DE69028538T2

DE69028538T2 - Messvorrichtung für die blutströmungsgeschwindigkeit und des flussvolumens in der aorta

Info

Publication number: DE69028538T2
Application number: DE69028538T
Authority: DE
Inventors: Mitsuei Tomita
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-06-19
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2010-06-20
Also published as: US5301675A; EP0487726B1; DE69028538D1; JP2877951B2; EP0487726A4; WO1991019451A1; EP0487726A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen einer Blutströmungsgeschwindigkeit, insbesondere einer Vorrichtung zum Nachweisen eines Vorbeilaufens einer Impulswelle an einer um einen Oberarm gelegten Manschette, um basierend auf diesem Nachweisergebnis eine Blutstromgeschwindigkeit der Aorta zu erhalten.
Für die Diagnose von Kreislauferkrankungen ist es zweckmäßig, die Blutströmungsgeschwindigkeit der Aorta und den dazugehörigen Blutströmungsdurchsatz zusätzlich zur Aufnahme eines Elektrokardiogramms, der Blutstrommessung, der Pulswellenanalyse usw. zu messen. Ein Verfahren, welches üblicherweise zum Messen der Blutströmungsgeschwindigkeit und des Blutströmungsdurchsatzes von Aorten verwendet wurde, ist das Blutgefäß-Katheter-Meßverfahren, bei dem in eine Aorta ein Katheter eingeführt wird. Bei diesem Verfahren ist ein Paar Druckfühler mit vorbestimmtem Abstand am führenden Ende des Katheters angeordnet. Der Katheter wird unter Beobachtung mittels Röntgenstrahlen soweit eingeführt, bis er eine Aorta erreicht, um Puiswellen in Form einer Druckänderung von beiden Druckfühlern zu erfassen, wodurch eine Blutströmungsgeschwindigkeit der Aorta anhand einer Phasendifferenz der nachgewiesenen Pulswellen ermittelt wird. Ein Blutströmungsdurchsatz ist gegeben durch Multiplikation einer wirksamen Blutströmungsquerschnittsfläche der Aorta mit der Blutströmungsgeschwindigkeit. Bei einem anderen in der Praxis eingesetzten Verfahren wird aus dem führenden Ende des Katheters ein Reagens abgesondert, um eine Lungen-Zirkulationszeit des Reagens zu messen, wodurch ein gemitteltes Hubvolumen pro Minute gegeben ist.
Alierdings sind diese invasiven Blutgefäß-Kathether-Meßverfahren aufgrund des Einführens eines Katheters in eine Aorta aufwendig, was in unvorteilhafter Weise die Patienten physisch und geistig stark belastet. Ein zusätzliches Problem besteht darin, daß die Meßvorrichtung entsprechend teuer und zur Durchführung der Messung nicht einfach zu handhaben ist, so daß eine spezielle Ausbildung erforderlich ist. Ein weiteres Problem des Verfahrens, bei dem ein Reagens ausgestoßen wird, besteht in einer Belastung der Patienten durch das ausgestoßene Reagensmittel.
Aus der Druckschrfft US-A-3,920,004 ist ein eine Einrichtung zur nichtinvasiven Messung der Blutströmungsrate bekannt.
Diese bekannte Einrichtung enthält eine Volumenmeßeinrichtung, die an einem speziellen Teil eines menschlichen Körpers angebracht wird, um Anderungen des die Einrichtung durchströmenden Blutströmungsvolumens zu messen, außerdem eine Druckmeßvorrichtung, die ebenfalls an dem speziellen Körperteil mit einem vorbestimmten Abstand von der Volumenmeßeinrichtung angebracht wird. Wandler setzen die ermittelten Volumen- und Druckwerte in elektrische Signale um, die zu einer geeigneten Aufzeichnungseinrichtung gesendet werden, wodurch solche aufgezeichneten Werte als Funktionen der Zeit dazu benutzt werden können, die Blutströmungsrate zu bestimmen. Insbesondere enthält diese Einrichtung einen vorderen Sensor zum Nachweisen der vorderen Pulswelle an einem ersten Punkt einer Arterie, einen hinteren Sensor zum Nachweisen einer hinteren Pulswelle an einem zweiten Punkt auf der Arterie, wobei der erste und der zweite Punkt mit Abstand voneinander angeordnet sind, so daß der hintere Sensor den hinteren Impuls nach einer Zeitverzögerung erfaßt.
Außerdem enthält die bekannte Einrichtung eine Berechnungseinrichtung zum Dividieren des Abstands durch eine Verzögerungszeit, um dadurch einen Quotienten zu bilden und den Quotienten als Blutströmungsgeschwindigkeit auszugeben.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Messen der Blutströmungsgeschwindigkeit einer Aorta mit Hilfe eines nicht-invasiven und einfachen Verfahrens.
Gelöst wird dieses Ziel gemäß der Erfmdung durch eine Vorrichtung zum Messen einer Blutströmungsgeschwindigkeit in einem lebenden Körper nach dem unabhängigen Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 6 zeigen weitere Ausgestaltungen des Gegenstandes des unabhängigen Anspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen einer Blutströmungsgeschwindigkeit in einer Aorta, umfassend:
eine Manschette mit drei Taschen, nämlich einer Blutstromsperrtasche zum Absperren des Blutstroms eines Oberarms, einer vorderen Nachweistasche zum Nachweisen einer Pulswelle, die sich auf die Blutstromsperrtasche zu bewegt, und eine hintere Nachweistasche zum Nachweisen einer Impulswelle, die an der Blutstromsperrtasche vorbeigelaufen ist;
eine Drucksteuereinrichtung zum Halten eines Referenz-Innendrucks der Blutstromsperrtasche und der jeweiligen Nachweistaschen auf einen systolischen Druck SP;
einen vorderen Sensor zum Nachweisen einer in der vorderen Nachweistasche erzeugten Druckänderung als vordere Pulswelle;
einen hinteren Sensor zum Nachweisen einer in der hinteren Nachweistasche mit einer Zeitverzögerung SPdt nach einer Erfassung der vorderen Puiswelle erzeugten Druckänderung als hintere Pulswelle;
eine Berechnungseinrichtung zum Dividieren eines Abstands L zwischen vorderer Nachweistasche und hinterer Nachweistasche durch die Verzögerungszeit SPdt, um einen Quotienten zu bilden und um den Quotienten auszugeben als Blutströmungsgeschwindigkeit VH einer Aorta in einer Zeitspanne hohen Drucks.
In der Vorrichtung ist außerdem eine Einrichtung vorgesehen, um einen systolischen Druck SP, einen diastolischen druck DP und einen Dicrotic- Kerben-Druck DNP zu erhalten, einen Koeffizienten R anhand einer Gleichung R = (SP-DP)/(DNP-DP) zu berechnen, einen Quotienten zu berechnen durch Dividieren der Blutströmungsgeschwindigkeit VH in der Zeitspanne hohen Drucks durch den Koeffizienten R, und zum Ausgeben des Koeffizienten als eine Blutströmungsgeschwindigkeit VL in der Aorta in einer Zeitspanne niedrigen Drucks.
Die Erfmdung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Messen einer Blutströmungsgeschwindigkeit in einer Aorta, umfassend:
eine Manschette mit drei Taschen, nämlich einer Blutstromsperrtasche zum Absperren eines Blutstroms in einem Oberarm, einer vorderen Nachweistasche zum Nachweisen einer sich auf die Blutstromsperrtasche zu bewegenden Puiswelle, und eine hintere Nachweistasche zum Nachweisen einer Pulswelle, die an der Blutstromsperrtasche vorbeigegangen ist;
einen vorderen Sensor zum Nachweisen einer in der vorderen Nachweistasche erfolgten Druckänderung als vordere Pulswelle;
einen hinteren Sensor zum Nachweisen einer in der hinteren Nachweistasche mit einer Zeitverzögerung dt nach der Erfassungszeit der vorderen Pulswelle erzeugten Druckänderung als eine hintere Pulswelle;
eine Drucksteuereinrichtung zum allmählichen Verringern eines Referenz-Innendrucks der Blutstromsperrtasche und der jeweiligen Nachweistaschen, ausgehend von einem ausreichend hohen Druck, um einen Blutstrom abzusperren, wobei der Referenz-Innendruck als ein Druck SP gehalten wird, wenn der hintere Sensor zum ersten Mal eine hintere Pulswelle erkennt; und
eine Einrichtung, die, während die Drucksteuereinrichtung den Referenz- Innendruck auf dem Druck SP hält, eine Verzögerungszeit SPdt der hinteren Puiswelle in bezug auf die vordere Pulswelle ermittelt, einen Quotienten berechnet durch Dividieren eines Abstands L zwischen der vorderen Nachweistasche und der hinteren Nachweistasche durch die Verzögerungszeit SPdt, und zum Ausgeben des Koeffizienten als Blutströmungsgeschwindigkeit VH der Aorta in einer Zeitspanne hohen Drucks.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zum Messen einer Blutströmungsgeschwindigkeit in einer Aorta, umfassend:
eme Manschette mit drei Taschen, nämlich einer Blutstromsperrtasche zum Absperren eines Blutstroms eines Oberarms, einer vorderen Nachweistasche zum Nachweisen einer sich auf die Blutstromsperrtasche zu bewegenden Puiswelle, und eine hintere Nachweistasche zum Nachweisen einer Puiswelle, die an der Blutstromsperrtasche vorbeigegangen ist;
einen vorderen Sensor zum Nachweisen einer in der vorderen Nachweistasche erfolgten Druckänderung als vordere Pulswelle;
einen hinteren Sensor zum Nachweisen einer in der hinteren Nachweistasche mit einer Zeitverzögerung dt gegenüber der Zeit der Erfassung der vorderen Pulswelle erzeugten Druckänderung als hintere Pulswelle;
eine Übereinstimmungs-Beurteilungseinrichtung zum Verzögern der vorderen Pulswelle um die Verzögerungszeit dt und zum Überlagern der vorderen Pulswelle mit der hinteren Pulswelle, um zu beurteilen, ob die unteren Teile der beiden Pulswellen miteinander bei voreingestellter Genauigkeit übereinstimmen oder nicht;
eine Drucksteuereinrichtung zum allmählichen Verringern eines Referenz-Innendrucks der Blutstromsperrtasche und der jeweiligen Nachweistaschen, ausgehend von einem ausreichend hohen Druck zum Sperren eines Blutstroms, zum Halten des Referenz-Innendrucks als einen Druck SP während einer ersten Zeitspanne, wenn der hintere Sensor zum ersten Mal eine hintere Pulswelle nachweist, zum allmählichen Verringern des Referenz-Innendrucks, nachdem die erste Zeitspanne vorüber ist und zum Halten des Referenz-Innendrucks als einen Druck DP während einer zweiten Zeitspanne, wenn die Übereinstimmungs Beurteilungseinrichtung Übereinstimmung ergibt;
