DE10334807A1

DE10334807A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Blutdruck unter Verwendung eines Druckpulsnutzzyklus

Info

Publication number: DE10334807A1
Application number: DE10334807A
Authority: DE
Inventors: Robert Stanley Tampa Kulik
Original assignee: GE Medical Systems Information Technologies Inc
Current assignee: GE Medical Systems Information Technologies Inc
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2004-03-11
Also published as: JP4409878B2; CN1475191A; GB0317972D0; US6767328B2; GB2391632A; JP2004065974A; GB2391632B; US20040024323A1; CN100411581C

Abstract

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Verarbeitung oszillometrischer Blutdruckpulsdaten von einem Subjekt (100) offenbart. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren die Bestimmung einer Druckpulsperiode eines Herzzyklus des Subjekts und die Identifizierung einer Dauer eines innerhalb der Druckpulsperiode erfassten Druckpulses. Dann wird ein Nutzzyklus des Druckpulses bezüglich der Druckpulsperiode berechnet, wobei der berechnete Nutzzyklus zur Bestimmung ausgewählter Blutdruckparameter verwendet wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine nicht-invasive Blutdrucküberwachung und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Blutdruck unter Verwendung eines Druckpulsnutzzyklus.
Seit 1733, als Reverend Stephen Hales zum ersten Mal eine lange gerade Glasröhre in die Arterie eines Pferdes einführte, ist die direkte und invasive Messung des Blutdrucks das genaueste Verfahren zum Erhalten einer Blutdruckmessung. Zum Erhalten derartiger genauer Messungen wird ein Katheter operativ in die Arterie eines Patienten eingefügt und an den Messort geführt. Allerdings sind aufgrund des Risikos einer Infektion oder eines Blutverlusts (sowie hinsichtlich des Patientenkomforts und der Bequemlichkeit) nicht-invasive Messungen die üblichsten.
Von den verschiedenen heutzutage vorhandenen nicht-invasiven Blutdruckmessverfahren ist das üblichste das Abhorchverfahren, das auf der Fähigkeit des menschlichen Ohrs zur Erfassung und Unterscheidung von Geräuschen beruht. 1905 beschrieb Korotkoff als erster diese Abhorch- (das heißt, charakteristischen) Geräusche, die die Grundlage für das Abhorchverfahren bildeten. Bei diesem Verfahren wird eine mit Luft gefüllte Manschette um den Oberarm eines Patienten gewickelt und dann zum Verschließen der Brachialarterie aufgeblasen. Beim Luftablassen aus der Manschette wird ein Stethoskop über der Brachialarterie des Patienten platziert (distal zur Manschette). Der Arzt verwendet das Stethoskop zum Hören der Korotkoff-Geräusche, wenn sich die Manschette entleert. Beim allmählichen Nachlassen des zu sammengeschnürten Drucks kann der Beginn des Blutflusses gehört werden. Zu diesem Zeitpunkt wird der Druck auf einem Messgerät (in Millimetern Quecksilber) abgelesen, und als systolischer Druck bezeichnet. Der Druck wird dann weiter nachgelassen, bis die Geräusche des Flusses wieder aufhören, zu welchem Zeitpunkt der Druck wieder abgelesen wird. Diese Ablesung wird als diastolischer Druck bezeichnet.
Ein Nachteil des geräuscheabhängigen Abhorchverfahrens stammt von der Tatsache, dass manche Patienten stumme Geräusche als Folge eines Zustands zeigen, wie beispielsweise einer Hypotonie (Niedrigblutdruck), was die Erfassung der Messung schwierig macht. Außerdem gibt es die Möglichkeit eines Messfehlers aufgrund der Unterschiede der Hörschärfe und des Messverfahrens von Arzt zu Arzt. Des weiteren ist nicht qualifiziertes oder unerfahrenes Personal empfänglicher für Außengeräusche, Störungen oder eine inkonsistente Beurteilung der Korotkoff-Geräusche. In einem Versuch, die Reproduzierbarkeit zu erhöhen, haben einige automatische Einrichtungen das menschliche Ohr durch ein Mikrophon ersetzt.
Ein weiteres vorhandenes nicht-invasives Blutdruckmessverfahren ist das „oszillometrische" Verfahren, das auf einer Messung kleiner Druckoszillationen in einer verschließenden Manschette beruht, die vom arteriellen Druckpuls verursacht werden. Das oszillometrische Verfahren verwendet wie das Abhorchverfahren eine verschließende Manschette, die um den Oberarm angewendet wird. Anstelle der Verwendung von Mikrophonen oder Stethoskopen zum Hören charakteristischer Geräusche verwenden die oszillometrischen Einrichtungen jedoch Drucksignalpulse, die durch die Manschette aufgenommen werden, um den Blutdruck zu bestimmen. Diese Drucksignalpulse werden durch den pulsierenden Blutfluss durch die Brachialarterie zur Manschette übertragen. Die Signale wer den zur Bestimmung eines gemessenen mittleren arteriellen Drucks (MAP) analysiert, was als Punkt der maximalen Pulsamplitude identifiziert wird. Aus dieser Messung werden der systolische und der diastolische Blutdruck geschätzt.
