NL8301279A

NL8301279A - Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de stroomsterkte van het hart van een patient.

Info

Publication number: NL8301279A
Application number: NL8301279A
Authority: NL
Original assignee: Univ Erasmus
Priority date: 1983-04-12
Filing date: 1983-04-12
Publication date: 1984-11-01
Also published as: NL189547C; US4595015A; NL189547B

Description

, * . I

N/31.334-dV/kvn

Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de stroomsterkte van het hart van een patiënt.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van de stroomsterkte van het hart van een patiënt, waarbij een indicator in de vorm van een impuls in de bloedbaan van de patiënt wordt geïnjecteerd, terwijl in 5 stromingsrichting gezien op een afstand van de injectieplaats een eerste signaal, dat overeenkomt met het concentratiever-loop van de indicator'wordt gemeten, welk eerste signaal wordt toegevoerd aan een verwerkingseenheid, die uit het eerste signaal en de geïnjecteerde indicatorhoeveelheid de stroom-10 sterkte van het hart kan berekenen, alsmede op een inrichting voor het toepassen van deze werkwijze.

Volgens een bekende werkwijze van deze soort, welke gewoonlijk met dilutie-methode wordt aangeduid, wordt een katheter in de bloedbaan van de patiënt gebracht, via welke 15 de indicator, zoals bijvoorbeeld een relatief koude vloeistof, zout, een kleurstof of dergelijke, in het bloed wordt geïnjecteerd, waarbij dezelfde katheter in de stromingsrichting van het bloed gezien op enige afstand van de injectieplaats een detector bezit, waarmee de concentratie van de geïnjec-20 teerde indicator kan worden gemeten. Op deze wijze kan een zogenaamde dilutie-curve worden bepaald, welke het verloop van de indicatorconcentratie aangeeft. Aangezien de geïnjecteerde indicatorhoeveelheid bekend is, kan hieruit de stroomsterkte van het hart worden bepaald. Hierbij geldt als voor-25 waarde, dat de stroomsterkte constant is. In de praktijk is aangetoond, dat de pulserende stroomsterkte ten gevolge van de hartactie, als constant mag worden beschouwd. Wanneer echter de patiënt door een beademingsapparaat wordt beademd, wordt de stroomsterkte zodanig beïnvloed, dat deze niet meer als 30 constant mag worden beschouwd, maar een fluctuerend karakter heeft,terwijl juist onder deze omstandigheden echter een nauwkeurige bepaling van de stroomsterkte gewenst is, aangezien deze stroomsterkte één van de criteria vormt voor het bepalen van de toestand van de patiënt. Uit onderzoekingen is gebleken, 35 dat bij het bepalen van de stroomsterkte van het hart door middel van deze bekende werkwijze de meetresultaten een spreiding van 65-125% van het gemiddelde kunnen vertonen.

8301279 - 2 -

Volgens een andere bekende werkwijze, welke gewoonlijk met pulscontour-methode wordt aangeduid, wordt een katheter in de bloedbaan van de patiënt gebracht, waarmee een signaal wordt gemeten, dat ongeveer evenredig is met 5 de stroomsterkte van het hart. Voor het bepalen van de stroomsterkte zelf, wordt' hierbij aangenomen, dat de karakteristieke impedantie van het bloedvatenstelsel achter de meet-plaats constant is. Aan deze voorwaarde wordt in de praktijk echter evenmin voldaan, aangezien deze karakteristieke im-10 pedantie met een betrekkelijk grote tijdconstante varieert. Hierdoor kunnen met deze bekende werkwijze evenmin betrouwbare meetresultaten worden verkregen.

De uitvinding beoogt een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarbij de bovengenoemde 15 bezwaren op eenvoudige, doch niettemin doeltreffende wijze zijn ondervangen.

Hiertoe heeft de werkwijze volgens de uitvinding het kenmerk, dat in dezelfde bloedbaan in de nabijheid vna de meetplaats van het eerste signaal een tweede signaal, 20 dat althans ongeveer evenredig is met de stroomsterkte van het hart, wordt gemeten, waarbij de beide signalen in een geheugen worden vastgelegd, waarna het tweede signaal wordt genormeerd naar een voorafbepaalde waarde van het tweede signaal, terwijl het eerste signaal wordt gecorrigeerd met 25 behulp van het genormeerde tweede signaal, waarbij de verwerk ingseenhe id de stroomsterkte van het hart berekent uit het gecorrigeerde eerste signaal.

