispielsweise wobei em
> 1 , N > sm und N die Anzahl der verwendeten Zeitsamples darstellt. Die verwendeten Indizes sm und em dienen hierbei zur Auswahl eines bestimmten Zeitfensters (zum Beispiel systolischer Anstieg der Druckkurve, diastolischer Abfall der Druckkurve) im Signal bei der Bestimmung des Parameters Pm. Die gemessenen Signale der Datenbank liegen dabei mit einer bestimmten Zeitauflösung vor. Wie schon beschrieben, ist es möglich, dass die Signale in zeitlich skalierter Form in der Datenbank abgelegt sind. Als Zeitskala ist, wie ebenfalls schon ausgeführt, insbesondere das Inverse der Herzfrequenz geeignet. Mit Hilfe dieser skalierten Messungen Mk(tj) (Zc: Index für die ausgewählten Referenz-Messungen in der Datenbank, /: Index für die Diskretisie- rung der zeitaufgelösten Signale) und M(t,) (zu untersuchende Messung) werden die neuen Abstandsgrößen Dk, m berechnet.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können zur Bestimmung der Parameter Pm folgende Polynome beliebiger Ordnung Nm verwendet werden:
Dazu werden, wiederum durch eine Abstandsfunktion, eine bestimmte Anzahl von Messungen den Referenzmessungen in der Datenbank zugeordnet. Auf Basis dieser Referenzmessung werden die Polynome beliebiger Ordnung Nm ermittelt, welche einen lokalen Zusammenhang zwischen Messdaten und Parametern in der Nähe der auszuwertenden Messung herstellen. Als einfachste Polynome können dabei lineare Funktionen
oder quadratische Polynome
dienen. Aus diesen Gleichungssystemen lassen sich die Koeffizienten der Polynome mit bekannten Methoden ermitteln. Dabei müssen mindestens so viele Signale wie Parameter benutzt werden, da sonst das Problem der Herz-Kreislauf-Parameterbestimmung unterbestimmt ist.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist wenigstens eine Datenverarbeitungsanlage, insbesondere einen Mikroprozessor, wenigstens eine Spei- chereinheit und wenigstens ein Messgerät, insbesondere ein Blutdruckmessgerät, zur De- tektion von Signalen einer blutdurchflossenen Arterie, auf. Eine solche Vorrichtung weist alle notwendigen Instrumente und Gerätschaften auf, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendig sind.
Um dabei eine einfache, schnelle und effiziente Bestimmung des wenigstens einen kardiovaskulären Parameters durchführen zu können, ist das Messgerät zur Messung an einem Oberarm, an einem Handgelenk oder an einem Finger ausgebildet. Auch andere oberflächlich, d.h. nicht inresiv zugängliche Messwerte sind möglich. Dadurch sind auch medizinische Laien in die Lage versetzt, die Bestimmung des kardiovaskulären Parameters genau durchzuführen, da die Handhabung der Vorrichtung vereinfacht ist.
Als vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, dass die Datenverarbeitungsanlage, die Speichereinheit und das Messgerät in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Durch diese Maßnahme baut die gesamte Vorrichtung äußerst kompakt, so dass nur wenig Platzbedarf notwendig ist. Die Bestimmung der kardiovaskulären Parameter über einen längeren Zeitraum ist dadurch vereinfacht, da die Vorrichtung durch die kompakte Bauweise auch in einfacher Weise transportabel ist und somit vom jeweiligen Benutzer auch auf Reisen oder dergleichen mitgenommen werden kann und die gemessenen Daten auf der Speichereinheit abspeicherbar sind.
Nach einem anderen Gedanken der Erfindung ist die Speichereinheit zur Speicherung mehrerer Referenzdatenbanken ausgebildet. Die verschiedenen Referenzdatenbanken können dabei verschiedene persönliche Parameter berücksichtigen, so dass die Vorrichtung auch für verschiedene Personen benutzt beziehungsweise an deren persönlichen Verhältnisse angepasst werden kann.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung weist die Vorrichtung eine Schnittstelle zum Datenaustausch auf. Dadurch können die gemessenen Parameter auf einem weiteren, größeren Speicher über einen längeren Zeitraum abgelegt werden, so dass Vergleichsdaten über einen längeren Zeitraum gesammelt werden können.
Zur Durchführung des Verfahrens kann auch ein Computerprogrammprodukt verwendet werden. Das Computerprogrammprodukt ist auf einem Computersystem speicherbar und kann auf diesem ausgeführt werden. Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Erste bevorzugte Ausführungsform:
Bei Benutzung dieser Ausführungsform sind Eigenschaften des oder der aufgenommenen Signale, zu bestimmen. Bei diesen Eigenschaften kann es sich um Eigenschaften der Signale im Zeit- und/oder Frequenzraum handeln. Insbesondere sind Werte, Steigungen und/oder Krümmungen zu bestimmten Zeitpunkten und Integrationen dieser Größen über bestimmte Zeitintervalle, mit oder ohne Fensterfunktion, zu erwähnen (was einer Mittelung und Filterung der entsprechenden Größen entspricht). Auch können Zeitintervalle zwischen bestimmten Punkten des Signales benutzt werden, insbesondere die zwischen den Anfangspunkten zweier aufeinander folgender Herzschläge (RR-I ntervall) sowie Systolen- und Diastolendauer.