Grundlegend wendet sich der Amplitudenansatz zum Identifizieren des MAP und Schätzen des systolischen und diastolischen Drucks an die nicht-lineare Beziehung zwischen der Arterienquerschnittsfläche und dem transmuralen Druck (dem Unterschied der Drücke innerhalb und außerhalb der Arterie), was primär an den Materialeigenschaften der Arterienwand liegt. Allerdings gibt es mehrere andere Faktoren, die die Amplitude des durch die Überwachungseinrichtung erfassten Pulses modifizieren können, die Änderungen der arteriellen Füllung, Materialeigenschaften von anderem Gewebe im Arm, das Manschettenmaterial und die Wicklung und pneumatische Systemeigenschaften einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind. Demnach soll ein alternatives Verfahren einer oszillometrischen Messung implementiert werden können, das die Komplexität der Messung von Pulsamplituden vermeidet.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehend beschriebenen und andere Nachteile des Standes der Technik werden durch ein Verfahren der Verarbeitung von oszillometrischen Blutdruckpulsdaten von einem Objekt gelöst oder vermindert. Bei einem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Verfahren die Bestimmung einer Druckpulsperiode eines Herzzyklus des Subjekts und die Identifizierung einer Dauer eines Druckpulses, der innerhalb der Druckpulsperiode erfasst wird. Dann wird ein Nutzzyklus des Druckpulses bezüglich der Druckpulsperiode berechnet, wobei der berechnete Nutzzyklus zur Bestimmung ausgewählter Blutdruckparameter verwendet wird.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung beinhaltet ein Verfahren zur Messung des Blutdrucks eines Subjekts das Aufblasen einer über einem Arm des Subjekts platzierten Manschette, wodurch eine Vielzahl von Druckpegeln darauf angewendet wird. Bei jedem Druckpegel werden Pulsdruckdaten, die durch Blutdruckpulse im Arm des Subjekts verursacht werden, erhalten, und aus den Pulsdruckdaten wird ein Nutzzyklus für eine Druckpulsperiode berechnet. Der Nutzzyklus wird dann zur Bestimmung ausgewählter Blutdruckparameter verwendet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst eine Vorrichtung zum Erhalten des Blutdrucks eines Subjekts eine aufblasbare und ablassbare Druckmanschette zur Platzierung um einen Arm des Subjekts. Eine Aufblasvorrichtung wird zum Aufblasen und Unter-Druck-Setzen der Druckmanschette verwendet, während eine Ablassvorrichtung wahlweise Druck aus der Manschette ablässt. Außerdem ist eine Druckerfassungseinrichtung mit der Manschette zur Erfassung von Druckpulsdaten verbunden, die durch Blutdruckpulse im Arm des Subjekts verursacht werden. Ein Mikroprozessor verarbeitet die Pulsdruckdaten durch die Bestimmung von Nutzzyklusinformationen für eine Druckpulsperiode an einem gegebenen Manschettendruckpegel. Die Nutzzyklusinformationen werden zur Bestimmung ausgewählter Blutdruckparameter verwendet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet ein Speicherträger einen maschinenlesbaren Computerprogrammcode zur Verarbeitung oszillometrischer Blutdruckpulsdaten, die von einem Subjekt genommen werden, sowie Anweisungen, um einen Computer zum Implementieren eines Verfahrens zu veranlassen. Das Verfahren umfasst ferner die Bestimmung einer Druckpulsperiode eines Herzzyklus des Subjekts und das Identifizieren einer Dauer eines Druckpulses, der innerhalb der Druckpulsperiode erfasst wird. Ein Nutzzyklus des Druckpulses wird hinsichtlich der Druckpulsperiode berechnet, wobei der berechnete Nutzzyklus zur Bestimmung ausgewählter Blutdruckparameter verwendet wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet ein Computerdatensignal einen Code zur Veranlassung eines Prozessors zum Implementieren eines Verfahrens zur Verarbeitung oszillometrischer Blutdruckpulsdaten von einem Subjekt. Das Verfahren umfasst ferner die Bestimmung einer Druckpulsperiode eines Herzzyklus des Subjekts und das Identifizieren einer Dauer eines innerhalb der Druckpulsperiode erfassten Druckpulses. Ein Nutzzyklus des Druckpulses wird bezüglich der Druckpulsperiode berechnet, wobei der berechnete Nutzzyklus zur Bestimmung ausgewählter Blutdruckparameter verwendet wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Es wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind:
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Beispiel-Blutdruckmessvorrichtung zur Ausübung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
2 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung herkömmlicher Oszillometriedaten, wie sie durch eine schrittweise Deflationsprozedur unter Verwendung der Vorrichtung aus 1 aufgenommen werden,
3 zeigt einen Manschettendruckprofilgraph, der einen aufgezeichneten Pulsdruck veranschaulicht, wie er sich entsprechend dem beaufschlagten Manschettendruck verändert, und somit den Nutzzyklus,
4 zeigt eine graphische Darstellung eines tatsächlichen Blutdrucks gegenüber einem sich verringernden Manschettendruck und
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erhalten einer Blutdruckmessung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine Beispiel-Blutdruckmessvorrichtung 10 zur Ausübung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei ein Arm 100 eines Menschen gezeigt ist, der eine herkömmliche flexible aufblasbare und auslassbare Manschette 101 zum Verschließen der Brachialarterie trägt, wenn die Manschette voll aufgeblasen ist. Wird Luft aus der Manschette 101 unter Verwendung eines Auslassventils 102 mit einem Auslass 103 abgelassen, wird die Arterienverschließung allmählich gelockert. Wie es nachstehend näher beschrieben ist, wird das Ablassen der Manschette 101 über das Auslassventil 102 durch einen Mikroprozessor 107 über eine Steuerleitung 116 gesteuert.