eine Einrichtung zum Ermitteln einer Verzögerungszeit SPdt der hinteren Pulswelle gegenüber der ersten Pulswelle in der ersten Zeitspanne, zum Dividieren eines Abstands L zwischen der vorderen Nachweistasche und der hinteren Nachweistasche durch die Verzögerungszeit Spdt, um einen Quotienten zu berechnen, und zum Ausgeben des Quotienten als Blutströmungsgeschwindigkeit VH der Aorta in einer Zeitspanne hohen Drucks;
und eine Einrichtung zum Erkennen einer hinteren Impulswelle, die von dem hinteren Sensor in der zweiten Zeitspanne nachgewiesen wurde, als angenäherte Aortenwelle in der Nähe des Herzens zum Erhalten eines systolischen Drucks SP, eines diastolischen Drucks DP und eines dicrotischen Knotendrucks DNP anhand der angenäherten Aortenwelle, zum Berechnen eines Koeffizienten R anhand der Gleichung R = (SP - DP)/(DNP - DP), zum Berechnen eines Quotienten durch Dividieren der Blutströmungsgeschwindigkeit VH in der Zeitspanne hohen Drucks durch den Koeffizienten R und zum Ausgeben des Quotienten als eine Blutströmungsgeschwindigkeit VL der Aorta in einer Zeitspanne geringen Drucks.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Messen eines Blutströmungsdurchsatzes in einer Aorta, umfassend:
eine Manschette mit drei Taschen, nämlich einer Blutstromsperrtasche zum Sperren eines Blutstroms eins Oberarms, einer vorderen Nachweistasche zum Nachweisen einer sich in Richtung auf die Blutstromsperrtasche bewegenden Pulswelle, und einer hinteren Nachweistasche zum Nachweisen einer Pulswelle, die an der Blutstromsperrtasche vorbeigegangen ist;
eine Drucksteuereinrichtung zum Halten eines Referenz-Innendrucks der Blutstromsperrtasche und der jeweiligen Nachweistaschen auf einem systolischen Druck SP und einem diastolischen Druck DP.
Einen vorderen Sensor zum Nachweisen einer in der vorderen Nachweistasche erzeugten Druckänderung als vordere Pulswelle;
einen hinteren Sensor zum Nachweisen einer in der hinteren Nachweistasche mit einer zeitlichen Verzögerung dt gegenüber der Erfassungszeit der vorderen Pulswelle erzeugten Druckänderung als hintere Pulswelle;
eine Einrichtung zum Erhalten einer Verzögerungszeit SPdt der hinteren Pulswelle gegenüber der vorderen Pulswelle, wenn der Referenz-Innendruck auf dem systolischen Druck SP gehalten wird, zum Dividieren eines Abstands L zwischen vorderer und hinterer Nachweistasche durch die Verzögerungszeit SPdt, um einen Quotienten zu berechnen, und um den Quotienten als Blutströmungsgeschwindigkeit VH der Aorta in einer Zeitspanne hohen Drucks auszugeben; und
eine Einrichtung zum Erkennen einer hinteren Impulswelle, die nachgewiesen wird, wenn der Referenz-Innendruck auf dem diastolischen Druck DP gehalten wird, als eine angenäherte Aortenwelle, zum Erhalten einer wirksamen Blutströmungsquerschnittsfläche des SH der Aorta in einer Zeitspanne hohen Drucks, basierend auf einer Wellenform der angenäherten Aortenwelle vor einer dicrotischen Kerbe, und zum Multiplizieren der Blutströmungsgeschwindigkeit VH in der Zeitspanne hohen Drucks mit der wirksamen Blutströmungsquerschnittsfläche SH in der Zeitspanne hohen Drucks, um einen Blutströmungsdurchsatz in der Zeitspanne hohen Drucks zu erhalten.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung, in der außerdem eine Einrichtung zum Ermitteln eines systolischen Drucks SP, eines diastolischen Drucks DP und eines dicrotischen Kerbendrucks DNP anhand der ermittelten, angenäherten Aortenwelle vorgesehen ist, wobei die Einrichtung außerdem dazu dient, den Koeffizienten R anhand der Gleichung R = (SP-DP)/(DNP-DP) zu berechnen, die Blutströmungsgeschwindigkeit VH in der Zeitspanne hohen Drucks zu dividieren durch den Koeffizienten R, um eine Blutströmungsgeschwindigkeit VL der Aorta während einer Zeitspanne niedrigen Drucks zu berechnen, eine wirksame Blutströmungsquerschnittsfläche SL der Aorta in der Zeitspanne niedrigen Drucks basierend auf einer Wellenform der angenäherten Aortenwelle nach dem dicrotischen Knoten zu ermitteln, und die Blutströmungsgeschwindigkeit VS in der Zeitspanne niedrigen Drucks zu multiplizieren mit der wirksamen Blutströmungsfläche SL in der Zeitspanne niedrigen Drucks, um einen Blutströmungsdurchsatz in der Zeitspanne niedrigen Drucks zu erhalten.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Messen eines Blutströmungsdurchsatzes in einer Aorta, umfassend:
eine Manschette mit drei Taschen, nämlich einer Blutstromsperrtasche zum Sperren eines Blutstroms eines Oberarms, einer vorderen Nachweistasche zum Nachweisen einer Puiswelle, die sich auf die Blutstromsperrtasche zu bewegt, und eine hintere Nachweistasche zum Nachweisen einer Pulswelle, die an der Blutstromsperrtasche vorbeigegangen ist;
einen vorderen Sensor zum Nachweisen einer in der vorderen Nachweistasche erzeugten Druckänderung als vordere Pulswelle;
einen hinteren Sensor zum Nachweisen einer in der hinteren Nachweistasche mit einer Zeitverzögerung dt nach der Erfassungszeit der vorderen Puiswelle erzeugten Druckänderung als hintere Pulswelle;
eine Übereinstimmungs-Beurteilungseinrichtung zum Verzögern der vorderen Pulswelle um die Verzögerungszeit dt, um die vordere Pulswelle mit der hinteren Pulswelle zu überlagern und zu sehen, ob die unteren Teile der beiden Puiswellen miteinander mit voreingestellter Genauigkeit übereinstimmen oder nicht;
eine Drucksteuereinrichtung zum allmählichen Verringern eines Referenz-Innendrucks der Blutstromsperrtasche unter jeweiligen Nachweistaschen, ausgehend von einem ausreichend hohen Druck zum Sperren eines Blutstroms, Halten des Referenz-Innendrucks als einen Druck SP während einer ersten Zeitspanne, wenn der hintere Fühler zum erstenmal eine hintere Puiswelle erkennt, zum allmählichen Verringern des Referenz-Innendrucks nach Verstreichen der ersten Zeitspanne und zum Halten des Referenz-Innendrucks als einen Druck DP während einer zweiten Zeitspanne, wenn die Übereinstimmungs-Beurteilungseinrichtung Übereinstimmung feststellt;
eine Einrichtung zum Erhalten einer Verzögerungszeit Spdt der hinteren Pulswelle gegenüber der vorderen Impulswelle in der ersten Zeitspanne, zum Dividieren eines Abstands L zwischen der vorderen Nachweistasche und der hinteren Nachweistasche durch die Verzögerungszeit SPdt, um einen Quotienten zu berechnen, und zum Ausgeben des Quotienten als eine Blutströmungsgeschwindigkeit VH der Aorta in einer Zeitspanne hohen Drucks; und
eine Einrichtung zum Ermitteln einer von dem hinteren Sensor in der zweiten Zeitspanne als angenaherte Aortenwelle in der Nähe des Herzens erfaßte hintere Impulswelle, zum Erhalten eines systolischen Drucks SP, eines diastolischen Drucks DP und eines dicrotischen Knotendrucks DMP auf der Grundlage der angenäherten Aortenwelle, zum Berechnen eines Koeffizienten R anhand der Gleichung R = (SP - DP)/(DNP - DP), zum Berechnen eines Quotienten, indem die Blutströmungsgeschwindigkeit VH in der Zeitspanne hohen Drucks durch den Koeffizienten R dividiert wird, und zum Ausgeben des Quotienten als eine Blutströmungsgeschwindigkeit VL der Aorta in einer Zeitspanne niedrigen Drucks;
eine Einrichtung zum Erhalten einer wirksamen Blutströmungsquerschnittsfläche SH der Aorta in der Zeitspanne hohen Drucks basierend auf eine Wellenform der angenäherten Aortenwelle vor einer dicrotischen Kerbe, und zum Multiplizieren der Blutströmungsgeschwindigkeit VH in der Zeitspanne hohen Drucks mit der wirksamen Blutströmungsquerschnittsfläche SH in der Zeitspanne hohen Drucks, um einen Blutströmungsdurchsatz in der Zeitspanne hohen Drucks zu erhalten; und
eine Einrichtung zum Ermitteln einer wirksamen Blutströmungsquerschnittsfläche SL der Aorta in einer Zeitspanne niedrigen Drucks basierend auf der Wellenform der angenäherten Aortenwelle nach der dicrotischen Kerbe, und zum Multiplizieren der Blutströmungsgeschwindigkeit VL in der Zeitspanne niedrigen Drucks mit der wirksamen Blutströmungsquerschnittsfläche SL in der Zeitspanne niedrigen Drucks, um einen Blutströmungsdurchsatz in der Zeitspanne niedrigen Drucks zu erhalten.
Im folgenden wird die Erfindung ausführlicher anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert.
Fig. 1 ist eine grafische Darstellung einer allgemeinen Wellenform einer Aortenwelle;
Fig. 2 ist eine Ansicht eines Blutkreislaufs und eine Ansicht einer Wellenform von Pulswellen an Teilen des Weges;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm der Vorrichtung zum Messen einer Blutströmungsgeschwindigkeit und eines Blutströmungsdurchsatzes gemäß der Erfindung;
Fig. 4 ist eine Ansicht der Manschette der Vorrichtung nach Fig. 3, angelegt an einen Oberarm;
Fig. 5 ist eine Ansicht der Manschette der Vorrichtung nach Fig. 3, die gegen eine Arterie drückt;
Fig. 6 ist eine gräfische Darstellung zum Erläutern des grundlegenden Betriebs der Vorrichtung nach Fig. 3;
Fig. 7 ist eine Ansicht einer Wellenform, wie sie von Sensoren der Vorrichtung nach Fig. 3 nachgewiesen wird;
Fig. 8a bis 8e sind Schnittansichten der Relation zwischen der Manschette und dem Durchgang einer Pulswelle;
Fig. 9 ist eine Wellenform, welche die Relation zwischen der Manschette und den nachgewiesenen Pulswellen veranschaulicht;
Fig. 10 ist eine Darstellung einer Verzögerungszeit einer hinteren Pulswelle in bezug auf eine vordere Pulswelle;
Fig. 11 ist eine Ansicht des Durchgangs einer Pulswelle, wenn ein Manschettendruck einem systolischen Druck gleicht;
Fig. 12 und 13 sind Ansichten zum Veranschaulichen der Prinzipien zum Bilden einer wirksamen Blutströmungsquerschnittsfläche für die Verwendung bei der Berechnung eines Blutströmungsdurchsatzes anhand von Pulswellenformen;
Fig. 14 ist eine Ansicht, die eine vordere Pulswelle mit einer hinteren Puiswelle vergleicht;
Fig. 15 ist eine teilweise vergrößerte Darstellung der Fig. 14;
Fig. 16 ist eine gmfische Darstellung des aktuellen Meßvorgangs der Vorrichtung nach Fig. 3;
Fig. 17 ist eine Ansicht von Puiswellen, wie sie bei der aktuellen Messung gemäß Fig. 17 festgestellt werden; und
Fig. 18a, 18b, 19a und 19b sind teilweise vergrößerte Ansichten der Fig. 17.

