DE102004011779A1

DE102004011779A1 - Zurückdrängen von Artefakten mittels Pulsqualitätswerten

Info

Publication number: DE102004011779A1
Application number: DE102004011779A
Authority: DE
Inventors: Richard Tampa Medero; Lawrence T. Tampa Hersh; Sai Tampa Kolluri; Bruce A. Tampa Friedman
Original assignee: GE Medical Systems Information Technologies Inc
Current assignee: GE Medical Systems Information Technologies Inc
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2024-03-10
Also published as: DE102004011779B4; GB2400673B; GB0405651D0; GB2400673A; CN100413463C; US7070566B2; CN1530070A; US20040181157A1

Abstract

Offenbart wird ein Verfahren und System zum Durchführen von Pulsfrequenz- und Blutdruckmessungen. Das Verfahren und System umfassen die Schritte: Sammeln von oszillometrischen Blutdruckdaten anhand von Pulsen (102), Ermitteln von Einzelqualitätswerten für Merkmalmesswerte der Pulse (106), basierend auf den Einzelqualitätswerten, Gewinnen einer Bewertung der Gesamtqualität (108), Wiederholen des Schritts des Sammelns, bis ein Gesamtqualitätsniveau erfüllt ist (110), und Ermitteln des Blutdrucks und der Pulsfrequenz mittels der Einzelqualitätswerte (112).

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft medizinische Überwachungssysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Blutdrucküberwachungsverfahren und System, um die Pulsfrequenz und den Blutdruck eines Patienten zu ermitteln.
Die Herzmuskeln von Menschen ziehen sich periodisch zusammen, um Blut durch die Arterien zu pumpen. Aufgrund dieses Pumpvorgangs entstehen Druckpulse in diesen Arterien und bewirken, dass diese ihr Volumen zyklisch ändern. Der Grundliniendruck für diese Pulse ist bekanntlich der diastolische Druck und der Spitzendruck für diese Pulse wird als systolischer Druck bezeichnet. Ein weiterer, als "mittlere arterieller Blutdruck" (MAP) bezeichneter Druckwert repräsentiert einen zeitlichen Mittelwert des Blutdrucks. Die Werte von Systole, MAP und Diastole eines Patienten sind nützlich bei der Überwachung des kardiovaskulären Zustands des Patienten, der Diagnostizierung vielfältiger pathologische Bedingungen und der Behandlung von Erkrankungen. Folglich ist es ein großer Vorteil für einen klinischen Arzt, wenn dieser über eine automatische Vorrichtung verfügt, die in der Lage ist, diese Blutdruckwerte genau, rasch und nicht invasiv zu ermitteln.
Es existieren unterschiedliche Techniken und Vorrichtungen zum Erfassen eines oder mehrerer dieser Blutdruckwerte. Ein Verfahren beinhaltet insbesondere ein Anlegen einer aufblasbaren Druckmanschette um den Oberarm eines Menschen und ein Aufblasen der Druckmanschette über den systolischen Druck hinaus, so dass der Blutstrom in der Oberarmarterie unterbunden wird. Der Druck wird anschließend allmählich verringert, während an dem körperfernen Abschnitt der Arterie ein Stethoskop dazu dient, die als Korotkow-Töne bekannten pulsierende Töne abzuhören, die mit dem in der Arterie sich wieder aufbauenden Blutstrom einhergehen. Während der Druck in der Manschette weiter reduziert wird, verändern sich die Korotkow-Töne und verschwinden schließlich. Der Manschettendruck, bei dem die Korotkow-Töne während des Druckablassens der Manschette das erste Mal auftauchen, ist ein indirektes Maß für den systolischen Druck und der Druck, bei dem diese akustischen Signale verschwinden, stellt ein indirektes Maß für den diastolischen Druck dar. Diese Methode der Blutdruckmessung ist allgemein als Auskultationsverfahren bekannt.