Ein Druckmesswandler 104 ist durch eine Rohrleitung 105 mit der Manschette 101 zur Erfassung des darin befindlichen Drucks verbunden. Ähnlich wie bei herkömmlichen oszillometrischen Verfahren werden Druckoszillationen in der Arterie durch Änderungen im Gegendruck der Manschette 101 erfasst, wobei die Druckoszillationen danach in entsprechende elektrische Signale durch den Messwandler 104 umgesetzt und über den Weg 106 dem Mikroprozessor 107 zur Verarbeitung zugeführt werden. Außerdem ist eine Druckluftquelle 109 über eine Rohrleitung 110 durch ein Einlassventil 110 und eine Rohrleitung 112 mit der Druckmanschette 101 verbunden. Das Einlassventil 110 wird durch eine Verbindung 113 vom Mikroprozessor 107 elektrisch gesteuert. Des weiteren ist das Einlassventil 102 durch eine Rohrleitung 114 über eine Zweigverbindung 115 mit der Rohrleitung 112 verbunden, die zur Manschette 101 führt.
Während des Betriebs der Blutdruckmessvorrichtung 10 ist Luft mit einem Druck von ungefähr (beispielsweise) 8-10 p.s.i. in der Druckluftquelle 109 verfügbar. Soll die Bestimmung eines Blutdrucks initiiert werden, gibt der Mikroprozessor 107 ein Signal über den Weg 113 zum Öffnen des Einlassventils 111 aus, wobei während dieser Zeit das Auslassventil 102 geschlossen ist. Luft von der Quelle 109 wird durch das Einlassventil 110 und die Rohrleitung 112 zum Aufblasen der Manschette 101 auf einen gewünschten Pegel geschickt, vorzugsweise über dem geschätzten systolischen Druck des Patienten. Der Mikroprozessor 107 antwortet auf ein Signal vom Weg 106 vom Druckwandler 104, das den Momentandruck in der Manschette 101 angibt, um das Aufblasen der Manschette 101 zu unterbrechen, wenn der Druck in der Manschette 101 einen vorbestimmten Wert über dem geschätzten systolischen Druck des Patienten erreicht. Diese Unterbrechung wird durch das Senden eines Signals über den Weg 113 bewirkt, das das Schließen des Einlassventils 111 anweist. Wurde das Einlassventil 111 geschlossen, kann die Blutdruckmessung durch den Beginn der Auslassroutine erhalten werden, während der das Auslassventil 102 unter Verwendung des Signals 116 vom Mikroprozessor 107 betätigt wird.
Die tatsächliche Messung des Blutdrucks (unter der Steuerung des Mikroprozessors 107 und des Auslassventils 102, erfasst vom Druckwandler 104) kann auf jede beliebige geeignete Art und Weise bewirkt werden, die dem Fachmann bekannt ist. Am Ende jedes Messzyklus kann das Auslassventil 102 erneut lange genug geöffnet werden, um den Manschettendruck über den Auslass 103 abzulassen. Danach wird das Aus lassventil 102 für den Beginn eines neuen Messzyklus geschlossen. Wie es zuvor beschrieben ist, wird bei der herkömmlichen oszillometrischen Blutdrucküberwachung die Verarbeitung der Signale vom Druckwandler 104 durch den Mikroprozessor 107 ausgeführt, um den MAP durch Identifizieren des Punkts der maximalen Pulsamplitude zu bestimmen. Typischerweise wird der Manschettenauslassvorgang in gleichen Dekrementen bewirkt, wie mit ungefähr 8 mm Hg pro Schritt.