1. Zu messender Gegenstand

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Messen der Blutströmungsgeschwindigkeit und des Blutströmungsdurchsatzes einer Aorta. Ihr vornehinliches Merkmal liegt in dem nicht-invasiven Nachweisen von Pulswellen und dem Ermitteln der Blutströmungsgeschwindigkeit und des Blutströmungsdurchsatzes auf der Grundlage der so erfaßten Information. Als erstes werden die Puiswellen erläutert. Fig. 1 zeigt die allgemeine Wellenform von Puiswellen (Aortenwellen), die in den Aorten beobachtet werden. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird die Wellenform dargestellt, indem auf der horizontalen Achse die Zeit und auf der vertikalen Achse Drücke aufgetragen sind. Der Verlauf von Aortenwellen ist bezeichnend flir Blutdruckänderungen in der Nähe des Herzens und repräsentiert eine Bewegung des linken Herzkammermuskels so, wie sie ist. Diese Wellenform liefert äußerst signifikante Information für die Diagnose von Kreislauferkrankungen. Das heißt: aus der Zeit t1 bis zu der Zeit t2 in Fig. 1 zieht sich das Herz zusammen, wodurch der Druck der Aorta ansteigt von einem diastolischen Druck DP auf einen systolischen Druck ST. Anschließend erweitert sich zum Zeitpunkt t2 das Herz. Demzufolge verringert sich von dem Zeitpunkt t2 an der Druck der Aorta bis zu der Zeit t3, da aber die Aortenklappe zum Zeitpunkt t3 schließt, gibt es eine Spitze. Folglich gibt es zum Zeitpunkt t3 eine dicrotische Kerbe. Der Druck zur Zeit t3 wird als Dicrotickerbendruck DNP bezeichnet. Nach der Zeit t4 fällt der Druck langsam bis zu dem Zeitpunkt t5 zurück auf den diastolischen Druck DP. Der Vorgang von dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t5 wiederholt sich periodisch bei jedem Pulsschlag des Herzens. In der vorliegenden Beschreibung wird die Zeitspanne von dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t3, in der sich die Aortenklappe öffnet, als Zeitspanne hohen Drucks T1 bezeichnet, während die Zeitspanne vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t5, in der die Aortenklappe sich schließt, als Zeitspanne niedrigen Drucks, T2 bezeichnet wird.
Fig. 2 zeigt ein Modell des Blutkreislaufs. Nachdem das Blut in der Lunge 10 Luft aufgenommen hat, gelangt es aus dem linken Vorhof 11 in die linke Herzkammer 12, um über die Aortenklappe 13 in die Arterien 14 ausgestoßen zu werden. Dieses Blut läuft durch die Gewebegefäße 15, um die Zellen mit Sauerstoff zu versorgen und Kohlendioxid aufzunehmen. Dann strömt das Blut durch die Venen 16 und anschließend in den rechten Vorhof 17 und über die dreizipflige Klappe 18 und dann aus der rechten Herzkammer 19 zurück in die Lunge 10, um das Kohlendioxid abzugeben und Sauerstoff aufzunehmen. Dies ist der Kreislauf des Bluts. Eine in den Arterien 14 erfolgende Druckänderung ist eine Pulswelle. Die Pulswelle schwankt abhängig davon, an welchen Stellen man sie nachweist. Die Pulswellen WA bis WF, die in Fig. 2 oben dargestellt sind, sind die Impulswellen, die an Stellen festgestellt werden, die sich entlang einer 0 bis 50 cm langen Strecke der Arterie vom Herzen aus erstrecken. An der Aorta 14a liegt die Pulswelle WA vor; sie entspricht der Aortenwelle in Fig. 1. An den Stellen 14b bis 14e der Arterie wird die Pulswelle in Form von Wellenabschnitten WB bis WE festgestellt. An einer Stelle 14f, die dem Gewebe am nächsten gelegen ist, hat die Pulswelle eine Wellenform mit einer erhöhten Hochfrequenzkomponente als Pulswelle WF. Demgemäß ist der Spitzenwert der Pulswelle WF oder der systolische Gewebedruck PSP höher als eine systolischer Druck SP.
Die Blutströmungsgeschwindigkeit und der Blutströmungsdurchsatz, die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemessen werden sollen, sind die Blutströmungsgeschwindigkeit bzw. der Blutströmungsdurchsatz in der Aorta 14a. In der herkömmlichen Vorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, wird ein Katheter bis hinauf zu der Aorta 14a eingeführt, um die Blutströmungsgeschwindigkeit und den Blutströmungsdurchsatz zu messen. Ein besonderes Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Blutströmungsgeschwindigkeit und der Blutströmungsdurchsatz in der Aorta 14a dadurch ermittelt werden kann, daß man um einen Teil einer Arterie 14f in der Nähe des Gewebes (d. h. an einem Oberarm) eine Manschette anbringen kann, um basierend auf Information bezüglich der Pulswellen, welche durch Halten der Manschette auf gegebenen Drücken nachgewiesen werden, eine Blutströmungsgeschwindigkeit und einen Blutströmungsdurchsatz der Aorta 14a zu ermitteln.

2. Grundlegender Aufbau der Vorrichtung

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines grundlegenden Aufbaus der Vorrichtung zum Messen der Blutströmungsgeschwindigkeit und des Blutströmungsdurchsatzes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Diese Vorrichtung enthält im wesentlichen zwei Komponenten, nämlich einen Vorrichtungskörper 100 (durch eine strichpunktierte Linie eingerahmt) und eine Manschette 200. Die Manschette 200 enthält eine Blutstromsperrtasche 220 (durch eine strichpunktierte Linie angedeutet), eine vordere Nachweistasche 210 (durch eine gestrichelte Linie angedeutet) zum Nachweisen einer Pulswelle, die sich auf die Blutstromsperrtasche 220 zu bewegt, und eine hintere Nachweistasche 230 (durch eine Doppelpunkt-Strich-Lmie angedeutet) zum Nachweisen einer Pulswelle, welche die Blutstromsperrtasche 220 passiert hat. Die Blutstromsperrtasche 220 besitzt eine ausreichende Größe zum Sperren des Blutstroms, und bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß Fig. 3 beträgt die Breite L2 der Blutstromsperrtasche 220 L2 = 10 cm gegenüber einer Gesamtbreite der Manschette von L0 = 14 cm. Die vordere Nachweistasche 210 und die hintere Nachweistasche 230 sind ausreichend kleiner im Vergleich zu der Blutstromsperrtasche 220, und bei diesen Ausführungsformen beträgt die Breite L1 der vorderen Nachweistasche 210 L1 = etwa 1,5 cm, während die Breite L3 der hinteren Nachweistasche 230 L3 = ca. 2,0 cm beträgt. Der Abstand L zwischen den Mitten der vorderen Nachweistasche 210 und der hinteren Nachweistasche 230 beträgt L = etwa 12 cm. Dieser Abstand L ist eine wichtige Konstante zur Festlegung einer Blutströmungsgeschwindigkeit, was weiter unten beschrieben wird. Wenn die Nachweistaschen 210 und 230 zu groß sind, ist es nicht möglich, in ausreichender Weise Pulswellen nachzuweisen, die auf die Taschen aufgetroffen sind, weil diese ein zu großes Luftvolumen besitzen. Die Luftstromsperrtasche 220 und die hintere Nachweistasche 230 stehen miteinander über einen Zwischenverbindungskanal 225 in Verbindung. Ein Schlauch 240 für Luft erstreckt sich von der vorderen Nachweistasche 210 nach außen, und in ähnlicher Weise läuft ein Schlauch 250 von der hinteren Nachweistasche 230 nach außen. Diese Manschette wird um den Oberarm gelegt, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn Luft in die jeweiligen Taschen der in diesem Zustand angelegten Manschette gedrückt wird, um Druck aufzubringen, wird eine Arterie 300 von den jeweiligen Taschen zusammengedrückt, wie dies in der Schnittansicht der Fig. 5 dargestellt ist (in Fig. 5 sind die jeweiligen Taschen voneinander zur besseren Darstellung beabstandet, tatsächlich ist ihr Abstand in der Manschette jedoch geringer). Wenn der Druck ausreichend stark angestiegen ist, wird der Blutstrom der Arterie 300 vollständig gesperrt. Wenn in diesem Fall eine Puiswelle von der linken Seite der Fig. 5 kommend auf die vordere Nachweistasche 210 auftrifft und die Hochfrequenzkomponente der Pulswelle die vordere Nachweistasche 210 passiert, trifft sie auf die Blutstromsperrtasche 220 auf. Weil aber die Blutstromsperrtasche 220 ein großes Volumen und einen hohen Widerstand aufweist, wird die Hochfrequenzkomponente von der Blutstromsperrtasche 220 daran gehindert, die hintere Nachweistasche 230 zu erreichen. Wenn die Puiswelle bei verringertem Druck an der Blutstromsperrtasche 220 vorbeilaufen kann, passiert die Pulswelle die Tasche 220, um auf die hintere Nachweistasche 230 aufzutreffen. Die vordere Nachweistasche 210 erfaßt ständig eine Pulswelle, allerdings erfaßt die hintere Nachweistasche 230 eine Puiswelle nur dann, wenn die Pulswelle an der Blutstromsperrtasche 220 vorbeigelangt.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, besitzt der Geräteköiper 100 folgenden Aufbau: eine Leitung 102, die an den Schlauch 240 angeschlossen ist, steht mit einem vorderen Sensor 110 in Verbindung, und eine Leitung 101, die mit dem Schlauch 250 verbunden ist, steht mit einem hinteren Sensor 120 in Verbindung. Der vordere Sensor 110 mißt einen Druck der vorderen Nachweistasche 210, und der hintere Sensor 120 mißt einen Druck der hinteren Nachweistasche 230. Die jeweiligen Sensoren sind so ausgebildet, daß sie in ausreichendem Maße ein Frequenzband der Pulswelle erfassen. Ein von dem vorderen Sensor 110 erfaßtes Analogsignal wird von einem Verstärker 111 verstärkt und von einem A/D- Wandler 112 in ein digitales Signal umgesetzt, welches an eine CPU 130 gegeben wird. In älitillicher Weise wird ein von dem vorderen Sensor 120 erfaßtes Signal durch einen Verstärker 121 verstärkt und von einem A/D-Wandler 122 in ein digitales Signal umgesetzt, um an die CPU 130 gegeben zu werden. Eine Luftpumpe 140 und ein Auslaulventil 150 sind mit der Leitung 102 verbunden. Die Luftpumpe 140 und das Auslaufventil 150 werden von der CPU 130 gesteuert. Die Leitung 101 und die Leitung 102 sind miteinander verbunden, und die Blutstromsperrtasche 120 sowie die hintere Nachweistasche 230 sind über den Zwischenkanal 225 miteinander verbunden. Dementsprechend besitzen die Blutstromsperrtasche 220 und die Nachweistaschen 210 und 230 von Haus aus den gleichen Druck. Aufgrund der großen Kapazität und des großen Widerstands der Blutstromsperrtasche 220 jedoch ergibt sich eine Druckänderung hoher Frequenz nur in der vorderen Nachweistasche 210 und der hinteren Nachweistasche 230. Also ist es zu bevorzugen, wenn der vordere Sensor 110 und der hintere Sensor 120 sich in der Nähe der Leitung 102 und der Leitung 101 befinden. Mit der CPU 130 sind ein Speicher 160 zur Datenspeicherung, eine Anzeigevorrichtung 170 zum Anzeigen der Daten und ein Drucker 180 verbunden.

3. Grundlegender Betrieb der Vorrichtung

Fig. 6 zeigt eine grafische Darstellung, die den grundlegenden Betrieb dieser Vorrichtung erläutert. Wie oben beschrieben, enthält die Vorrichtung die Luftpumpe 140 und das Auslaulventil 150, um den Druck in der Blutstromsperrtasche 220 und den Nachweistaschen 210 und 230 zu steuern. Das heißt: wenn deren Druck steigt, wird die Luftpumpe 140 in Gang gesetzt, um Luft in die Taschen zu transportieren, und wenn der Druck abnimmt, wird das Ablaufventil 150 geöffnet, um die Luft aus den Taschen entweichen zu lassen.
Bei dem Meßvorgang wird die Manschette 200 um den Oberarm einer zu messenden Person gelegt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, und es wird ein (nicht gezeigter) Meß-Startschalter eingeschaltet. Die grafische Darstellung in Fig. 6 zeigt Änderungen eines Drucks der Taschen unmittelbar nach dem Einleiten des Meßvorgangs Das heißt: wenn der Vorgang gestartet wird, betätigt die CPU 130 die Luftpumpe 140, um Luft in die Taschen zu leiten und so allmählich den Druck in den Taschen zu steigern (vom Punkt A zum Punkt B in dem Graphen). Die Blutstromsperrtasche 220 drückt allmählich auf die Arterie, und bald erreicht der Druck einen Wert, bei dem er den Blutstrom vollständig sperrt (Punkt B). Die Beziehung zwischen der Manschette 200 (der Blutstromsperrtasche 220 und den beiden Nachweistaschen 210 und 230) und der Arterie 300 zu diesem Zeitpunkt ist durch die Schnittansicht in Fig. 8A veranschaulicht. Die linke Seite der Darstellung entspricht der Herzseite, die rechte Seite entspricht der Gewebeseite, und eine Pulswelle läuft von links nach rechts. Wie oben eiläutert, kann eine Hochfrequenzkomponente der Pulswelle an der vorderen Nachweistasche 210 vorbeigelangen, allerdings können keine Anteile der Hochfrequenzkomponenten der Pulswelle an der Blutstromsperrtasche 220 vorbeigelangen, bedingt durch deren höheren Druck. Folglich weist zu diesem Zeitpunkt der vordere Sensor 110 die Pulswelle nach, die sich in Richtung der Blutstromsperrtasche 220 bewegt, allerdings kann der hintere Sensor 120 keine Pulswelle nachweisen. Der Druckwert zu dieser Zeit wird für einige Zeit (Punkte B bis C) aufrechterhalten, um das Vorhandensein eines Luftlecks der Tasche zu erkennen. Dann öffnet die CPU 130 langsam das Ablaufventil 150, um den Druck zu entspannen (vom Punkt C in Richtung D). Dann wird am Punkt D ein Korotkoff-Ton erzeugt. Die Wellenform K in dem Graphen gibt die Amplituden der Korotkoff- Töne der jeweiligen Impulse an, die bei den jeweiligen Impulswerten erhalten werden, wenn der Druck allmählich vom Punkt D aus verringert wird (bei dieser Ausführungsform ist ein Tonwellensensor zum Erfassen des Korotkoff-Tons nicht enthalten). Dies deshalb, weil ein Teil der Puiswelle 310 gegen einen Druck der Blutstromsperrtasche 220 an dieser vorbeizugelangen beginnt, wie dies in Fig. 8b gezeigt ist, so daß hinter dem Punkt D ein Korotkoff-Ton erzeugt wird. Es ist bekannt, daß ein Druck am Punkt D einem systolischen Druck SP entspricht. Wenn der Druck vom Punkt D aus weiter verringert wird, kann die Pulswelle 310 an der Blutstromsperrtasche 220 noch leichter vorbeigelangen, wie dies in Fig. 8c gezeigt ist, und der Korotkoff-Ton wird am Punkt E maximal. Anschließend nimmt der Korotkoff-Ton allmählich ab, und am Punkt F ist der Korotkoff-Ton sehr klein und besitzt andauernd konstante Amplituden Es ist bekannt, daß ein Druck am Punkt F einem diastolischen Druck DP entspricht, und dieser Zustand entspricht dem in Fig. 8d gezeigten Zustand. Wenn der Druck noch weiter verringert wird, stirbt der Korotkoff-Ton am Punkt G ab, und schließlich erreicht der Druck den Punkt H. Zu diesem Zeitpunkt ist die Manschette 200 auf der Arterie 300 entspannt, wie in Fig. 8e gezeigt ist.