Ein weiteres Verfahren zum Messen des Blutdrucks wird als oszillometrisches Verfahren bezeichnet. Dieses Verfahren zum Blutdruckmessen beinhaltet ein Anlegen einer aufblasbaren Manschette um eine Extremität des Körpers eines Patienten, z.B. um den Oberarm des Patienten. Die Manschette wird anschließend bis zu einem Druck oberhalb des systolischen Blutdrucks des Patienten aufgeblasen und dann wird der Druck mit der Zeit reduziert, während ein Drucksensor den Manschettendruck erfasst. Die Empfindlichkeit des Sensors ist dergestalt, dass Druckschwankungen erfasst werden können, die innerhalb der Manschette aufgrund des Herzschlags des Patien innerhalb der Manschette aufgrund des Herzschlags des Patienten auftreten. Mit jedem Herzschlag geht eine resultierende geringe Veränderung des Arterienvolumens einher, die auf die aufgeblasene Manschette übertragen wird, wodurch leichte Druckveränderungen innerhalb der Manschette entstehen, die durch den Drucksensor erfasst werden. Der Drucksensor erzeugt ein elektrisches Signal, das die Manschettendruckänderung sowie eine Reihe geringer periodischer Veränderungen anzeigt, die dem Herzschlag eines Patienten zugeordnet sind. Es zeigte sich, dass diese als "Komplexe" oder "Schwingungen" bezeichneten Schwankungen eine Spitze-Spitze-Amplitude aufweisen, die für oberhalb des systolischen Drucks und unterhalb des diastolischen Drucks ausgeübte Manschettendrücke minimal ist. Während der Manschettendruck ausgehend von einem Pegel oberhalb des systolischen Drucks verringert wird, beginnt die Schwingungsamplitude monoton zu wachsen und erreicht schließlich eine maximale Amplitude. Während der Manschettendruck über das Maximum der Oszillation hinaus weiter sinkt, nimmt die Schwingungsamplitude monoton ab. Physiologisch stellt der Manschettendruck bei dem Maximalwert einen Näherungswert für den MAP an. Darüber hinaus stehen die zu den systolischen und diastolischen Druckwerten äquivalenten Komplexamplituden von Manschettendrücken in Beziehung zu diesem von der arteriellen Konformität abhängenden Maximalwert. Für die meisten Menschen kann diese Beziehung durch ein konstantes Verhältnis approximiert werden. Dementsprechend basiert das oszillometrische Verfahren auf Messungen von bei unterschiedlichen Manschettendrücken erfassten Komplexamplituden.
Nach dem oszillometrischen Verfahren arbeitende Blutdruckmessgeräte erfassen die Spitze-Spitze-Amplitude der Druckkomplexe bei unterschiedlichen ausgeübten Manschettendruckniveaus. Die Amplituden dieser Komplexe sowie der ausgeübte Manschettendruck werden gemeinsam gespeichert, während das Gerät den Manschettendruck über einen interessierenden Bereich hinweg automatisch verändert. Diese Spitze-Spitze-Amplituden der Komplexe definieren eine oszillometrische "Hüllkurve" und werden evaluiert, um den Maximalwert und dessen zugeordneten Manschettendruck, der etwa gleich dem MAP ist, zu finden. Ein Manschettendruck unterhalb des MAP-Werts, der eine Spitze-Spitze-Komplexamplitude erzeugt, die in einer gewissen festen Beziehung zu dem Maximalwert steht, wird als der diastolische Druck bezeichnet. Entsprechend wird ein oberhalb des MAP-Werts liegender Manschettendruck, der Komplexe ergibt, die eine in einer gewissen festen Beziehung zu jenem Maximalwert stehende Amplitude aufweisen, als der systolische Druck bezeichnet. Die Verhältnisse der Schwingungsamplitude bei dem systolischen Druck und dem diastolischen Druck zum maximalen Wert bei dem MAP werden empirisch abgeleitet und nehmen abhängig von den Präferenzen des durchschnittlich ausgebildeten Fachmanns unterschiedliche Pegel an. Im Allgemeinen liegen diese Verhältnisse im Bereich von 40% bis 80%.