2 zeigt einen Graph, der herkömmliche Oszillometriedaten veranschaulicht, wie sie durch eine schrittweise Auslassprozedur unter Verwendung der Vorrichtung 10 aus 1 erhalten werden. Wenn der Manschettendruck (durchgezogene Linie) von systolisch auf diastolisch verringert wird, verändert sich die Amplitude der Pulse (schattierte Balken, nicht der gleiche Maßstab) wie gezeigt, wobei die größten Impulse am MAP auftreten. Wie es auch bekannt ist, kann der Mikroprozessor 107 auch eine Programmierung zum Zurückweisen von Artefaktdaten oder zum Analysieren von Pulsflächenverhältnissen anstelle von Amplitudenverhältnissen implementieren. In jedem Fall ist es bei der Verwendung eines beliebigen bekannten Verfahrens zu bevorzugen, die Qualität der bei jedem Pegel erhaltenen Oszillationskomplexe zu bestimmen, so dass die Blutdruckbestimmung unter Verwendung tatsächlicher Blutdruckdaten und nicht von Artefakten durchgeführt wird.
Wie bis hierher beschrieben arbeitet die Blutdruckmessvorrichtung 10 (die die mit dem Mikroprozessor 107 verbundene Signalverarbeitungssoftware enthält) auf herkömmliche Weise. Allerdings ist es zum Adressieren der Schwierigkeiten mit den vorhandenen amplituden-basierten Verfahren, die sich aus solchen Faktoren wie Filterartefakten, Filterklemmung und Manschettendruckdrift ergeben, erwünscht, die Signalverarbeitungssoftware zur Anwendung eines neuen Ansatzes zu modifizieren. Daher ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Verfahren zum Schätzen von Blutdruck durch Analysieren der Druckpulsform und Bestimmung eines zugehörigen Nutzzyklus offenbart. Der Nutzzyklus des Druckpulses kann in Verbindung oder anstatt der Amplitudeninformationen bei der Bestimmung des Blutdrucks verwendet werden. Da der Nutzzyklus eine zeitliche Messung ist, wird diese Messung viel weniger von Faktoren beeinflusst, die eine herkömmliche Amplitudenmessung verunreinigen.
Während der oszillometrischen Blutdruckbestimmung wird die Arterie durch die Manschette 101 statischen Drücken unterworfen. Der transmurale Druck ist der Unterschied zwischen den Drücken innerhalb und außerhalb der Arterie. Da sich der Blutdruck während des Herzzyklus verändert, mit einer maximalen Spitze in der Systole und einer minimalen Spitze in der Diastole, verändert sich der transmurale Druck auch dementsprechend, da der Manschettendruck effektiv während dieser Zeit konstant bleibt. Daher ist bei Manschettendrücken über dem systolischen Druck des Patienten der transmurale Druck negativ während des gesamten Herzzyklus. Das heißt, der Außendruck ist größer als der Innendruck, was bedeutet, dass die Arterie voll kollabiert ist, und kein Blut hindurchfließt. Die aufgezeichneten Impulse haben daher eine sehr kleine Amplitude und eine kurze Dauer bezüglich der gesamten Pulsperiode.
Bei Manschettendrücken zwischen dem systolischen und dem diastolischen Druck des Patienten alterniert der transmurale Druck zwischen positiv und negativ. Ist er positiv, erweitert sich die Arterie, wenn der Blutdruck den Verschließungsdruck überschreitet, wodurch ein stärkerer aufzuzeichnender Puls verursacht wird. Ist er negativ, kollabiert die Arterie, wobei während dieser Zeit keine Impulsform über dem stabilen Manschettendruckpegel unterschieden werden kann. Daher kann ein aufgezeichneter Druckpuls in eine Zeit, während der Blut fließt (das heißt, positiver transmuraler Druck) und eine Zeit partitioniert werden, während der die Arterie kollabiert ist (das heißt, negativer transmuraler Druck). Die relative Dauer der erstgenannten Zeit hinsichtlich der gesamten Pulsperiode ist der Nutzzyklus, der von kleinen Werten bei Manschettendrücken nahe dem systolischen Druck auf ungefähr 100 bei Drücken nahe dem diastolischen Druck variiert.
In 3 ist ein Manschettendruckprofilgraph gezeigt, der einen aufgezeichneten Pulsdruck veranschaulicht, wie er sich entsprechend dem angewendeten Manschettendruck verändert. Insbesondere sind ausgewählte individuelle Pulsformen isoliert und vergrößert, wie es im rechten Abschnitt der Figur zu sehen ist. In einer ausgewählten Region 202 enthält eine am systolischen Druck bestimmte Pulsperiode eine relativ kurze Pulsdauer und einen relativ langen flachen Abschnitt. Dementsprechend ist der Nutzzyklus ziemlich lang (der als die Dauer des Pulses geteilt durch die Pulsperiode definiert ist). Wird der angelegte Manschettendruck weniger (ausgewählte Region 204), wird hinsichtlich der gesamten Pulsperiode die Pulsdauer länger und der flache Abschnitt kürzer. Das heißt, es erhöht sich der Nutzzyklus. Dann wird am diastolischen Druck (ausgewählte Region 206) die gesamte Pulsperiode vom Puls umfasst, ohne flachen Abschnitt. Das heißt, der Nutzzyklus beträgt dann 100%.