4. Nachweisen einer Pulswelle

Im folgenden wird das Verfahren zum Nachweisen einer Pulswelle erläutert. Eine Puiswelle ist eine Änderung eines Innendrucks der Arterie 300 und wird folglich als Druckwert gemessen. Wie in den Fig. 8a bis 8e gezeigt ist, trifft eine vom Herzen kommende Druckwelle zuerst auf die vordere Nachweistasche 210 auf. Der vordere Sensor 110 erfaßt eine Druckänderung aufgrund dieses Auftreffens der Pulswelle mit der Nachweistasche 210. Der hintere Sensor 230 erfaßt eine Druckanderung aufgrund des Auftreffens der Pulswelle, die an der Blutstromsperrtasche 220 vorbeigelangt ist. Die Amplitude der an der Blutstromsperrtasche 220 vorbeigelangten Pulswelle hängt ab von dem Druck in der Tasche 220.
Wenn nun ein von dem vorderen oder dem hinteren Sensor 110 oder 120 an sich erfaßter Druckwert aufgenommen wird, so sieht man, daß zwei Faktoren gemultiplext werden. Daß heißt, der eine ist ein Druck der Blutstromsperrtasche 220, der andere ist eine Druckänderung aufgrund einer Druckwelle, erzeugt von der vorderen Nachweistasche 210 oder der hinteren Nachweistasche 220 (die Kapazität der Blutstromsperrtasche 220 selbst ist derart groß, daß eine Änderung ihres Drucks durch das Auftreffen einer Pulswelle vernachlässigbar ist). Hier wird ersterer Wert als Referenz-Innendruck bezeichnet, letzterer wird als Pulswellendruck bezeichnet. Da sämtliche Taschen miteinander über Leitungen verbunden sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist, haben sämtliche Taschen einen Referenz-Innendruck, wenn keine Pulswelle auf sie auftrifft. Die grafische Darstellung in Fig. 6 zeigt diesen Referenz-Innendruck. Tatsächlich von den Sensoren nachgewiesene Drücke sind Referenz-Innendrücke, gemultiplext mit Pulsdrücken. Wenn diese Vorrichtung gemäß beispielsweise dem Graphen nach Fig. 6 betrieben wird, verringert sich der Referenz-Innendruck mit der Zeit ausgehend vom Punkt C bis zum Punkt D, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Allerdings wird von dem vorderen Sensor 110 ein Druckwert nachgewiesen, d. h., gemäß Fig. 7 der Referenz-Innendruck (durch eine strichpunktierte Linie), gemultiplext mit einem Pulsdruck (durch eine gestrichelte Linie angegeben). Folglich ist die Wellenform der Pulswelle gegeben durch Subtrahieren des Referenz- Innendrucks von dem durch den Sensor 110 nachgewiesenen Druckwert.
Fig. 9 zeigt verschiedene Wellenformen von Pulswellen, die zwischen dem Punkt D und dem Punkt H in dem Graphen nach Fig. 6 erfaßt wurden. Die durch gestrichelte Linien dargestellten Wellenformen sind eine Puiswelle, wie sie von dem vorderen Sensor 110 erfaßt wird (im folgenden als vordere Pulswelle bezeichnet). Die ausgezogenen Wellenformen sind eine Pulswelle, wie sie von dem hinteren Sensor 120 erfaßt wird (im folgenden als hintere Pulswelle bezeichnet). Die Buchstaben oberhalb der jeweiligen Pulswellen bedeuten, daß die Pulswellen an Punkten erfaßt wurden, die durch die Buchstaben in dem Graphen nach Fig. 6 angegeben sind. Das Fehlen eines Buchstabens oberhalb einer Pulswelle bedeutet, daß die Puiswelle direkt zwischen Punkten mit den oben angegebenen Buchstaben erfaßt wurde. Wenn die durch ausgezogene Linie dargestellten hinteren Pulswellen betrachtet werden, so erhöht sich, wenn ein Druck allmählich vom Punkt D ausgehend verringert wird, eine Amplitude einer nachgewiesenen hinteren Pulswelle allmählich entlang einer Hilfslinie S1. An einem Punkt F wird die Amplitude maximal, anschließend nimmt die Amplitude wieder allmählich ab. Wenn andererseits die durch gestrichelte Linien angedeuteten vorderen Pulswellen betrachtet werden, so verringern sich, wenn der Druck allmählich vom Punkt D ausgehend abnimmt, die Amplituden einer erfaßten Impulswelle allmählich entlang der Hilfslinie 82. Dies deshalb, da das Absperren des Blutstroms durch die Tasche 220 allmählich entspannt wird (Fig. 8b) und größere Anteile der Pulswelle in zunehmendem Maße an der Tasche 202 vorbei in das Gewebe gelangt. Hinter dem Punkt F nimmt die Amplitude der Pulswelle weiter ab. Dies deshalb, weil die vordere Nachweistasche 210 schlaff auf der Arterie 300 liegt, wie dies in Fig. 8e gezeigt ist.

5. Meßprinzip I für die Blutströmungsgeschwindigkeit

Als nächstes wird das Meßprinzip für die Blutströmungsgeschwindigkeit erläutert, auf dem die erfindungsgemäße Vorrichtung basiert. Dieses Meßprinzip basiert auf einer neuen Erkenntnis des Erfinders der vorliegenden Erfindung. Der Erfinder hat folgende Tatsache herausgefunden: wenn eine Manschette um einen Oberarm gelegt und deren Druck (der Referenz-Innendruck der Taschen) auf einem systolischen Druck SP gehalten wird, beträgt eine Geschwindigkeit, mit der eine Pulswelle an der Druckmanschette vorbeiläuft, in etwa der Blutströmungsgeschwindigkeit VH in der Zeitspanne hohen Drucks, T1 (siehe Fig. 1) der Aorta. In anderen Worten: wenn in dem in Fig. 1 gezeigten Kreislauf die Druckmanschette um einen Umfangsabschnitt 14f gelegt und dort der Druck auf einem systolischen Druck SP gehalten wird, um den Blutstrom der Arterie zu sperren, beträgt die Geschwindigkeit, mit der eine Pulswelle an der Manschette vorbeiläuft, in etwa der Blutströmungsgeschwindigkeit VH der Aorta 14a in der Zeitspanne hohen Drucks. Bislang wurde der Grund für diesen Umstand noch nicht analysiert, allerdings stimmen das Ergebnis der aktuellen Blutströmungsgeschwindigkeit in der Zeitspanne hohen Drucks, gemessen durch Einführen eines Katheters in die Aorta 14a, und das Meßergebnis mit Hilfe der Vorrichtung nach dem oben beschriebenen Meßprinzip miteinander bei beträchtlich hoher experimenteller Genauigkeit überein.
Aus der Messung einer Blutströmungsgeschwindigkeit der Aorta in der Zeitspanne hohen Drucks gemäß diesem neuen Meßprinzip arbeitet die Vorrichtung nach dieser Ausführungsform folgendermaßen: die Manschette 200 wird um einen Oberarm einer zu messenden Person gelegt, und der Referenz-Innendruck der jeweiligen Taschen wird entsprechend den Punkten A, B, C und D entlang dem Graphen nach Fig. 6 geändert. Wenn der Druck den Punkt D erreicht, wird der zu dieser Zeit herrschende Druck (ein systolischer Druck SP) flir einige Zeit gehalten. Die Ankunft des Drucks am Punkt D läßt sich mit Hilfe des hinteren Sensors 120 erkennen, der beginnt, die hintere Pulswelle nachzuweisen. Wenn der Druck den Punkt D erreicht hat, wird eine Zeitdifferenz zwischen einer von dem vorderen Sensor 110 nachgewiesenen vorderen Pulswelle und einer von dem hinteren Sensor 120 nachgewiesenen hinteren Pulswelle gemessen. Wenn der Referenz-Innendruck ein systolischer Druck SP (entsprechend dem Punkt D im Graphen gemäß Fig. 6) ist, so sind eine nachgewiesene vordere Puiswelle und eine nachgewiesene hintere Pulswelle durch die gestrichelte Pulswelle bzw. die ausgezogene Pulswelle am Punkt D in Fig. 9 dargestellt, wie dies zuvor beschrieben wurde. Fig. 10 zeigt eine vergrößerte Ansicht dieser Pulswelle. Die Stelle des Anstiegs der ausgezogenen hinteren Pulswelle WB ist gegenüber denjenigen der gestrichelten vorderen Pulswelle WF um eine Verzögerungszeit SPdt versetzt. Der Grund für das Auftreten dieser Zeitverzögerung ist aus Fig. 11 ersichtlich. Fig. 11 zeigt den unteren Teil einer Schnittansicht der Arterie 300, deren Blutstrom von den jeweiligen Nachweistaschen 210, 220 und 230 gesperrt ist, deren Referenz-Innendruck auf einem systolischen Druck SP gehalten wird. Wenn eine Pulswelle von links nach rechts läuft, trifft die Pulswelle zuerst auf die vordere Nachweistasche 210 auf. Ein Teil der Pulswelle gelangt an der andrückenden Blutstromsperrtasche 220 vorbei, um auf die hintere Nachweistasche 230 aufzutreffen. Die nachgewiesene Pulswelle zu dieser Zeit ist oben in Fig. 11 dargestellt. Die Stellen der gestrichelten Linie der Nachweistaschen kennzeichnen solche Stellen der Nachweistaschen, die auf dem Referenz-Innendruck gehalten werden (einem systolischen Druck SP). Die Stellungen gemaß der strichpunktierten Linie der Nachweistaschen bedeuten die Stellungen der Nachweistaschen, die von der vorbeilaufenden Pulswelle nach oben gedrückt werden (zu dieser Zeit beträgt ein nachgewiesener Druck SP'). Somit wird die vordere Pulswelle Wf von der vorderen Nachweistasche 210 nachgewiesen, und die hintere Pulswelle Wb wird von der hinteren Nachweistasche 230 nachgewiesen. Da Fig. 11 einen Zustand zeigt, in dem sich eine Pulswelle von links nach rechts fortpflanzt, ist die Wellenform der Impulswelle horizontal gegenüber denjenigen nach Fig. 10 umgekehrt (in Fig. 10 entspricht die Zeit der horizontalen Achse, in Fig. 11 hingegen ist auf der horizontalen Achse der räumliche Verlauf aufgetragen). Wie in Fig. 11 zu sehen ist, läuft die hintere Puiswelle Wb über eine Strecke L, um von der hinteren Nachweistasche 230 erfaßt zu werden. Folglich wird die hintere Pulswelle Wb nach der vorderen Puiswelle Wf um eine Verzögerungszeit SPdt verspätet erfaßt, die die Puiswelle zur Fortpflanzung braucht. Da hier die Strecke L eine Konstante ist, gegeben durch die Entfernung zwischen den Mitten der vorderen Nachweistasche 210 und der hinteren Nachweistasche 230, ist die Laufgeschwindigkeit Vsp der hinteren Pulswelle Wb gegeben durch
Vsp = L/SPdt. (1)
Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat herausgefunden, daß die Iaufgeschwindigkeit Vsp annähernd der Blutströmungsgeschwindigkeit VH der Aorta im Zeitraum hohen Drucks entspricht. Auf diese Weise gestattet es die vorliegende Vorrichtung, einen angenäherten Wert für die Blutströmungsgeschwindigkeit der Aorta im Zeitraum hohen Drucks anzugeben.
Außerdem hat der Erfinder der vorliegenden Anmeldung bestätigt, daß eine Ausbreitungsgeschwindigkeit Vdp einer die Druckmanschette passierenden Pulswelle dann, wenn der Druck der Manschette (der Referenz- Innendruck der Taschen) auf einem diastolischen Druck DP gehalten wird, gleich ist der Pulswellen-Ausbreitungsgeschwindigkeit an einem von der Manschette umgebenden Teil. Folglich kann auch durch das Vornehmen der gleichen Messung, wie sie oben beschrieben wurde, und wobei hier der Referenz-Innendruck auf einemdiastolischen Druck DP gehalten wird, eine Pulswellen-Ausbreitungsgeschwindigkeit gemessen werden.