Als Signale im Frequenzraum können vollständige oder unvollständige Ergebnisse einer harmonischen Analyse - Frequenzen (insbesondere Herzfrequenz), Amplituden und Phasen - benutzt werden. Zur Frequenzanalyse können auch andere Verfahren als die harmonische Analyse benutzt werden, z. B. solche, welche als Basis anstatt der trigonometrischen Funktionen Zeitverläufe benutzen, die dem pulsatilen Druck- oder Geschwindigkeitsverlauf in der Ader näher kommen als die trigonometrischen.
Die Signale werden in einem weiteren Schritt dazu genutzt, um aus der Datenbank der Referenz-Messungen Messungen auszuwählen, welche der zu untersuchenden Messung ähnlich sind. Zu diesem Zweck werden Auswahlgrößen eingeführt, z. B. ein Entfernungsmaß im Signal-Raum
Gleichung 1
das ein Maß für die Entfernung zwischen der zu untersuchenden Messung und der k-ten Referenzmessung bei der Bestimmung des m-ten Parameters Pm angibt. Zur weiteren Bestimmung des Parameters Pm werden nur diejenigen Referenz-Messungen herangezogen, deren Auswahlgrößen, also z. B. die Entfernungen eine bestimmte Bedingung erfüllen, , also z.B. höchstens eine gewisse Entfernung zur zu untersuchenden Messung haben.
Die Vorteile einer Vorauswahl sind darin zu sehen, dass in dem nächsten, rechenintensiveren Schritt weniger Messungen aus der Datenbank zu analysieren sind. Ebenso schließt man vorneherein eine weitere Bearbeitung von Messungen der Datenbank aus, die aus physiologischen Gründen nicht mit der zu untersuchenden Messung vergleichbar sind. Außerdem können damit Mehrdeutigkeiten in der Beziehung zwischen Signalen und Parametern behandelt werden, sofern diese Mehrdeutigkeit auf der ausgewählten Teilmenge nicht mehr besteht.
Die eigentlichen zeitaufgelösten Signale der zu untersuchenden Messung und der der Datenbank liegen mit einer bestimmten Zeitauflösung vor. Es ist ebenso möglich, dass die Signale in zeitlich skalierter Form in der Datenbank abgelegt sind. Als Zeitskala ist insbesondere das Inverse der Herzfrequenz zu erwähnen.
In einem ersten Schritt der Parameterbestimmung werden die Signale sowohl auf den Ordi- naten als auch auf den Abszissen der Signale skaliert, um vergleichbar zu werden. Mit Hilfe dieser skalierten Messungen Mκ(tj) (k: Index für die oben ausgewählten Referenz- Messungen in der Datenbank, i: Index für die Diskretisierung der zeitaufgelösten Signale) und M(tj) (zu untersuchende Messung) werden erneut Abstandsgrößen berechnet. Dies geschieht unter Benutzung eines Abstandsmaßes. Eine Möglichkeit für dieses Maß ist
Gleichung 2
wobei sm , em (mit N > sm , em > 1) Indizes zur Auswahl eines bestimmten Zeitfensters (z. B. systolischer Anstieg der Druckkurve, diastolischer Abfall der Druckkurve) im Signal bei der Bestimmung des Parameters Pm sind und N für die Anzahl der verwendeten Zeit-Samples des kompletten Signales steht.
In einem letzten Schritt werden die gesuchten Parameter bestimmt. Dazu werden für jeden gesuchten Parameter Pm die entsprechenden Parameter Pk m (k: Index für die oben ausgewählten Referenz-Messungen in der Datenbank, m: Index für den gesuchten Parameter) aus der Datenbank ausgelesen. Mittels Gewichtung mit den Abstandsmaßen Dk,m wird Pm berechnet: Gleichung 3
Die in Gleichung 3 eingeführten Wichtungsfunktionen ängen vom Abstandsmaß DKm ab und können für die zu bestimmenden Parameter P"7 unterschiedlich sein. Die Abhängigkeit vom Abstandsmaß kann z. B. umgekehrt proportional zum Abstandsquadrat sein. Es sind auch Situationen denkbar, in denen die Einbeziehung von Referenz-Messungen der Datenbank, die weit von der zu untersuchenden Messung entfernt sind, nicht in die Berechnung einfließen sollen, was mit Hilfe der Wichtungsfunktionen dadurch bewerkstelligt werden kann, dass
Gleichung 4 a
gewählt wird mit einer beliebigen Wichtungsfunktion im Bereich s ist eben so möglich, dass die Wichtungsfunktionen auch von den Auswahlgrößen abhängen. Damit sind die gesuchten Parameter eindeutig bestimmt.
Zweite bevorzugte Ausführungsform:
Die Definition der Signale erfolgt bei dieser Ausführungsform wie in der ersten.