Ist der Nutzzyklus für jeden Druckpuls eines gegebenen Manschettendrucks bestimmt, können die Daten dann zum Identifizieren der Blutdruckschlüsselparameter verwendet werden. Ein möglicher Ansatz besteht in der Anwendung einfacher numerischer Schwellenwerte bei Nutzzyklen und dem Interpolieren bei Bedarf. Beispielsweise kann der diastolische Manschettendruck als Manschettendruck charakterisiert werden, bei dem der Nutzzyklus 100 wird. Andere Ansätze sind aber auch denkbar, wie die Verwendung der Änderungsrate des Nutzzyklus mit dem Manschettendruck beim Identifizieren der Blutdruckparameter. Ungeachtet der Art und Weise, wie die Parameter definiert werden, ist die Verwendung des Nutzzyklus zeitabhängig und muss nicht von der Pulssignalamplitude abhängen. 4 zeigt einen Graphen des tatsächlichen Blutdrucks gegenüber dem sich verringernden Manschettendruck. Wie es ersichtlich ist, dauert der Abschnitt des Pulskomplexes, der den Manschettendruck überschreitet (schattierte Flächen) mit der Reduzierung des Manschettendrucks länger.
Werden die von der Vorrichtung 10 erfassten Pulsdaten auf andere Weise wie den herkömmlichen Verfahren analysiert, wird eine entsprechende Anpassung der vom Mikroprozessor 107 verwendeten Software implementiert. Das heißt, die gespeicherten digitalen Pulsdaten werden zur Unterscheidung zwischen dem Pulsabschnitt und dem flachen Abschnitt der Pulsperiode analysiert. Dazu kann ein Kurvenanpassungs- oder Vorlagenzusammenpassungsalgorithmus zum Vergleichen der Pulsdaten mit einem charakteristischen Blutdruckpuls verwendet werden. Ein Beispiel eines geeigneten nicht-linearen Kurvenanpassungsalgorithmus ist das Levenberg-Marquardt-Verfahren, das dem Fachmann bekannt ist. Der Levenberg-Marquardt-Algorithmus stellt eine effektive und populäre Möglichkeit zum Lösen von Problemen mit nicht-linearen kleinsten Quadraten dar. Softwareprodukte, die die Levenberg-Marquardt-Routine unterstützen, umfassen unter anderem IMSL, MATLAB, ODRPACK und PROC NLP.
5 zeigt schließlich ein Ablaufdiagramm eines Beispielverfahrens 300 zum Messen des Blutdrucks eines Patienten über die vorstehend beschriebene Pulsdaten-Nutzzyklus-Analyse. Beginnend in Block 302 wird eine um den Arm des Subjekts platzierte Manschette auf einen Druck aufgeblasen, der einen geschätzten systolischen Druck des Patienten überschreitet. Ist die Manschette aufgeblasen, geht das Verfahren 300 zu Block 304 über, wo zuerst die Pulsdruckdaten erfasst werden. Die Daten werden dann im Block 306 auf Nutzzyklusinformationen auf die vorstehend beschriebene Art und Weise analysiert. Im Entscheidungsblock 308 wird bestimmt, ob der Nutzzyklus für die aktuelle Pulsperiode größer als Null aber kleiner als ein bestimmter Prozentsatz (der mit x% angegeben ist) ist. Dieser bestimmte Prozentsatz kann durch empirische Mittel oder auf andere Weise zur Wiedergabe eines Nutzzyklus bestimmt werden, der den systolischen Druck darstellt. Ist die Antwort im Entscheidungsblock „Nein", überschreitet der Manschettendruck den systolischen Druck, und der Manschettendruck wird um ein bestimmtes Inkrement in Block 310 verringert, und das Verfahren 300 kehrt zu Block 304 für eine weitere Puldatenerfassung zurück.
Diese Rückkehrschleife wird solange fortgesetzt (während der Manschettendruck kontinuierlich inkremental verringert wird), bis der bestimmte Nutzzyklus endgültig im im Block 308 bestimmten Bereich liegt. Ist die Antwort im Entscheidungsblock 308 „Ja", wird der Manschettendruck an diesem Punkt (in Block 312) als systolischer Druck des Patienten registriert. Das Verfahren 300 geht dann zu Block 314 über, wo der Manschettendruck weiter verringert wird. Die Pulsdruckdaten werden im Block 316 erfasst und im Block 318 analysiert, wie im Fall der Bestimmung des systolischen Drucks. Dann wird im Entscheidungsblock 320 bestimmt, ob sich der Nutzzyklus innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von 50% (beispielsweise 50% ± 10%) befindet, wodurch die Errichtung eines MAP angegeben wird. Wenn nicht, wird der Manschettendruck im Block 322 verringert, und das Verfahren 300 kehrt zu Block 316 für eine weitere Datenerfassung zurück.