6. Meßprinzip II für die Blutströmungsgeschwindigkeit

Das Prinzip der Messung einer Blutströmungsgeschwindigkeit VH der Aorta in der Zeitspanne hohen Drucks T1 wurde oben eiläutert. Im folgenden wird das Meßprinzip für die Blutströmungsgeschwindigkeit VL in der Zeitspanne niedrigen Drucks, T2, erläutert. Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat ein einfaches Verfahren aufgefunden, um eine Blutströmungsgeschwindigkeit VL in der Zeitspanne niedrigen Drucks anzugeben, basierend auf der Blutströmungsgeschwindigkeit VH in der Zeitspanne hohen Drucks. Nach diesem einfachen Verfahren kann eine Blutströmungsgeschwindigkeit VL angegeben werden durch folgende einfache Berechnung unter Verwendung eines Umwandlungskoeffizienten R:
VL=VH/R (2)
mit
R = (SP-DP)/(DNP-DP) (3)
In diesen Gleichungen repräsentieren SP, DP und DNP den systolischen Druck, den diastolischen Druck bzw. den Dicrotickerbendruck. Der Grund für die Anwendbarkeit einer derart einfachen Rechnung wurde noch nicht im Detail analysiert. Allerdings denkt der Erinder der vorliegenden Erfindung folgendes: wenn die Aortenwelie gemäß Fig. 1 betrachtet wird, so wird in der Zeitspanne hohen Drucks, T1, durch eine Kontraktion des Herzens eine Druckdffferenz (SP-DP) hervorgerufen, die veranlaßt, daß das Herz Blut ausstößt. Andererseits strömt in der Phase niedrigen Drucks, T2, weil die Aortenklappe geschlossen ist, Blut aufgrund der Windkesselwirkung in die Aorta, und dies wird als Ergebnis einer Druckdifferenz (DNP-DP) betrachtet. Wenn also der Umwandlungskoeffizient R gemäß Gleichung (3) definiert wird, beträgt ein Blutausstoß-Druck in der Phase hohen Drucks T1 das R-fache eines Blutausstoß-Drucks in der Phase niedrigen Drucks, T2. Da berucksichtigt wird, daß eine Blutströmungsgeschwindigkeit im Verhältnis zu einem Blutausstoßdruck ansteigt, ist es natürlich, davon auszugehen, daß eine Blutströmungsgeschwindigkeit in der Phase hohen Drucks, T1, R-mal so groß ist wie die Blutströmungsgeschwindigkeit in der Phase niedrigen Drucks, T2. Damit läßt sich eine Blutströmungsgeschwindigkeit VL in der Phase niedrigen Drucks unter Verwendung der Gleichung (2) angeben. Eine derart durch die Umwandlung gegebene Blutströmungsgeschwindigkeit VL und das Ergebnis einer aktuellen Messung durch Einführen eines Katheters in die Aorta stimmen bei beträchtlich hoher experimenteller Genauigkeit miteinander überein. Um hier die Blutströmungsgeschwindigkeit VL in der Phase niedrigen Drucks, T2, nach dem oben beschriebenen Verfahren zu erhalten, muß man die Druckwerte DP, SP und DNP kennen. Die vorliegende Vorrichtung besitzt die Funktion, eine angenäherte Aortenwelle gemäß Fig. 1 nachzuweisen, und diese Druckwerte lassen sich aus der angenaherten Aortenwelle angeben. Die Funktion des Nachweisens einer angenäherten Aortenwelle wird weiter unten in größerer Einzelheit erläutert.

7. Meßprinzip des Blutströmungsdurchsatzes

Im folgenden wird das Meßprinzip für den Blutströmungsdurchsatz beschrieben, auf dem die erfindungsgemäße Vorrichtung basiert. Dieses Meßprinzip basiert auch auf der neuen Erkenntnis des Erfinders der vorliegenden Anmeldung. Grundsätzlich ist ein Strömungsvolumen (Durchsatz) Q eines durch eine Leitung laufenden Fluids gegeben als das Produkt der Geschwindigkeit V des Fluids und einer wirksamen Querschnittsfläche S der Leitung gemäß folgender Gleichung:
Q = S × V (4)
Folglich ist ein Blutströmungsdurchsatz Q pro Puls gegeben durch folgende Gleichung:
Q = SH × VH + SL × VL (5)
In der Gleichung (5) repräsentieren SH und SL wirksame Blutstromquerschnittsflächen in der Phase hohen Drucks, T1 bzw. der Phase niedrigen Drucks, T2, und VH und VL repräsentieren Blutströmungsgeschwindigkeiten für die Phasen hohen Drucks, T1 bzw. die Phase niedrigen Drucks, T2. Da die Blutströmungsgeschwindigkeiten VH und VL nach den oben beschriebenen Verfahren angegeben werden können, läßt sich ein Blutströmungsdurchsatz Q pro Puls durch die Gleichung (5) dann berechnen, wenn die wirksamen Blutstromquerschnittsflächen SH und SL bekannt sind.
Es soll nun die wirksame Blutstromquerschnittsfläche der Aorta betrachtet werden. Ein charakteristisches Merkmal der Blutströmung ergibt sich aus den periodischen Pulswellen. Wenn man annimmt, daß der Querschnitt der Aorta exakt kreisförmig ist, so ändert sich die Querschnittsfläche dieses Kreises im Verlauf der Zeit entsprechend den Aortenwellen. Dies soll unter Bezugnahme auf Fig. 12 näher erläutert werden. Auf der linken Seite in Fig. 12 ist ein Querschnitt der Aorta dargestellt, auf der rechten Seite ist eine Aortenwelle WA dargestellt. Zum Zeitpunkt t1 befmdet sich das Herz in seinem expandierten Zustand. Der Druck der Gefäßwand der Aorta entspricht dem diastolischen Druck DP. Es wird hier davon ausgegangen, daß der Querschnitt der Aorta ein Kreis mit dem Radius rDP ist, wie auf der linken Seite in Fig. 12 dargestellt ist. Bald zieht sich das Herz zusammen, und zu einem Zeitpunkt t2 steigt der Druck der Gefäßwand der Aorta auf einen systolischen SP an. Es wird davon ausgegangen, daß sich demzufolge die Aorta aufweitet und der Gefäßquerschnitt zu einem Kreis mit dem Radius rSP wird. Wenn die Zeit weiter verstreicht, schrumpft die Aorta mit einer Abnahme des Drucks, um bei einem Zeitpunkt t5 einen Gefäßquerschnitt der Aorta zu erreichen, der einem Kreis mit dem Radius rDP entspricht. In anderen Worten: der Gefaßquerschnitt der Aorta folgt dem Prozeß des Expandierens aus einem Kreis mit dem Radius rDP zu einem Kreis mit dem Radius rSP bei jedem Herzschlag, wonach eine Rückkehr zu dem Kreis mit dem Radius rDP erfolgt.
Bei dem links in Fig. 12 dargestellten Gefäßquerschnitt der Aorta ist ein mit schrägen Linien schraffierter Abschnitt eine durch eine Pulswelle expandierte Zone. Es wird davon ausgegangen, daß lediglich diese Zone ein wirksamer Blutstromquerschnitt ist, der zu dem Strom des Bluts beiträgt. Dies deshalb, weil nur Impulswellen ein Strömen des Bluts hervorrufen. Ohne Puiswellen entspricht der Querschnitt der Aorta dem mit Punkten markierten Bereich in Fig. 12 (im Inneren des Kreises mit dem Radius rDP), und das Blut stagniert innerhalb dieses Bereichs. Folglich entspricht die wirksame Blutstromfläche einer Fläche des mit schrägen Linien schraffierten Abschnitts, und diese Fläche ändert sich mit der Zeit und dementsprechend gemäß einer Aortenwelle WA. Dementsprechend werden die wirksamen Blutstromquerschnittsflächen SH in der Phase hohen Drucks, T1, und SL in der Phase niedrigen Drucks, T2 folgendermaßen angegeben: zunächst wird gemäß Fig. 13 eine Aortenwelle WA in zwei Abschnitte unterteilt, nämlich eine Phase hohen Drucks, T1, und eine Phase niedrigen Drucks, T2, und es werden die integrierten Werte S1 und S2 flir die jeweiligen Abschnitte berechnet (entsprechend einer Fläche des schräg schraffierten Abschnitts). Als nächstes werden die wirksamen Radien rT1und rT2 berechnet gemäß der Formel
rT1 = S1/T1 (6)
rT2 = S2/T2 (7)
Man kann nun sehen, daß der wirksame Blutstromquerschnitt für die Zeitspanne hohen Drucks T1 ein Kreis C1 mit dem Radius rT1 und derjenige für die Phase niedrigen Drucks, T2, ein Kreis C2 mit dem Radius rT2 ist. Wenngleich die wirksame Blutstromquerschnittsfläche tatsächlich pausenlos mit der Zeit variiert, lassen sich also eine mittlere wirksame Blutstromquerschnittsfläche SH flir die Phase hohen Drucks, T1, und eine solche SL flir die Phase niedrigen Drucks, T2, folgendermaßen angeben:
SH = π × rT1² (8)
SL = π × rT2² (9)
Wenn die wirksamen Blutstromquerschnittsflächen SH und SL auf diese Weise gegeben sind, läßt sich ein Blutströmungsdurchsatz Q pro Puls gemäß Gleichung (5) angeben. Durch Multiplizieren des Blutströmungs-14.08.96 11:13 durchsatzes Q mit der Pulszhhl pro Minute läßt sich ein Blutstromdurchsatz Qm pro Minute angeben.
Da in Fig. 13 der Wert der vertikalen Achse der Aortenwelle WA tatsächlich als Druckeinheit gegeben ist (mmHg) sind die Radienwerte rT1 und rT2 zur Bestimmung der wirksamen Blutstromquerschnitte in der Einheit Druck gegeben, wenn keine Umwandlung erfolgt. Folglich müssen für die aktuelle Berechnung die Werte umgesetzt werden aus der Einheit Druck (mmHg) in eine Längeneinheit (mm). Ein für diese Umwandlung zu verwendender Koeffizient läßt sich vorab experimentell bestimmen. Das heißt: es werden eine wirksame Blutstromquerschnittsfläche und eine Aortenwelle bei einer Person nach einem herkömmlichen Verfahren gemessen, wodurch auf der Grundlage einer Beziehung zwischen diesen beiden Messungen ein Umwandlungskoeffizient bestimmt werden kann.