Op deze wijze wordt de beïnvloeding van het eerste signaal door de variërende stroomsterkte nagenoeg volledig 30 geëlimineerd, zodat de stroomsterkte van het hart met grote nauwkeurigheid kan worden bepaald. Uit proefnemingen is gebleken, dat de bepaling van de stroomsterkte met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding een nauwkeurigheid van 5-10% heeft.

35 Volgens de uitvinding kan het eerste signaal met het genormeerde tweede signaal worden vermenigvuldigd.

Bij voorkeur wordt de tijdas van het eerste signaal getransformeerd met behulp van het genormeerde tweede signaal. Hierdoor kan de door het eerste signaal bepaalde dilutie-40 curve zeer goed worden beschreven door modelfuncties, waar- 8301279 - 3 - ; door berekeningen van het nalek- en/of recirculatie-aandeel in de dilutie-curve met grote nauwkeurigheid kan worden uitgevoerd.

Volgens de uitvinding kan het tweede signaal worden 5 genormeerd naar een bij één slagvolume van het hart behorende signaalwaarde van het tweede signaal, waarbij volgens de uitvinding met behulp van de berekende stroomsterkte en de genoemde, bij één slagvolume van het hart behorende signaalwaarde van het tweede signaal de evenredigheidsconstante tus-10 sen het tweede signaal en de stroomsterkte kan worden berekend, waarna de verwerkingseenheid continu de stroomsterkte bepaalt aan de hand van het tweede signaal. Hierdoor is het mogelijk om de gemiddelde stroomsterkte per hartslag continu in de tijd te volgen, zolang de omstandigheden niet variëren, 15 d.w.z. zolang de evenredigheidsconstante niet varieert.

De uitvinding betreft tevens een inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, voorzien van een verwerkingseenheid met een eerste ingang voor een eerste signaal, dat afhankelijk is van de con-20 centratie van een indicator in de bloedbaan van een patiënt, met een besturingsuitgang voor het besturen van een injectie-orgaan, waarmee een indicator in de bloedbaan van de patiënt kan worden geïnjecteerd, en met een rekenorgaan, dat uit het eerste signaal en de geïnjecteerde hoeveelheid de stroomsterk-25 te van het hart kan berekenen, welke inrichting volgens de uitvinding daardoor wordt gekenmerkt, dat de verwerkingseenheid is voorzien van een tweede ingang voor een tweede signaal dat althans ongeveer evenredig is met de stroomsterkte van het hart, en een geheugen voor het vastleggen van de beide 30 signalen, waarbij het rekenorgaan het tweede signaal normeert naar een bepaalde waarde van het tweede signaal en het eerste signaal corrigeert met behulp van het genormeerde tweede signaal, terwijl het rekenorgaan de stroomsterkte van het hart berekent uit het gecorrigeerde signaal.

• 35 De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld is weergegeven.

Fig. 1 is een vereenvoudigd blokschema van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding.

40 Fig. 2 geeft schematisch enkele diagrammen weer ter 8301279 ^ ' - 4 - toelichting van de werkwijze volgens de uitvinding.

In fig. 1 is een sterk vereenvoudigd blokschema van een inrichting voor het bepalen van de stroomsterkte van het hart van een patiënt weergegeven. De inrichting omvat een 5 verwerkingseenheid 1, die is voorzien van een besturingsuit-gang 2, waarmee de verwerkingseenheid 1 een schematisch weergegeven injectieorgaan 3 kan besturen, waarmee een indicator in de bloedbaan van de patiënt kan worden geïnjecteerd. Hiertoe wordt op gebruikelijke wijze een Swan-Ganz katheter in 10 de bloedbaan van de patiënt gebracht, via welke de indicator wordt geïnjecteerd. De indicator kan bijvoorbeeld worden gevormd door een koude vloeistof, zout, een kleurstof of dergelijke. De katheter bezit-op enige afstand van de injectie-opening een schematisch aangeduide detector 4, waarmee de 15 concentratie van de indicator in het bloed kan worden gemeten. Deze detector 4 wordt aangesloten op een ingang 5 van de beschreven inrichting. Het verkregen meetsignaal wordt hierbij versterkt door een versterker 6 en toegevoerd aan een eerste ingang 7 van de verwerkingseenheid 1.