Ist die Antwort im Entscheidungsblock 320 eine Bestätigung, wird der aktuelle Manschettendruck in Block 323 als der MAP vermerkt, und das Verfahren 300 geht dann zum endgültigen Unterprozess der Bestimmung des diastolischen Drucks über. Wieder einmal wird der Manschettendruck in Block 324 weiter verringert, und die Druckpulsdaten werden jeweils in den Blöcken 326 und 328 erfasst und analysiert. Die Anfrage im Entscheidungsblock 330 bezieht sich darauf, ob der Nutzzyklus immer noch geringer als ungefähr 100 ist. Wenn ja, wurde der diastolische Druck durch die Verringerung des Manschettendrucks noch nicht erreicht. Der Druck wird dementsprechend im Block 332 verringert, und das Verfahren macht eine Schleife zurück zu Block 324. Schließlich ist der Pulsnutzzyklus gleich ungefähr 100%, zu welchem Zeitpunkt der Manschettendruck als diastolischer Druck vermerkt wird.
Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel müssen bei der Bestimmung der Blutdruckparameter keine Amplitudendaten direkt berücksichtigt werden. Allerdings kann es Situationen geben, in denen der Nutzzyklusansatz in Kombination mit dem Amplitudenansatz verwendet wird. Ist beispielsweise kein Ansatzschätzwert des systolischen Drucks eines Patienten verfügbar, von welcher Einstellung aus ein anfänglicher Aufpumpvolldruck ermittelt wird, kann ein amplitudenbasierter Ansatz zum teilweisen Neuaufpumpen über diese Bestimmung verwendet werden (beispielsweise hat der Patient Bluthochdruck). In diesem Fall würde der Nutzzyklusansatz eine schnellere Bestimmung des neu aufzupumpenden Volldrucks liefern.
Obwohl das Verfahren aus 5 in Verbindung mit der Vorrichtung aus 1 verwendet werden kann, wird verstanden, dass das Verfahren auch auf breitem Gebiet der oszillometrischen Einrichtungen angewendet werden kann. Beispielsweise kann anstelle einer schrittweisen Auslasseinrichtung zur Bereitstellung diskreter Manschettendruckpegel für einen kurzen Zeitabschnitt eine lineare Auslasseinrichtung verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil des Nutzzyklusansatzes besteht darin, dass der Messvorgang derart umgekehrt werden kann, dass der Manschettendruck allmählich von einer lockeren Umschließung des Patientenarms erhöht wird, bis der diastolische Druck zu Beginn erfasst wird. Der Druck wird dann erhöht, bis der MAP erfasst wird, und dann weiter erhöht, bis schließlich der systolische Druck erfasst wird. Wurde der systolische Druck erfasst, muss kein weiterer Druck beaufschlagt werden, wodurch die Möglichkeiten für Patientenunbequemlich- keiten verringert werden.
Die Erfindung kann in der Form computer- oder steuereinrichtungsimplementierter Prozesse und Vorrichtungen zur Ausübung dieser Prozesse ausgebildet sein. Die Erfindung kann auch in der Form eines Computerprogrammcodes mit Anweisungen ausgebildet sein, die in greifbaren Trägern, wie Disketten, CD-Roms, Festplatten oder anderen computerlesbaren Speicherträgern vorhanden sind, wobei beim Laden des Computerprogrammcodes in einen Computer oder eine Steuereinrichtung und deren Ausführung der Computer zu einer Vorrichtung zur Ausübung der Erfindung wird. Die Erfindung kann beispielsweise auch in der Form eines Computerprogrammcodes oder Signals ausgebildet sein, ob nun auf einen Speicherträger gespeichert, in einen Computer oder eine Steuereinrichtung geladen und/oder von dieser ausgeführt oder über ein Übertragungsmedium übertragen, wie über eine elektrische Leitung oder ein Kabel, Glasfaser oder elektromagnetische Strahlung, wobei beim Laden des Computerprogrammcodes in einen Computer und dessen Ausführung der Computer zu einer Vorrichtung zur Ausübung der Erfindung wird. Bei der Implementierung auf einem Universalcomputer konfigurieren die Computerprogrammcodesegmente den Mikroprozessor zur Erzeugung spezifischer Logikschaltungen.
Obwohl die Erfindung bezüglich eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, erkennt der Fachmann verschiedene Änderungen und Äquivalente für Komponenten der Erfindung, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen der Lehre der Erfindung ausgeführt werden, um eine Anpassung an eine bestimmte Situation oder ein Material zu erreichen, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf das offenbarte bestimmte Ausführungsbeispiel beschränkt sein, sondern alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Vorstehend ist ein Verfahren (300) zur Verarbeitung oszillometrischer Blutdruckpulsdaten von einem Subjekt offenbart. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren (300) die Bestimmung einer Druckpulsperiode eines Herzzyklus des Subjekts und die Identifizierung einer Dauer eines innerhalb der Druckpulsperiode erfassten Druckpulses. Dann wird ein Nutzzyklus des Druckpulses bezüglich der Druckpulsperiode berechnet, wobei der berechnete Nutzzyklus zur Bestimmung ausgewählter Blutdruckparameter verwendet wird.