8. Nachweisprinzip für angenäherte Aortenwelle

Oben wurden neue Verfahren zum Messen der Blutströmungsgeschwindigkeit und des Blutströmungsdurchsatzes einer Aorta erläutert. Diese Verfahren müssen Gebrauch machen von den Nachweisergebnissen bezüglich einer Aortenwelle. Konventionell wurden Aortenwellen durch invasive Verfahren nachgewiesen, bei denen Katheter in die Aorten eingeführt wurden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedoch kann auf nicht-invasive Weise eine einer Aortenwelle approximierte Wellenform erfaßt werden. Es wurde eine weitere Anmeldung (internationale Veröffentlichungsnummer WO-A-91/17699, welche Druckschrift dem Artikel 54(3) EPC entspricht) für eine Vorrichtung zum Nachweisen einer solchen angenäherten Aortenwelle eingereicht (eingereicht am 17. Mai 1990 beim Japanischen Patentamt von dem gleichen Anmelder wie die vorliegende Erfindung als internationale Anmeldung PCT/JP90/00623 "Vorrichtung zum Nachweisen und Anzeigen von Blutkreislaufinformation" basierend auf dem Patentzusammenarbeitsvertrag). Die Inhalte dieser anderen Anmeldung sind in der dazugehörigen Beschreibung in großer Ausführlichkeit beschrieben, und in der vorliegenden Beschreibung soll nur deren Grundprinzip zusammengefaßt werden.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, unterscheidet sich die Pulswelle des Oberarms (z. B. die Pulswelle WF) von der Aortenwelle WA. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat jedoch herausgefunden, daß eine von der hinteren Nachweistasche 230 in einem Zustand festgestellte Pulswelle, in welchem die Blutstromsperrtasche 220 auf einem diastolischen Druck DP gehalten wird, angenähert einer Aortenwelle entspricht, obschon die Pulswelle am Oberarm nachgewiesen wird. Es ist schwierig, den Grund hierfür präzise auf theoretischem Wege zu analysieren, allerdings denkt der Erfinder der vorliegenden Anmeldung, daß die Blutstromsperrtasche 220 als Tiefpaßfilter fungiert, welches eine Hochfrequenzkomponente der Pulswelle sperrt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besitzt eine Pulswelle eine hochfrequente Komponente, die zunimmt, wenn die Welle weiter zum Gewebe hin läuft. Es wird allerdings angenommen, daß die Hochfrequenzkomponente zurückerhalten wird, wenn die Pulswelle (die Pulswelle WF) eines Oberarms an der Blutstromsperrtasche 220 vorbeiläuft und zu einer Pulswelle geffitert wird, die einer Aortenwelle WA angenähert ist. Folglich ist es notwendig, daß die Blutstromsperrtasche 220 eine Breite aufweist, die ausreicht, um als Tiefpaßfilter zu fungieren, allerdings wurde empirisch bestätigt, daß zur Erreichung dieser Funktion eine Breite von gleich oder größer 9 cm ausreichend für einen Normalkörper ist. Da eine einer Aortenwelle nahekommende Pulswelle erhalten werden kann, wenn ein Druck der Blutstromsperrtasche 220 gleich einem diastolischen Druck DP ist, wird der Referenz-Innendruck konstant gehalten, wenn er einen diastolischen Druck DP am Funkt F in dem Graphen nach Fig. 6 erreicht hat, und es wird eine hintere Pulswelle nachgewiesen, während der Referenz-Innendruck auf dem diastolischen Druck DP gehalten wird. Die festgestellte hintere Pulswelle kann als Aortenwelle hergenommen werden. Das heißt gemäß Fig. 9, daß die durch die ausgezogene Linie bei F dargestellte hintere Pulswelle eine angenäherte Aortenwelle darstellt.
Beim Betrieb dieser Vorrichtung gemäß dem Graphen nach Fig. 6 wird ermittelt, ob der Punkt F erreicht ist oder nicht, d. h. ob ein Druckwert auf einen diastolischen Druck DP verringert ist. In dieser Vorrichtung wird ein einzigartiges Verfahren verwendet. Um dieses Verfahren zu eiläutern, wird erneut auf Fig. 9 Bezug genommen. Fig. 9 ist eine Ansicht eines vorderen Pulses (gestrichelte Linie) und eines hinteren Pulses (ausgezogene Linie), die erhalten werden, wenn ein Druckwert einer Blutstromsperrtasche 220 geändert wird. Fig. 9 liefert ein effektives Verfahren zum Beurteilen, ob der Referenz-Innendruck der Manschette den Punkt F erreicht hat, d. h., ob ein Druckwert auf einen diastolischen Druck DP abgesunken ist oder nicht. Das heißt, eine vordere Pulswelle (gestrichelte Linie) und eine hintere Pulswelle (ausgezogene Linie), die am Punkt F erfaßt werden, besitzen untere Teile, die exakt miteinander übereinstimmen. Umgekehrt läßt sich sagen, daß dann, wenn beide Pulswellen in ihren unteren Teilen perfekt miteinander übereinstimmen, der Referenz-Innendruck der Manschette einem diastolischen Druck DP entspricht. Um tatsächlich die beiden Pulswellen miteinander zu vergleichen, muß eine Verzögerungszeit der hinteren Pulswelle betrachtet werden. Wie oben beschrieben, werden die vordere Pulswelle und die hintere Pulswelle nicht gleichzeitig erfaßt. Wenn also vordere Pulswellen Wf1 bis Wf5 und hintere Pulswellen Wb1 bis Wb5 auf der gleichen Zeitachse gemäß Fig. 14 miteinander verglichen werden, sind sie um eine Verzögerungszeit gegeneinander versetzt. Deshalb ist es notwendig, die vorderen Pulswellen so zu verzögern, daß die hinteren Pulswellen mit den vorderen Pulswellen gemultiplext werden, damit die Anstiegsteile beider Pulswellen miteinander übereinstimmen und die unteren Teile der beiden Puiswellen verglichen werden können. Fig. 15 ist eine Darstellung, die den Vergleich der vorderen Pulswelle W13 mit der hinteren Pulswelle Wb3 detaillierter erläutert. Die hintere Pulswelle Wb3 liegt um eine Verzögerungszeit DPdt hinter der vorderen Pulswelle Wf3, jedoch wird die vordere Pulswelle Wf3 nach Wf3' bewegt, so daß die Anstiegsteile beider Pulswellen miteinander übereinstimmen und die unteren Teile der Pulswelle Wf3 und der Puiswelle Wb3 miteinander verglichen werden. Bei dieser Ausführungsform werden die Teile der Pulswelle unterhalb des Dicrotickerben-Drucks DNP als die unteren Teile miteinander verglichen. Bei dem Beispiel nach Fig. 15 werden die Teile der Wellenformen unterhalb des Dicrotickerben-Drucks DNP als perfekt miteinander übereinstimmend festgestellt. Da allerdings eine derart perfekte Übereinstimmung nicht erwartet werden kann, ist es vorzuziehen, diesen Übereinstimmungen einen vorgegebenen Fehler zuzugestehen (z. B. einen Fehler gleich oder größer als ± 3 %), wenn die Beurteilung "Übereinstimmung" erfolgen soll. Eine hintere Pulswelle, die zur Zeit der "Übereinstimmung" erhalten wird, wird somit als angenäherte Aortenwelle eingestuft.