20 Op deze wijze kan een zogenaamde dilutie-curve, welke het verloop van de concentratie in de tijd weergeeft, worden bepaald, waaruit op grond van de geïnjecteerde indi-catorhoeveelheid de stroomsterkte van het hart kan worden berekend. Er geldt namelijk 25 nu = fC(t) . Q (t) d t (1) waarin nu de geïnjecteerde indicatorhoeveelheid, C(t) het concentratieverloop en Q(t) de stroomsterkte van het hart is. Hieruit volgt dat rai Q(t) = -z- .

J C(t) dt 1 2 3 4 5 6 8301279

Uit onderzoekingen is gebleken, dat op deze wijze 2 geen nauwkeurige meetresultaten kunnen worden bereikt, aange 3 zien de pulserende stroomsterkte van het hart een fluctuerend 4 karakter heeft, in het bijzonder wanneer de patiënt wordt 5 beademd door een beademingsapparaat.

6

Ten einde de invloed van een variërende stroom sterkte te elimineren, wordt een tweede signaal gemeten, dat althans ongeveer evenredig is met de stroomsterkte van - 5 - het hart. Hiertoe wordt bijvoorbeeld met behulp van een in dezelfde katheter aangebrachte schematisch aangeduide detector 8 de druk in de nabijheid van de detector 4 gemeten. Het is echter ook mogelijk de stroomsnelheid van het bloed in de 5 nabijheid van de detector 4 te meten. Dit tweede signaal wordt toegevoerd aan een ingang 9 van de inrichting en na versterking door een versterker 10 aan een tweede ingang 11 van de verwerkingseenheid 1 geleverd. De verwerkingseenheid 1 legt gedurende de meting van het concentratieverloop de beide sig-10 nalen vast in een geheugen 12. Voor het bepalen van de gemiddelde stroomsterkte wordt het tweede signaal nu genormeerd naar het gemiddelde van het tweede signaal over een ademhaling. Uit de bovengenoemde vergelijking (1) volgt immers dat — Γ = Q / C(t) . —— dt

J Q

15 waaruit voor de gemiddelde stroomsterkte volgt m.

— * Q = ---- r q (t) /C(t) . —- dt J ü

Hieruit blijkt, dat het eerste signaal met het genormeerde tweede signaal kan worden gecorrigeerd, waardoor een betrouwbare bepaling van de gemiddelde stroomsterkte wordt verkregen.

20 In fig. 2 zijn ter toelichting enkele schematische diagrammen weergegeven. In fig. 2(a) is een theoretisch druk-verloop weergegeven, terwijl fig. 2(b) een bijbehorende dilu-tie-curve toont. Uit fig. 2(b) blijkt, dat de dilutie-curve inderdaad sterk wordt beïnvloed door een variërende stroom- 25 sterkte. In fig. 2(c) is de gecorrigeerde dilutie-curve af-gebeeld, welke is verkregen door het gemeten concentratieverloop te vermenigvuldigen met het genormeerde tweede signaal volgens de vergelijking Q(t)

Cf = C(t) . -33-Q

30 Als alternatief voor de correctie volgens fig. 2(c) kan het concentratieverloop worden gecorrigeerd volgens de 8301279 * - b - formule Q(t) t- = t Λ + - . (t - t „ ) fn n-1 — ' n n-1 «

Q

Hierbij wordt de tijdas van het concentratieverloop gecorrigeerd , hetgeen het voordeel heeft, dat de gecorrigeerde 5 dilutie-curve thans overeenkomt met een verwachte dilutie-curve, waardoor een nauwkeurige beschrijving door middel van gebruikelijke modelfuncties mogelijk is. De wijze, waarop het eerste signaal wordt gecorrigeerd met het genormeerde tweede signaal kan worden gekozen door middel van een bedienings-10 orgaan 13.

Als alternatief kan het tweede signaal worden genormeerd naar een bij één slagvolume van het hart behorende signaalwaarde van het tweede signaal. De waarde, waarmee het tweede signaal wordt genormeerd, kan eveneens door middel van 15 het bedieningsorgaan 13 worden gekozen.Uit de berekende stroom-sterkte en de genoemde signaalwaarde kan dan de evenredigheids-factor tussen het tweede signaal en de stroomsterkte worden berekend. De verwerkingseenheid 1 is nu in staat om de gemiddelde stroomsterkte per hartslag continu in de tijd te volgen, 20 zolang de omstandigheden zodanig blijven, dat de berekende evenredigheidsfactor geldt. Indien niet meer aan deze voorwaarde wordt voldaan, kan opnieuw een indicator in de bloedbaan van de patiënt worden geïnjecteerd en op de boven beschreven wijze de meting ter bepaling van de stroomsterkte worden 25 herhaald.