Claims

Verfahren (300) zur Verarbeitung oszillometrischer Blutdruckpulsdaten von einem Subjekt, mit den Schritten Bestimmen einer Druckpulsperiode eines Herzzyklus des Subjekts, Identifizieren einer Dauer eines innerhalb der Druckpulsperiode erfassten Druckpulses und Berechnen eines Nutzzyklus des Druckpulses bezüglich der Druckpulsperiode, wobei der berechnete Nutzzyklus zur Bestimmung ausge- wählter Blutdruckparameter verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1., wobei das Identifizieren einer Dauer eines Druckpulses innerhalb der Druckpulsperiode über eine Vielzahl von Manschettendruckpegeln wiederholt wird, mit denen das Subjekt beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit dem Schritt Identifizieren eines systolischen Drucks (312), wenn sich der Nutzzyklus zwischen Null und einem ersten festgelegten Prozentsatz befindet.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit dem Schritt Identifizieren eines diastolischen Drucks (334), wenn der Nutzzyklus ungefähr 100 ist.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit dem Schritt Identifizieren eines mittleren arteriellen Drucks (MAP) (323), wenn der Nutzzyklus ungefähr 50% plus oder minus eines zweiten festgelegten Prozentsatzes ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren einer Dauer eines Druckpulses innerhalb der Druckpulsperiode die Anwendung eines Kurvenanpassungsalgorithmus bei den Druckpulsdaten (306), (318), (328) umfasst, wodurch ein Pulsabschnitt der Pulsperiode und ein flacher Abschnitt der Pulsperiode bestimmt werden.
Verfahren zum Messen des Blutdrucks eines Subjekts, mit den Schritten Aufblasen einer Manschette (101), die über einem Arm (100) des Subjekts platziert ist, wodurch eine Vielzahl von Druckpegeln am Arm beaufschlagt werden (302), Erhalten von Pulsdruckdaten (304), (316), (326) an jedem Druckpegel, die durch Blutdruckpulse im Arm (100) des Subjekts verursacht werden, und Berechnen eines Nutzzyklus für eine Druckpulsperiode aus den Pulsdruckdaten, wobei der Nutzzyklus zur Bestimmung ausgewählter Blutdruckparameter verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner mit den Schritten Identifizieren eines systolischen Drucks (312), wenn der Nutzzyklus zwischen Null und einem ersten festgelegten Prozentsatz liegt, Identifizieren eines diastolischen Drucks (334), wenn der Nutzzyklus ungefähr 100 ist, und Identifizieren eines mittleren arteriellen Drucks (MAP)(332), wenn der Nutzzyklus ungefähr 50% plus oder minus einem zweiten festgelegten Prozentsatz ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Berechnung eines Nutzzyklus aus den Pulsdruckdaten das Identifizieren einer Dauer eines Druckpulses innerhalb einer Druckpulsperiode eines Herzzyklus des Subjekts durch Anwendung eines Kurven anpassungsalgorithmus bei den Druckpulsdaten (306), (318), (328) umfasst, wodurch ein Pulsabschnitt der Pulsperiode und ein flacher Abschnitt der Pulsperiode bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Manschette (101) zu Beginn auf einen Manschettendruck größer als den geschätzten systolischen Druck des Subjekts (302) aufgeblasen wird, der Manschettendruck allmählich verringert wird (310), bis der systolische Druck identifiziert wird (312), der Manschettendruck weiter allmählich verringert wird (332), bis der MAP identifiziert wird (324), und der Manschettendruck weiter allmählich verringert wird (334), bis der diastolische Druck identifiziert wird (334).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Manschette (101) zu Beginn auf einen Manschettendruck aufgeblasen wird,. der geringer als der geschätzte diastolische Druck des Subjekts ist, der Manschettendruck allmählich erhöht wird, bis der diastolische Druck identifiziert wird, der Manschettendruck allmählich weiter erhöht wird, bis der MAP identifiziert wird, und der Manschettendruck allmählich weiter erhöht wird, bis der systolische Druck identifiziert wird.
Vorrichtung (10) zum Erhalten des Blutdrucks eines Subjekts, mit einer aufblasbaren und auslassbaren Druckmanschette (101) zur Platzierung um einen Arm (100) des Subjekts, einer Aufblasvorrichtung (109), (111) zum Aufblasen und Unter-Druck-Setzen der Druckmanschette (101), einer Auslassvorrichtung (102) zum wahlweisen Ablassen des Drucks aus der Manschette (101), einer Druckerfassungseinrichtung (104), die mit der Manschette (101) verbunden ist, zum Erfassen von Pulsdruckdaten, die durch Blutdruckpulse im Arm (100) des Subjekts verursacht werden, und einem Mikroprozessor (107) zur Verarbeitung der Pulsdruckdaten durch Bestimmung von Nutzzyklusinformationen für eine Druckpulsperiode an einem gegebenen Manschettendruckpegel, wobei die Nutzzyklusinformationen zur Bestimmung ausgewählter Blutdruckparameter verwendet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Mikroprozessor (107) die Nutzzyklusinformationen über eine Vielzahl von Manschettendruckpegeln bestimmt, mit denen das Subjekt beaufschlagt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Mikroprozessor (107) einen systolischen Druck identifiziert, wenn der Nutzzyklus zwischen Null und einem ersten festgelegten Prozentsatz liegt, der Mikroprozessor (107) ferner einen diastolischen Druck identifiziert, wenn der Nutzzyklus ungefähr 100 ist, und der Mikroprozessor (107) ferner einen mittleren arteriellen Druck (MAP) identifiziert, wenn der Nutzzyklus ungefähr 50% plus oder minus einem zweiten festgelegten Prozentsatz ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Mikroprozessor (107) eine Dauer eines Druckpulses innerhalb der Druckpulsperiode durch die Anwendung eines Kurvenanpassungsalgorithmus bei den Druckpulsdaten identifiziert, wodurch ein Pulsabschnitt der Pulsperiode und ein flacher Abschnitt der Pulsperiode bestimmt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Kurvenanpassungsalgorithmus ein Levenberg-Marquardt-Algorithmus ist.