9. Tatsächlicher Meßvorgang

Bisher wurden oben das Meßprinzip für die Blutströmungsgeschwindigkeit, das Meßprinzip für den Blutströmungsdurchsatz und das Nachweisprinzip für eine angenäherte Aortenwelle separat erläutert. Im folgenden wird der eigentliche Meßvorgang mit der Vorrichtung gemäß Fig. 3 erläutert. Bezugnehmend auf den Graphen nach Fig. 6 wird kurz der grundlegende Betriebsablauf dieser Vorrichtung wiederholt. Zuerst wird die Manschette 200 um einen Oberarnn einer zu messenden Person gelegt, das Auslaufventil 150 wird geschlossen, und es wird die Luftpumpe 140 aktiviert, um den Referenz-Innendruck der Manschette so weit allmählich zu erhöhen, bis der Referenz-Innendruck ausgehend vom Punkt A den Punkt B erreicht. Dann wird die Luftpumpe 140 angehalten, und es wird eine bestimmte Zeit vom Punkt B zum Punkt C verstreichen gelassen, um zu bestätigen, daß keine Luft-Leckage vorhanden ist. Anschließend wird das Ablaufventil 150 am Punkt C geöffnet, um den Referenz-Innendruck mit einem gegebenen Durchsatz (z. B. 2 mmHg/s) ausgehend vom Punkt C zum Punkt H abzulassen. Auf dem Weg vom Punkt C zum Punkt H wird an dem Punkt D (wo der Referenz-Innendruck den systolischen Druck SP erreicht hat) und am Punkt F (wo der Referenz-Innendruck einen diastolischen Druck DP erreicht hat) der folgende Ablauf durchgeführt:
Als erstes wird im Punkt D eine Ausbreitungsgeschwindigkeit einer die Manschette passierenden Pulswelle ermittelt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist gegeben als der Koeffizient, den man durch Dividieren eines Abstands L zwischen vorderer Nachweistasche 210 und hinterer Nachweistasche 230 durch eine Verzögerungszeit Spdt der hinteren Pulswelle bezüglich einer vorderen Pulswelle erhält. Diese Geschwindigkeit ist eine Blutstromgeschwindigkeit VH flir die Zeitspanne hohen Drucks der Aorta. Das Erreichen des Referenz-Innendrucks am Punkt D wird zu einer Zeit erkannt, zu der die hintere Nachweistasche 230 zum ersten Mal die Pulswelle nachweist.
Als nächstes wird die Wellenform der hinteren Pulswelle am Punkt F aufgezeichnet als eine Wellenform der angenäherten Aortenwelle. Die Ankunft des Referenz-Innendrucks am Punkt F wird erkannt durch die Übereinstimmung des unteren Teils der vorderen Pulswelle mit demjenigen der hinteren Pulswelle bei gegebener Genauigkeit.
Dann folgt eine bloße Berechnungsverarbeitung dem oben beschrieben Vorgang, um sämtliche benötigten Werte zu bestimmen. Das heißt, weil ein diastolischer Druck DP und ein systolischer Druck SP bereits gegeben sind und eine angenäherte Wellenform einer Aortenwelle aufgezeichnet wurde, lassen sich ein Dicrotickerben-Druck DNP sowie Druckwerte in den Phasen hohen und niedrigen Drucks T1, T2 bestimmen. Eine Blutströmungsgeschwindigkeit VL flir die Phase niedrigen Drucks läßt sich durch die Gleichung (2) angeben, ein Blutströmungsdurchsatz pro Puls, Q, ist durch die Gleichung (5) gegeben. Diese Berechnungen werden von der CPU 130 durchgeführt, und ihre Ergebnisse werden über eine Anzeigevorrichtung 170 dargestellt. Die Berechnungsergebnisse können auch bei Bedarf über den Drucker 180 ausgegeben werden.
Indem man also grundsätzlich den Meßvorgang entsprechend dem Graphen in Fig. 6 ablaufen läßt, können die gewünschten Werte erhalten werden. Tatsächlich aber kann der Meßvorgang entlang dem Graphen nach Fig. 6 keine Meßwerte mit hoher Genauigkeit liefern. Um Meßergebnisse höherer Genauigkeit zu erhalten, ist es notwendig, mehr Daten einzugeben, die an den Punkten D und F des Graphen erhalten werden. Dann ist es bevorzugt, den eigentlichen Meßvorgang entlang dem Graphen nach Fig. 16 ablaufen zu lassen. Der Meßvorgang entsprechend dem Graphen nach Fig. 16 ist grundlegend der gleiche wie der gemäß dem Graphen nach Fig. 6. Allerdings werden die Messungen an den Punkten F und D ausführlicher durchgeführt. Zuerst wird die Manschette 200 um einen Oberarm einer zu messenden Person gelegt. Anschließend wird das Abströmventil 150 geschlossen, und die Luftpumpe 140 wird in Gang gesetzt, so daß der Druck der Manschette ausgehend von einem Punkt A des Graphen nach Fig. 16 zu einem Punkt B hin zunimmt. Dann wird die Luftpumpe 140 für eine gewisse Zeit vom Punkt B zum Punkt C angehalten, um zu bestätigen, daß kein Entweichung von Luft stattfindet. Der Vorgang bis hierher ist exakt der gleiche wie der Meßvorgang entsprechend dem Graphen nach Fig. 6. Anschließend wird das Auslaufventil geöffnet, um den Druck mit einer konstanten Geschwindigkeit zu senken (z. B. 2 mmHg/s).
Am Punkt C stellt der vordere Sensor 110 eine vordere Pulswelle fest, allerdings hat der hintere Sensor 120 noch keine hintere Pulswelle erkannt. Weil aber der Druck abgesenkt wird, stellt der hintere Sensor 120 alsbald zum ersten Mal eine hintere Pulswelle fest. Dieser Punkt ist der Punkt D1 des Graphen. Wenn die hintere Pulswelle zum ersten Mal festgestellt wird, schließt die CPU 130 das Abströmventil 150, um zu dieser Zeit einen Druck SP1 für eine gegebene Zeitspanne zu halten (D1 zum Punkt D2 des Graphen). Wenn diese Zeitspanne vorbei ist, wird das Ablaufventil 150 sofort geöffnet, um den Druck um einen geringen Betrag zu senken (z.B. 3 mmHg), und erneut wird dieser Druck SP 2 für eine gegebene Meßzeitspanne (vom Punkt D3 bis zum Punkt D4 des Graphen) gehalten. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis ein Zustand zum Bestimmen eines systolischen Drucks SP (was unten noch erläutert wird) erreicht ist (gemäß dem Graphen nach Figur 16 erfolgt eine zweimalige Wiederholung). Wenn die Bedingung zum Bestimmen des systolischen Drucks SP auf diese Weise erfüllt ist, wird das Ablaulventil 150 erneut geöffnet, um den Druck zu senken (vom Punkt D4 nach I des Graphen). Bei dieser Ausführungsform wird zur Verkürzung der Zeit, die die Prozedur des Meßvorgangs in Anspruch nimmt, der Druck rasch vom Punkt D4 zum Punkt I gesenkt (z.B. mit 10 mmHg/s), und nachdem der Druck den Punkt I passiert hat, wird der Druck mit der üblichen Geschwindigkeit (z.B. 2 mmHg/s) gesenkt. Ein Druckwert PI am Punkt I beträgt
PI = SP2 - dp (10)
In dieser Gleichung ist ein Druckwert dP eine voreingestellte Konstante (z.B. 30 mmHg). Da der nächste Job der CPU 130 darin besteht, einen diastolischen Druck DP zu erkennen, wird der Druck vom Punkt D rasch zum Punkt I abgesenkt, so daß ein diastolischer Druck DP schnell erhalten wird. Am Punkt I sind die unteren Teile der vorderen Pulswelle und der hinteren Pulswelle noch nicht miteinander in Übereinstimmung gebracht. Wenn allerdings der Druck gesenkt wird, wird alsbald die Übereinstimmung in einem eingestellten Fehlerbereich zwischen den beiden Pulswellen erkannt. Dies wird am Punkt F1 festgestellt. Wenn die Übereinstimmung in einem eingestellten Fehlerbereich zum ersten Mal ermittelt wird, schließt die CPU 130 das Abströmventil 150, um einen zu dieser Zeit herrschenden Druck DP1 für eine eingestellte Meßzeitspanne (zwischen den Punkten F1 und F2) zu halten. Wenn die Meßzeitspanne vorbei ist, wird das Abströmventil 150 sofort geöffnet, um den Druck um einen kleinen Betrag (z.B. 3 mmHg) zu senken, und es wird erneut ein Druck DP2 für eine eingestellte Meßzeitspanne (vom Punkt F3 zum Punkt F4 in dem Graphen) gehalten. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die Bedingung zur Feststellung eines diastolischen Drucks DP (was später erläutert wird) erfüllt ist (in dem Graphen nach Figur 16 erfolgt eine zweimalige Wiederholung). Wenn die Bedingung zum Feststellen des diastolischen Drucks DP erfüllt ist, wird das Abströmventil geöffnet, um den Druck rasch zu senken (vom Punkt F4 zum Punkt H in dem Graphen). Was oben beschrieben wurde, ist der Gesamtablauf des tatsächlichen Meßvorgangs mit dieser Vorrichtung.
Im folgenden werden Feststellungsergebnisse des oben beschriebenen Meßvorgangs der jeweiligen Sensoren diskutiert. Figur 10 ist ein graphische Darstellung von Druckwerten, die durch die jeweiligen Sensoren gemaß dem Meßvorgang nach dem Graphen in Figur 16 erfaßt werden. In dem Graphen nach Figur 17 entsprechen die Punkte C, D1 bis D4, I und F1 bis F4 den jeweiligen Punkten in dem Graphen nach Figur 16, und die gestrichelte Linie veranschaulicht vordere Pulswellen, die von dem vorderen Sensor 110 nachgewiesen werden, während die ausgegezogene Linie hintere Pulswellen zeigt, die von dem hinteren Sensor 120 nachgewiesen werden. Bei dem Beispiel nach Figur 17 ist eine einge stellte Meßzeitspanne, in der ein Druck konstant gehalten wird, eine drei Pulsen entsprechende Zeitspanne, tatsächlich bevorzugt ist jedoch die Einstellung einer Meßzeit von 10 oder mehr Pulsen. Figuren 18a bis 19b zeigen Erfassungsergebnisse für Meßzeitspannen von jeweils zwölf Pulsen. Figur 18a ist eine graphische Darstellung von Puiswellen, die in den Zeitspannen D1 bis D2 nachgewiesen wurden, Figur 18b ist eine graphische Darstellung von Pulswellen, die in Zeitspannen D3 bis D4 nachgewiesen wurden, Figur 19a ist eine graphische Darstellung von Pulswellen, die in Zeitspannen F1 bis F2 nachgewiesen wurden, und Figur 19b ist eine graphische Darstellung von Pulswellen, die in Zeitspannen F3 bis F4 festgestellt wurden. Die jeweiligen Graphen der vorderen Pulswellen sind durch gestrichelte Linien dargestellt, während die Graphen der hinteren Pulswellen durch ausgezogene Linien dargestellt sind. Wenn sukzessive die Zeitspannen von zwölf Pulswellen gemessen werden, haben die festgestellten Pulswellen Abweichungen, obschon der Druck in der Manschette konstant gehalten wird. In den Graphen bezeichnet die strichpunktierte Linie, welche die Spitzen der vorderen Pulswellen verbindet, deutlich diese Abweichungen. Diese Abweichungen sind in starkem Maß Ergebnis der Atmungsvorgänge der gemessenen Person. Um also Ergebnisse mit hoher Genauigkeit zu erzielen, ist es bevorzugt, eine Meßzeitspanne für mindestens eine Atmungsperiode einzustellen.
Wegen derartiger Abweichungen erfolgt die Feststellung eines systolischen Drucks SP nach folgendem Verfahren. Zuerst wird ein Druck allmählich vom Punkt C in dem Graphen nach Figur 16 ausgehend gesenkt, um den Punkt D1 zu erkennen, bei dem zum ersten Mal eine hintere Pulswelle nachgewiesen wird. Die Beurteilung "ob eine hintere Pulswelle nachgewiesen wurde oder nicht" besteht tatsächlich darin, zu beurteilen, ob der Spitzenwert einer von dem hinteren Sensor 120 ausgegebenen Puiswelle einen eingestellten "Nachweisschwellenwert" überschritten hat oder nicht. Wenn der Punkt D1 erkannt ist, wird ein Druck SP1 an dem Punkt D1 für eine Meßzeitspanne von zwölf Pulsen aufrecht erhalten (Punkte D1 bis D2). Der Ablauf dieser Zeitspanne läßt sich in einfacher Weise dadurch erkennen, daß man zwölf vordere Pulswelle zählt. Die während dieser Zeitspanne nachgewiesenen Pulswellen haben den in Figur 18a dargestellten Verlauf. Die vorderen Pulswellen (gestrichelte Linien) sind deutlich erkannt, allerdings sind die hinteren Pulswellen (ausgezogene Linien) derart klein, daß sämtliche hinteren Pulswellen einen "Nachweisschwellenwert" nicht überschritten haben. Es wird an dieser Stelle angenommen, daß in Figur 18a fünf Pulswellen a, b, c, k und 1 von zwölf hinteren Pulswellen einen "Nachweisschwellenwert" überschritten haben. Eine Nachweisgenauigkeit beläuft sich dann auf 5/12. Somit ist eine Nachweisgenauigkeit erhalten worden, und wenn eine Nachweisgenauigkeit eine voreingestellte Nachweisgenauigkeit überschreitet, ist die Bedingung zur Feststellung eines systolischen Drucks SP erfüllt. Wenn die Zulässigkeit für die Nachweisgenauigkeit auf 8/12 eingestellt wird, hat der oben beschriebene Meßvorgang bei SP1 nicht die Bedingung zur Feststellung eines systolischen Drucks SP erfüllt. Dann wird der Druckwert geringfügig gesenkt, um die Messung bei einem Druck SP2 zu wiederholen. Ein Beispiel der Ergebnisse dieser Messung ist in Figur 18b gezeigt. Weil der Druck der Manschette etwas abgesunken ist, kann eine Pulswelle leichter an der Druckmanschette vorbeilaufen, und eine etwas größere Puiswelle läßt sich nachweisen. Wenn man annimmt, daß zu dieser Zeit elf Pulswellen von zwölf hinteren Pulswellen a bis 1 mit Ausnahme einer hinteren Pulswelle e einen "Nachweisschwellenwert" überschritten haben, beträgt die Nachweisgenauigkeit 11/12, was die Zulässigkeit von 8/12 übersteigt. Folglich wurde die Bedingung zur Feststellung eines systolischen Drucks SP erfüllt. Der Meßvorgang kann zum nächsten Meßschritt weitergehen, um einen diastolischen Druck DP festzustellen. Ein Wert des systolischen Drucks SP, der abschließend bestimmt wird, ist ein Mittelwert der Druckwerte SP1 und SP2. Eine bei der Bestimmung einer Blutströmungsgeschwindigkeit in der Phase hohen Drucks in einer Aortenwelle zu verwendende Verzögerungszeit SPdt ist ein Mittelwert zwischen einer Verzögerungszeit, die bei der Messung des Drucks SP1 ermittelt wurde, und einer Verzögerungszeit, die bei der Messung des Drucks SP2 erhalten wurde.
In ganz älnlicher Weise erfolgt die Bestimmung eines diastolischen Drucks DP nach folgendem Verfahren: Der Druck wird von einem Punkt I in dem Graphen nach Figur 16 ausgehend allmählich gesenkt, um den Punkt F1 zu erkennen, bei dem die unteren Teile der beiden Pulswellen miteinander innerhalb eines zulässigen Fehlerbandes übereinstimmen. Der Druck DP1 an dieser Stelle wird aufrecht erhalten, und es wird eine Meßzeitspanne von zwölf Pulsen genommen (Punkt F1 bis Punkt F2). Der Ablauf dieser Meßzeitspanne läßt sich in einfacher Weise durch Auszählen von zwölf vorderen Pulswellen ermitteln. Die während dieser Meßzeitspanne erfaßten Pulswellen sind in Figur 19a beispielhaft dargestellt. Es zeigen nicht immer sämtliche zwölf Paare von vorderen und hinteren Pulswellen die Übereinstimmung innerhalb des eingestellten zulässigen Fehlerbereichs. Es soll hier angenommen werden, daß lediglich fünf Paare a, b, c, k und 1 von den zwölf Paaren von Pulswellen a bis 1 Übereinstimmung gezeigt haben. Die Übereinstimmungsgenauigkeit beträgt 5/12. Ein Zulässigkeitswert für diese Übereinstimmungsgenauigkeit wird voreingestellt, und wenn eine Zulässigkeitsgenauigkeit diese Zulässigkeit überschreitet, wird beurteilt, daß die Bedingung zum Feststellen eines diastolischen Drucks DP erfüllt ist. Wenn die Zulässigkeit für die Übereinstimmungsgenauigkeit auf 8/12 eingestellt wird, hat der oben beschriebene Meßvorgang des Drucks DP1 die Bedingung zur Feststellung des diastolischen Drucks DP noch nicht erfüllt. Dann wird der Druck etwas abgesenkt, um den Meßvorgang bei einem Druck DP2 zu wiederholen. Ein Beispiel für Ergebnisse dieser Messung ist in Figur 19b gezeigt. Hier wird angenommen, daß sechs Paare d, f, g, h, i und j der zwölf Paare von Pulswellen a bis 1 die Übereinstinimung aufgewiesen haben. Die Übereinstimmungsgenauigkeit für diese Meßzeitspanne beläuft sich auf 6/12, was noch unterhalb der Zulässigkeit von 8/12 liegt. Wie aus einem Vergleich der Figuren 19a und 19b ersichtlich ist, zeigen die die Übereinstimmung bei dem Druck DP1 aufweisenden Paare a, b, c, k und 1 nicht die Übereinstimmung bei dem Druck DP2 auf. In anderen Worten, obschon die Impulspaare a, b, c, k und 1 nicht die Übereinstimmung beim Druck DP2 zeigen, haben diese Paare die Übereinstimmung bereits beim Druck DP1 gezeigt. Der Grund hierfür ist aus Figur 9 ersichtlich. In Figur 9 zeigen Pulswellen eines Paares mit dem Buchstaben F die Übereinstimmung, allerdings zeigt weder das rechts davon noch das links davon gelegene Paar die Übereinstimmung. D.h.: wenn einmal ein Druck überschritten ist, bei dem eine vordere Pulswelle und eine hintere Pulswelle die Übereinstimmung zeigen, so zeigen diese nie wieder die Übereinstimmung. Folglich ist es notwendig, die Übereinstimmungsgenauigkeit akkumulativ zu behandeln. Das bedeutet, daß die Übereinstimmungsgenauigkeit der Messung bei dem Druck DP1 5/12 beträgt, daß sie bei dem Druck DP2 6/12 beträgt, und daß die akkumulierte Übereinstimmungsgenauigkeit für beide Messungen 11/12 beträgt, was größer ist als die Zulässigkeit von 8/12. Folglich wird beurteilt, daß die Bedingung zum Feststellen des diastolischen Drucks DP erfüllt worden ist. Der gesamte Ablauf des Meßvorgangs mit dieser Vorrichtung ist nun vorbei. Ein endgültiger Wert des diastolischen Drucks DP kann ein Mittelwert der Drücke DP1 und DP2 sein. Die Wellenform einer angenäherten Aortenwelle kann ein Mittelwert aus mehreren hinteren Pulswellenformen sein.