Ein Weg zum Ermitteln von Näherungswerten für den Blutdruck besteht darin, eine Kurve an die oszillometrische Hüllkurve rechnerisch anzupassen, die von der Komplexamplitude gegenüber Manschettendruckdatenpunkten gebildet wird, die mittels eines Blutdrucküberwachungsgeräts während einer Ermittlung erfasst werden. Die angepasste Kurve kann anschlie ßend verwendet werden, um einen Näherungswert des MAP-Werts zu berechnen, der annähernd bei dem Maximalwert der angepassten Kurve liegt und daher durch ein Auffinden des Punktes auf der angepassten Kurve, für den die erste Ableitung gleich Null ist, ohne weiteres zu ermitteln ist. Mittels dieses Maximalwertdatenpunkts können der systolische und der diastolische Druck berechnet werden, indem feste Prozentsätze der maximalen Komplexamplitude auf der Kurve gefunden und die zugeordneten Manschettendruckniveaus als die Näherungswerte der Systole und der Diastole verwendet werden. Auf diese Weise lassen sich indirekte Näherungswerte der arteriellen Druckwerte der Systole, des MAP und der Diastole entnehmen und schließlich mittels einer oszillometrischen Vorrichtung ausgegeben. Das Kurvenanpassungsverfahren hat den Vorteil, dass die Hüllkurvendaten geglättet werden, so dass Artefaktschwankungen minimalisiert werden und kein singulärer Punkt die Berechnung des Blutdrucks dominiert. Damit ergeben sich genauere Näherungswerte. Die Kurvenanpassung kann außerdem für eine spätere Verwendung zum Bewerten der Komplexgröße bei einem vorgegebenen Druckpegel gespeichert werden.
Allerdings hängt die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit dieser Berechnungen in höherem Maße von der Fähigkeit ab, die Amplituden der Oszillationskomplexe genau zu ermitteln. Es existieren einige Hindernisse, die einer genauen und zuverlässigen Bestimmung der Schwingungsamplitude im Wege stehen. Erstens sind häufig Artefakten vorhanden, die durch eine Bewegung des Patienten und andere Effekte verursacht werden. Diese Artefakte überlagern das gewünschte oszillometrische Signal, wodurch dieses verzerrt wird. Zweitens be nutzt die typische oszillometrische nicht invasive Blutdruckmessung zum Detektieren und Messen von Pulsen in der Regel einen bandpassgefilterten Kanal. Während dieser Bandpassfilter die positive Wirkung eines Beseitigens beträchtlicher Rauschanteile hat, kann es die benötigten und echten physiologischen Komponenten des oszillometrischen Signals verzerren. Beispielsweise muss die Grenzfrequenz des Hochpassabschnitts des Bandpassfilters eingestellt werden, um eine Beseitigung von durch niedrige Frequenzen verursachte Artefakte zu unterstützen; allerdings beseitigt dasselbe Filter auch Signalfrequenzen, die auf den Herzschlag zurückzuführen sind. Dies verzerrt das Signal, mit der Folge von Fehlmessungen. Es besteht daher Bedarf nach einem System und Verfahren, um mittels Pulsqualitätswerten und Einsatz von Zweikanalsignalverarbeitung wahre von falschen Pulsdaten effizient zu unterscheiden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schafft ein Verfahren zum Durchführen von Pulsfrequenz- und Blutdruckmessungen, mit den Schritten: Sammeln von oszillometrischen Blutdruckdaten anhand von Pulsen, Ermitteln und Speichern von Einzelqualitätswerten für Merkmalmesswerte der Pulse, basierend auf den Einzelqualitätswerten Gewinnen einer Bewertung der Gesamtqualität, Wiederholen des Schritts des Sammelns bis die Bewertung der Gesamtqualität einen Schwellwert erfüllt, und basierend auf den oszillometrischen Blutdruckdaten Ermitteln des Blutdrucks und der Pulsfrequenz.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schafft ein Verfahren zum Durchführen von Pulsfrequenz- und Blutdruckmessungen, mit dem Schritt des Verarbeitens von oszillometrischen Kurvenverlaufsdaten, indem ein Manschettendrucksignal durch wenigstens ein Filter geleitet wird. Ferner gehört zu dem Verfahren der Schritt des Bewertens, ob die oszillometrischen Kurvenverlaufsdaten Übereinstimmungskriterien genügen, mit den Schritten: Ermitteln und Speichern von Einzelqualitätswerten für Merkmalmesswerte der Pulse, basierend auf Einzelqualitätswerten Gewinnen einer Bewertung der Gesamtqualität und Sammeln von Daten, bis ein vorbestimmter Gesamtqualitätsgrenzwert erfüllt ist. Ferner umfasst das Verfahren den Schritt: basierend auf den oszillometrischen Blutdruckdaten Bestimmen des Blutdrucks und der Pulsfrequenz.