Speicherträger mit einem maschinenlesbaren Computerprogrammcode zur Verarbeitung oszillometrischer Blutdruckpulsdaten von einem Subjekt und Anweisungen zum Veranlassen eines Computers zum Implementieren eines Verfahrens (300), wobei das Verfahren (300) die Schritte umfasst Bestimmen einer Druckpulsperiode eines Herzzyklus des Subjekts, Identifizieren einer Dauer eines innerhalb der Druckpulsperiode erfassten Druckpulses und Berechnen eines Nutzzyklus des Druckpulses bezüglich der Druckpulsperiode, wobei der berechnete Nutzzyklus zur Bestimmung ausgewählter Blutdruckparameter verwendet wird.
Speicherträger nach Anspruch 17, wobei das Identifizieren einer Dauer eines Druckpulses innerhalb der Druckpulsperiode über eine Vielzahl von Manschettendruckpegeln wiederholt wird, mit denen das Subjekt beaufschlagt wird.
Speicherträger nach Anspruch 18, wobei das Verfahren (300) ferner den Schritt umfasst Identifizieren eines systolischen Drucks (312), wenn sich der Nutzzyklus zwischen Null und einem ersten festgelegten Prozentsatz befindet, und Identifizieren eines diastolischen Drucks (334), wenn der Nutzzyklus ungefähr 100% ist.
Speicherträger nach Anspruch 19, wobei das Verfahren (300) ferner den Schritt umfasst Identifizieren eines mittleren arteriellen Drucks (MAP) (324), wenn der Nutzzyklus ungefähr 50% plus oder minus eines zweiten festgelegten Prozentsatzes ist.
Speicherträger nach Anspruch 17, wobei das Identifizieren einer Dauer eines Druckpulses innerhalb der Druckpulsperiode die Anwendung eines Kurvenanpassungsalgorithmus bei den Druckpulsdaten (306), (318), (328) umfasst, wodurch ein Pulsabschnitt der Pulsperiode und ein flacher Abschnitt der Pulsperiode bestimmt werden.
Computerdatensignal mit einem Code zum Veranlassen eines Prozessors zum Implementieren eines Verfahrens (300) zur Verarbeitung oszillometrischer Blutdruckpulsdaten von einem Subjekt, wobei das Verfahren (300) die Schritte umfasst Bestimmen einer Druckpulsperiode eines Herzzyklus des Subjekts, Identifizieren einer Dauer eines innerhalb der Druckpulsperiode erfassten Druckpulses und Berechnen eines Nutzzyklus des Druckpulses bezüglich der Druckpulsperiode, wobei der berechnete Nutzzyklus zur Bestimmung ausgewählter Blutdruckparameter verwendet wird.
Computerdatensignal nach Anspruch 22, wobei die Identifizierung einer Dauer eines Druckpulses innerhalb der Druckpulsperiode über eine Vielzahl von Manschettendruckpegeln wiederholt wird, die bei dem Subjekt angewendet werden.
Computerdatensignal nach Anspruch 23, wobei das Verfahren (300) ferner die Schritte umfasst Identifizieren eines systolischen Drucks (312), wenn der Nutzzyklus zwischen Null und einem ersten festgelegten Prozentsatz liegt, und Identifizieren eines diastolischen Drucks (334), wenn der Nutzzyklus ungefähr 100 ist.
Computerdatensignal nach Anspruch 24, wobei das Verfahren (300) den weiteren Schritt umfasst Identifizieren eines mittleren arteriellen Drucks (MAP) (324), wenn der Nutzzyklus ungefähr 50% plus oder minus einem zweiten festgelegten Prozentsatz ist.
Computerdatensignal nach Anspruch 17, wobei die Identifizierung einer Dauer eines Druckpulses innerhalb der Druckpulsperiode die Anwendung eines Kurvenanpassungsalgorithmus bei den Druckpulsdaten umfasst (306), (318), (328), wodurch ein Pulsabschnitt der Pulsperiode und ein flacher Abschnitt der Pulsperiode bestimmt werden.