10. Ausgabe der Meßergebnisse

Durch den oben beschriebenen Meßvorgang können verschiedene Daten ermittelt werden. Die Daten werden in dem Speicher 160 gespeichert, so daß effektive Daten für Diagnosezwecke auf der Anzeigevorrichtung 170 dargestellt oder über den Drucker 180 ausgegeben werden können. Bei der Vorrichtung nach dieser Ausführungsform werden als Meßergebnisse folgende Informationen ausgegeben:
(1) Eine Blutströmungsgeschwindigkeit VH in einer Phase hohen Drucks und eine Blutströmungsgeschwindigkeit VL in einer Phase niedrigen Drucks einer Aorta.
(2) Ein systolischer Druck SP, ein diastolischer Druck DP und ein Dicrotickerben-Druck DNP.
(3) Eine wirksame Blutstromquerschnittsfläche SH in einer Phase hohen Drucks und eine wirksame Blutstromquerschnittsfläche SL in einer Phase niedrigen Drucks in einer Aorta.
(4) Ein Blutströmungsdurchsatz pro Puls, Q.
(5) Eine Anzahl von Pulsen pro Minute n (erhalten durch Zählen von vorderen Pulswellen).
(6) Ein Blutströmungsdurchsatz pro Minute Qm (Qm = Qxn).
(7) Eine Körperoberfläche BSA einer zu messenden Person (wenn die Größe H und das Gewicht W einer Person gemessen und angegeben werden, ist BSA gegeben durch BSA = W0,45 × H0,75).
(8) Ein Pulskoeffizient CI (gegeben durch CI = Qm/BSA).

11. Andere Ausführungsbeispiele

Wie oben beschrieben, kann diese Erfindung mit Hilfe einer Ausführungsform erläutert werden, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist. Man kann die Erfmdung auch auf verschiedenen anderen Wegen realisieren. Beispielsweise werden bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ein systolischer Druck SP und ein diastolischer Druck DP anhand von Pulswellen erkannt, die mit Hilfe der Drucksensoren nachgewiesen werden. Es ist aber auch möglich, sie anhand von Korotkoff-Tönen zu erkennen, die von einem Tonwellensensor erfaßt werden. D.h., wie durch die Wellenform K in Figur 6 angedeutet ist, beginnt bei abnehmendem Manschettendruck und Erreichen eines systolischen Drucks SP die Entstehung eines Korotkoff-Tons, und wenn der Druck einen diastolischen Druck DP erreicht, wird die Amplitude des Korotkoff-Tons konstant. Durch Überwachen der Korotkoff-Töne mit Hilfe eines Tonwellensensors läßt sich also das Erreichen eines systolischen Drucks SP sowie eines diastolischen Drucks DP erkennen.

Industrielle Anwendbarkeit

Die durch die vorliegende Anmeldung offenbarte Vorrichtung zum Messen Blutströmungsgeschwindigkeit und des Blutströmungsdurchsatzes ist einsetzbar flir die Diagnose von Kreislauferkmnkungen. Da die Vorrichtung Meßergebnisse liefern kann, indem lediglich um den Oberarm eine Manschette gelegt wird, ist die Vorrichtung äußerst nützlich im Vergleich zu konventionellen, invasiven Meßverfahren. Die Erfindung leistet einen großen Beitrag zu der derzeitigen medizinischen Diagnosetechnologie.

Claims

1. Vorrichtung zum Messen einer Blutströmungsgeschwindigkeit in einem lebenden Körper, umfassend:

a) einen vorderen Sensor (110) zum Nachweisen einer vorderen Pulswelle (Wf) an einem ersten Punkt auf einer Arterie;

b) einen hinteren Sensor (120) zum Nachweisen einer hinteren Pulswelle (Wb) an einem zweiten Punkt auf der Arterie, wobei der erste und der zweite Punkt einen Abstand L voneinander haben, so daß der hintere Sensor die hintere Pulswelle mit einer Zeitverzögerung dt, nachdem der vordere Sensor die vordere Pulswelle erfaßt hat, feststellt; und

c) eine Berechnungseinrichtung (130) zum Dividieren des Abstands L durch die Zeitverzögerung dt, um einen Quotienten zu bilden und den Quotienten als Blutströmungsgeschwindigkeit auszugeben,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem aufweist:

d) eine Manschette (200) mit drei Taschen, bestehend aus einer Blutstromsperrtasche (220) zum Sperren eines Blutstroms in einem Oberarm, einer vorderen Nachweistasche (210) zum Nachweisen einer zu der Blutstromsperrtasche strebenden Pulswelle, und einer hinteren Nachweistasche (230) zum Nachweisen einer Pulswelle, die an der Blutstromsperrtasche vorbeigelangt ist, wobei eine in der vorderen Nachweistasche erzeugte Druckänderung als vordere Pulswelle (Wf) von dem vorderen Sensor erfaßt wird, und eine in der hinteren Nachweistasche erzeugte Druckänderung als hintere Pulswelle (Wb) von dem hinteren Sensor erfaßt wird; und

e) eine Drucksteuereinrichtung (130, 140, 150) zum allmählichen Verringern eines Referenz-Innendrucks der Blutstromsperrtasche und der jeweiligen Nachweistaschen von einem ausreichend hohen Druck ausgehend, um einen Blutstrom zu sperren und um den Referenz-Innendruck als einen Druck SP zu halten, wenn der hintere Sensor zum ersten Mal eine hintere Pulswelle nachweist;

f) wobei die Berechnungseinrichtung eine Division vornimmt, indem sie den Abstand L durch eine Zeitverzögerung SPdt dividiert, die erhalten wird, wenn die Drucksteuereinrichtung den Referenzinnendruck auf dem Druck SP hält, um einen Quotienten zu bilden und den Quotienten als Blutströmungsgeschwindigkeit VH einer Aorta in einer Zeitspanne hohen Drucks auszugeben.

2. Vorrichtung zum Messen einer Blutströmungsgeschwindigkeit in einem lebenden Körper gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung weiterhin aufweist:

a) eine Einrichtung (130) zum Erhalten eines systolischen Drucks SP, eines diastolischen Drucks DP und eines Dikrotik-Kerben-Drucks DNP;

b) wobei die Berechnungseinrichtung eine zusätzlichen Funktion zum Berechnen eines Koeffizienten R anhand der Gleichung R = (SP- DP)/(DNP-DP), zum Erhalten eines Quotienten durch Dividieren der Blutströmungsgeschwindigkeit VH in der Zeitspanne hohen Drucks durch den Koeffizienten R, und zum Ausgeben des gebildeten Quotienten als eine Blutströmungsgeschwindigkeit VL in der Aorta in einer Zeitspanne niedrigen Drucks aufweist.

3. Vorrichtung zum Messen einer Blutströmungsgeschwindigkeit in einem lebenden Körper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

a) eine Übereinstimmungs-Beurteilungseimichtung (130) zum Verzögern der vorderen Pulswelle um die Verzögerungszeit dt, um die vordere Pulswelle der hinteren Pulswelle zu überlagern, und um zu beurteilen, ob die unteren Teile der beiden Pulswellen miteinander bei eingestellter Genauigkeit übereinstimmen oder nicht;

b) wobei die Drucksteuereinrichtung eine zusätzliche Funktion aufweist, um den Referenz-Innendruck allmählich zu verringern, nachdem eine erste Zeitspanne zum Halten des Referenz-Innendrucks auf dem Druck SP vorüber ist, und um den Referenz-Innendruck als einen Druck DP während seiner zweiten Zeitspanne zu halten, wenn die Übereinstimmungs-Beurteilungseinrichtung Übereinstimmung feststellt; und

c) wobei die Berechnungseinrichtung eine zusätzliche Funktion aufweist, um eine von dem hinteren Sensor nachgewiesene hintere Pulswelle in der zweiten Zeitspanne, als angenäherte Aortenwelle in der Nähe des Herzens zu erkennen, um einen systolischen Druck SP, einen diastolischen Druck DP und einen Dikrotik-Kerben-Druck DNP auf der Grundlage der angenäherten Aortenwelle zu erhalten, einen Koeffizienten R anhand der Gleichung R = (SP-DP)/(DNP- DP) zu berechnen, einen Quotienten zu erhalten, indem die Blutströmungsgeschwindigkeit VH in der Zeitspanne hohen Drucks durch den Koeffizienten R dividiert wird, und um den erhalten Quotienten auszugeben als eine Blutströmungsgeschwindigkeit VL in der Aorta während einer Zeitspanne niedrigen Drucks.

4. Vorrichtung zum Messen eines Blutströmungsdurchsatzes, die die Vorrichtung nach Anspruch 3 beinhaltet;

a) dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung die weitere zusätzliche Funktion aufweist, um

b) eine wirksame Blutströmungsquerschnittsfläche SH der Aorta in der Zeitspanne hohen Drucks zu bilden aus der Zeit T1 mit Hilfe der Gleichung SH = π × rT1², wobei rT1 ein wirksamer Radius ist, erhalten durch Dividieren eines integrierten Werts S1 der angenäherten Aortenwelle vor der Dikrotik-Kerbe durch die Zeit T1;

c) die Blutströmungsgeschwindigkeit VH in dem Zeitraum hohen Drucks zu multiplizieren mit der wirksamen Blutströmungsquerschnittsfläche SH in der Zeitspanne hohen Drucks, um em Produkt zu bilden; und

d) das gebildete Produkt als Blutströmungsdurchsatz in der Zeitspanne hohen Drucks auszugeben.

5. Vorrichtung zum Messen eines Blutströmungsdurchsatzes, die die Vorrichtung nach Anspruch 3 enthält;

a) dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung die weitere Funktion aufweist, um

b) eine wirksame Blutströmungsquerschnittsfläche SL der Aorta in der Zeitspanne niedrigen Drucks der Zeit T2 durch die Gleichung SL = π × rT2² zu erhalten, wobei rT2 ein wirksamer Radius ist, erhalten durch Dividieren eines integrierten Werts S2 der angenäherten Aortenwelle nach der dikrotischen Kerbe durch die Zeit T2;

c) die Blutströmungsgeschwindigkeit VL in der Zeitspanne niedrigen Drucks zu multiplizieren mit der wirksamen Blutströmungsquerschnittsfläche SL in der Zeitspanne niedrigen Drucks, um ein Produkt zu bilden; und

d) das erhaltene Produkt als Blutströmungsdurchsatz in der Zeitspanne niedrigen Drucks auszugeben.

6. Vorrichtung zum Messen eines Blutströmungsdurchsatzes, die die Vorrichtung gemäß Anspruch 3 enthält;

dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung die weitere Funktion aufweist, um

a) eine wirksame Blutströmungsquerschnittsfläche SH der Aorta in der Zeitspanne hohen Drucks in der Zeit T3 zu bilden anhand der Gleichung SH = π × rT1², wobei rT1 ein wirksamer Radius ist, erhalten durch Dividieren eines integrierten Werts S1 der angenäherten Aortenwelle vor der dikrotischen Kerbe durch die Zeit T1;

b) die Blutströmungsgeschwindigkeit VH in der Zeitspanne hohen Drucks zu multiplizieren mit der wirksamen Blutströmungsquerschnittsfläche SH in der Zeitspanne hohen Drucks, um ein erstes Produkt zu bilden;

c) eine wirksame Blutströmungsquerschnittsfläche SL der Aorta in der Zeitspanne niedrigen Drucks der Zeit T2 zu erhalten anhand der Gleichung SL = π × rT2², wobei rT2 ein wirksamer Radius ist, erhalten durch Dividieren eines integrierten Werts S2 der angenäherten Aortenwelle nach der dikrotischen Kerbe durch die Zeit T2;

d) die Blutströmungsgeschwindigkeit VL in der Zeitspanne hiedrigen Drucks zu multiplizieren mit der wirksamen Blutströmungsquerschnittsfläche SL in der Zeitspanne niedrigen Drucks, um ein zweiten Produkt zu bilden;

e) das erste Produkt und das zweite Produkt zu addieren, um eine Summe zu bilden; und

f) die gebildete Summe als einen Blutströmungsdurchsatz Q pro Puls anzugeben.