Opgemerkt wordt, dat alle meetresultaten op op zichzelf bekende wijze kunnen worden weergegeven op een geschikt weergeeforgaan 14.

De uitvinding is niet beperkt tot het in het voor-30 gaande beschreven uitvoeringsvoorbeeld, dat binnen het kader der uitvinding op verschillende manieren kan worden gevarieerd.

8301279 *

Claims

1. Werkwijze voor het bepalen van de stroomsterkte van het hart van een patiënt, waarbij een indicator in de vorm van een impuls in de bloedbaan van de patiënt wordt geïnjecteerd, terwijl in stromingsrichting gezien op een af-5 stand van de injectieplaats een eerste signaal, dat overeenkomt met het concentratieverloop van de indicator wordt gemeten, welk eerste signaal wordt toegevoerd aan een verwer-kingseenheid, die uit het eerste signaal en de geïnjecteerde indicatorhoeveelheid de stroomsterkte van het hart kan bere-10 kenen, met het kenmerk, dat in dezelfde bloedbaan in de nabijheid van de meetplaats van het eerste signaal een tweede signaal, dat althans ongeveer evenredig is met de stroomsterkte van het hart, wordt gemeten, waarbij de beide signalen in een geheugen worden vastgelegd, waarna het twee-15 de signaal wordt genormeerd naar een voorafbepaalde waarde van het tweede signaal, terwijl het eerste signaal wordt gecorrigeerd met behulp van het genormeerde tweede signaal, waarbij de verwerkingseenheid de stroomsterkte van het hart berekent uit het gecorrigeerde eerste signaal.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het eerste signaal met het genormeerde tweede signaal wordt vermenigvuldigd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de tijdas van het eerste signaal wordt ge- 25 transformeerd met behulp van het genormeerde tweede signaal.

4. Werkwijze volgens conclusie 1,2 of 3,met het kenmerk, dat het tweede signaal wordt genormeerd naar het gemiddelde van het tweede signaal over een ademhaling.

5. Werkwijze volgens conclusie 1,2 of 3, met het kenmerk, dat het tweede signaal wordt genormeerd naar een bij één slagvolume van het hart behorende signaal-waarde van het tweede signaal.

6. Werkwijze volgens conclusie 5,met het 35 kenmerk, dat met behulp van de berekende stroomsterkte en de genoemde, bij één slagvolume van het hart behorende signaalwaarde van het tweede signaal de evenredigheidscon-stante tussen het tweede signaal en de stroomsterkte wordt 8301279 ^ - 8 - berekend, waarna de verwerkingseenheid continu de stroomsterk-te bepaalt aan de hand van het tweede signaal.

7. Inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens één der voorgaande conclusies/ voorzien van een 5 verwerkingseenheid met een eerste ingang voor een eerste signaal, dat afhankelijk is van de concentratie van een indicator in de bloedbaan van een patiënt, met een besturings-uitgang voor het besturen van een injectieorgaan, waarmee een indicator in de bloedbaan van de patiënt kan worden ge-10 injecteerd, en met een rekenorgaan, dat uit het eerste signaal en de geïnjecteerde hoeveelheid de stroomsterkte van het hart kan berekenen, met het kenmerk, dat de verwerkingseenheid is voorzien van een tweede ingang voor een tweede signaal dat althans ongeveer evenredig is met de 15 stroomsterkte van het hart, en een geheugen voor het vastleggen van de beide signalen, waarbij het rekenorgaan het tweede signaal normeert naar een bepaalde waarde van het tweede signaal en het eerste signaal corrigeert met behulp van het genormeerde tweede signaal, terwijl het rekenorgaan 20 de stroomsterkte van het hart berekent uit het gecorrigeerde eerste signaal.

8. Inrichting volgens conclusie 7, m e t het k e n m e r k,dat een bediëningsorgaan is aangebracht, waarmee de waarde, waarmee het tweede signaal wordt genormeerd, 25 kan worden gekozen.

9. Inrichting volgens conclusie 7of8,geken-merkt door middelen voor het bepalen van de evenredig-heidsconstante tussen het tweede signaal en de stroomsterkte van het hart uit de berekende stroomsterkte. 8301279