In einem zweiten Schritt wird für die Parameterbestimmung ebenfalls ein Abstandsmaß obiger Definition benötigt. Es wird dazu benutzt, um eine bestimmte Anzahl M von Messungen in der Datenbank der Referenz-Messungen zu bestimmen, z. B. welche der Messung, zu der die Parameter bestimmt werden sollen, im Sinne des benutzten Abstandsmaßes am nächsten liegen.
Auf Basis dieser M Referenzmessungen werden mehrdimensionale Fit-Funktionen (für jeden Parameter eine) ermittelt, welche einen lokalen Zusammenhang zwischen Messdaten und Parametern in der Nähe der auszuwertenden Messung herstellen. Diese Fit-Funktionen können z. B. lineare
Gleichung 5
quadratische Gleichung 6
oder Polynome beliebiger Ordnung Nn
Gleichung 7
in den Signale ein. Die Bestimmung der Zahlen , also der Koeffi zienten der Polynome, wird mit einschlägig bekannten Methoden durchgeführt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung wenigstens eines kardiovaskulären Parameters Pm, wie beispielsweise Puls, mittlerer arterieller Druck (MAP), systolischer Druck, diastolischer Druck, Aderelastizität, periph rer Widerstand und dergleichen, mittels eines
Messgerätes, mit dem in einem Zeitintervall mehrere Signale iner blutdurchflos- senen Arterie als Reaktion eines Krafteintrags in die Arterie nicht-invasiv detektiert werden, wobei aus den detektierten Signalen mit Hilfe von Referenzsignalen Ab stände zwischen den Signalen und den Referenzsignalen definiert werden, die zur Bestimmung des wenigstens einen Parameters Pm verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Referenz eine Referenzdatenbank erwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der Referenzdatenbank eine Abstandsfunktio definiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur Referenzmessungen verwendet werden, deren Abstände zur analysierenden Messung kleiner als ein vorgegebener Abstand sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mittelung der Abstände der detektierten Signale und/oder der Referenzsignale erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale und die in einer bestimmten Zeitauflösung vorliegende Refe renzdatenbank eitlich skaliert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den zeitlich skalierten Signalen und der zeitlich skalierten Referenzdatenbank eine neue Abstandsfunktion Dk,m definiert und zur Bestimmung der zeitlich skalierten Parameter Pm verwen- det wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Parameter Pm Polynome beliebiger Ordnung Nmjnsbesondere lineare und quadratische Polynome verwendet werden.
9. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit wenigstens einer Datenverarbeitungsanlage, insbesondere einem Mikroprozessor, wenigstens einer Speichereinheit und wenigstens einem Messgerät, insbesondere einem Blutdruckmessgerät, zur Detektion von Signalen einer blutdurchflossenen Arterie.
10. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät zur Messung an einem Oberarm, an einem Handgelenk oder an einem Finger ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsanlage, die Speichereinheit und das Messgerät in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnittstelle zum Datenaustausch vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit zur Speicherung mehrerer Referenzdatenbanken ausgebildet ist.
14. Computerprogrammprodukt zur Bestimmung wenigstens eines kardiovaskulären Parameters Pm, wie beispielsweise Puls, mittlerer arterieller Druck (MAP), systolischer Druck, diastolischer Druck, Aderelastizität, periphärer Widerstand und dergleichen, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
EP06707511A 2005-04-01 2006-03-10 Verfahren zur bestimmung kardiovaskulärer parameter sowie vorrichtung und computerprogrammprodukt zur durchführung des verfahrens Withdrawn EP1868493A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005014950A DE102005014950A1 (de) 2005-04-01 2005-04-01 Verfahren zur Bestimmung kardiovaskulärer Parameter sowie Vorrichtung und Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens
PCT/EP2006/002207 WO2006102976A1 (de) 2005-04-01 2006-03-10 Verfahren zur bestimmung kardiovaskulärer parameter sowie vorrichtung und computerprogrammprodukt zur durchführung des verfahrens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1868493A1 true EP1868493A1 (de) 2007-12-26

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11363961B2 (en) * 2016-04-15 2022-06-21 Omron Corporation Biological information analysis device, system, and program

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0399828B1 (de) * 1989-05-25 1996-01-31 Omron Corporation Elektrisches Blutdruckmessgerät
DE4244646A1 (de) * 1992-12-10 1994-06-16 Andreas Dipl Phys Bartels Gerät und Verfahren für nichtinvasive kontinuierliche Blutdruckbestimmung
US5836884A (en) * 1993-12-17 1998-11-17 Pulse Metric, Inc. Method for diagnosing, monitoring and treating hypertension and other cardiac problems
US5738103A (en) * 1996-07-31 1998-04-14 Medwave, Inc. Segmented estimation method
US7722542B2 (en) * 2000-09-25 2010-05-25 Welch Allyn, Inc. Blood pressure measuring apparatus
JP2003047601A (ja) * 2001-05-31 2003-02-18 Denso Corp 生体異常監視装置、血圧監視装置、生体異常監視方法、及び血圧監視方法
JP4526827B2 (ja) * 2004-02-03 2010-08-18 オムロンヘルスケア株式会社 電子血圧計

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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See references of WO2006102976A1 *

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