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Messen des Blutdrucks und der Pulsfrequenz, umfassend: eine aufblasbare Manschette, eine Druckerzeugungsvorrichtung, die mit der Manschette verbunden ist, um selektiv Druck auszuüben, indem die Manschette aufgeblasen oder der Druck aus dieser abgelassen wird, ein Manschettendrucksensor, der an die Manschette gekoppelt ist, um Schwingungen des Manschettendrucks und des Blutdrucks zu erfassen, und eine programmierte Steuervorrichtung. Die programmierte Steuervorrichtung kann dazu eingerichtet werden, die Druckmanschette und die Druckerzeugungsvorrichtung zu steuern/regeln, oszillometrische Blutdruckdaten aufgrund von Pulsen zu sammeln, Einzelqualitätswerte für Merkmalmesswerte der Pulse zu ermitteln, basierend auf den Einzelqualitätswer ten eine Bewertung der Gesamtqualität zu gewinnen, das Sammeln von Daten fortzusetzen, bis die Bewertung der Gesamtqualität einem Schwellwert genügt, und basierend auf den oszillometrischen Blutdruckdaten den Blutdruck und die Pulsfrequenz zu ermitteln.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schafft ein System zum Durchführen von Pulsfrequenz- und Blutdruckmessungen, mit einem Mittel zum Sammeln oszillometrischer Blutdruckdaten anhand von Pulsen und einem Mittel zum Ermitteln und Speichern von Einzelqualitätswerten für Merkmalmesswerte der Pulse. Ferner umfasst das System ein Mittel, um basierend auf den Einzelqualitätswerten einen wert für die Gesamtqualität zu erhalten, ein Mittel, um Daten zu Sammeln bis die Bewertung der Gesamtqualität einem Schwellwert genügt, und ein Mittel, um basierend auf den oszillometrischen Blutdruckdaten den Blutdruck und die Pulsfrequenz zu bestimmen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schafft ein Rechnerprogrammsystem, zu dem gehören: ein von einem Rechner verarbeitbares Medium das eine Rechnerlogik aufweist, die wenigstens einem Prozessor in einem Rechnersystem ermöglicht, Pulsfrequenz- und Blutdruckmessungen durchzuführen, und ein Mittel umfasst, um oszillometrische Blutdruckdaten zu verarbeiten, indem ein Manschettendrucksignal durch wenigstens ein Filter geleitet wird. Weiter umfasst das Rechnerprogrammsystem ein Mittel zum Bewerten, ob die oszillometrischen Blutdruckdaten Übereinstimmungskriterien genügen, mit den Schritten: Ermitteln und Speichern zugeord neter Einzelqualitätswerte für Merkmalmesswerte der Pulse, basierend auf den Einzelqualitätswerten Gewinnen einer Bewertung der Gesamtqualität, und Sammeln von Daten bis ein vorbestimmter Gesamtqualitätsgrenzwert erreicht ist. Darüber hinaus umfasst das Rechnerprogrammprodukt ein Mittel, um basierend auf den oszillometrischen Blutdruckdaten den Blutdruck und die Pulsfrequenz zu bestimmen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Diagramm eines nicht invasiven Systems zum Messen des Blutdrucks gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 veranschaulicht typische Wellenformen für eine normale oszillometrische nicht invasive Blutdruckmessung mit einer Amplitude oszillometrischer Pulse, aufgetragen als Funktion der Zeit (oder des Manschettendrucks).
3 zeigt ein Flussdiagramm eines allgemeinen Verfahrens zum Bestimmen des Blutdrucks und der Pulsfrequenz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4A zeigt einen typischen oszillometrischen Komplex, wobei veranschaulicht wird, wie die Steigung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ermittelt wird.
4B zeigt einen typischen oszillometrischen Komplex, wobei veranschaulicht wird, wie die Amplitude gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ermittelt wird.
4C zeigt einen typischen oszillometrischen Komplex, wobei veranschaulicht wird, wie die Amplitude relativ zu einer eingestellten Grundlinie eingestellt wird.
4D zeigt einen typischen oszillometrischen Komplex, wobei die Zeitspanne bis zum Scheitelpunkt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht wird.
4E zeigt einen typischen oszillometrischen Komplex, wobei die Fläche des systolischen Abschnitts und des diastolischen Abschnitts des Komplexes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht wird.
4F zeigt ein typisches EKG-Signal und den entsprechenden Druckkomplex.
4G zeigt ein Beispiel einer Zweikanalfilterung mit Tiefpass- und Bandpassfiltern.
4H zeigt in einem Diagramm einander gegenübergestellt eine erste und zweite Pulsperiode.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines allgemeinen Verfahrens zum Bestimmen des Blutdrucks und der Pulsfrequenz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Abschnitt des Verfahrens zum Bestimmen des Blutdrucks und der Pulsfrequenz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt ein Flussdiagramm eines Abschnitts des Verfahrens zum Bestimmen des Blutdrucks und der Pulsfrequenz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
1 zeigt den Arm eines Menschen, an dem eine herkömmliche aufblasbare elastische Manschette 101 angelegt ist, die in der Lage ist, im vollständig aufgeblasenen Zustand die Oberarmarterie zu okkludieren. Während aus der Manschette 101 der Druck mittels eines Ablassventils 102 über einen Auslass ins Freie 103 abgelassen wird, wird die arterielle Okklusion allmählich gelöst. Das Druckablassen der Manschette 101 über das Ablassventil 102 wird mittels eines Mikroprozessors 107 über eine Steuerleitung 116 geregelt/gesteuert.
Ein Druckmesswandler 104 ist über eine Leitung (beispielsweise eine Röhre, einen Schlauch, usw.) 105 an die Manschette 101 gekoppelt, um den darin herrschenden Druck zu erfassen. In Übereinstimmung mit herkömmlichen oszillometrischen Techniken werden durch Änderungen des Gegendrucks der Manschette 101 Druckschwingungen in der Arterie erfasst, und diese Druckschwingungen werden durch einen Transducer 104 in ein elektrisches Signal umgewandelt und über einen Pfad 106 an einen Mikroprozessor 107 gekoppelt, um verarbeitet zu werden. Ferner ist eine Druckluftquelle 109 über eine Leitung 110 durch ein Aufblasventil 111 und eine Leitung 112 hindurch mit der Druckmanschette 101 verbunden. Das Aufblasventil 111 wird von dem Mikroprozessor 107 aus über eine Leitung 113 elektrisch betätigt. Außerdem ist das Ablassventil 102 durch eine Leitung 114 über eine Zweigverbindungsleitung 115 mit der Leitung 112 verbunden, die zur Manschette 101 führt.
2 veranschaulicht typische Wellenformen für eine normale oszillometrische nicht invasive Blutdruckmessung mit einer Amplitude oszillometrischer Pulse, die als Funktion der Zeit (oder des Manschettendrucks) dargestellt sind. Es sind zwei Wellenformen dargestellt. Eine Kurve 121 repräsentiert den Manschettengesamtdruck der aufblasbaren Manschette und eine Kurve 123 repräsentiert die gemessenen Spitzenpulsamplituden für oszillometrische Komplexe. Wie ersichtlich, wird die Manschette zuerst auf einen maximalen Druck 120 aufgeblasen, der anschließend in einer Reihe von kleinen inkrementellen Stufen, z. B. den Stufen 122, 124, 126, reduziert wird. Bei jedem inkrementellen Manschettendruck werden Schwingungen 128 gemessen, die jeweils einem Puls entsprechen. Die Spitzenpulsamplituden (PPA) jeder Schwingung wachsen mit jedem Dekrement des Manschettendrucks an, bis die PPA bei einem Manschettendruck 129 ein Maximum erreicht. Die PPA verringern sich mit jeder nachfolgenden Verringerung des Manschettendrucks. Der Manschettendruck bei Stufe 129 repräsentiert somit den MAP des Patienten, und die systolischen und diastolischen Druckwerte des Patienten lassen sich aus dem MAP ableiten. Obwohl 2 ein inkrementellen Abnehmen in Form von Druckstufen zeigt, lassen sich anstelle der inkrementellen Stufen auch mittels eines über die Zeit hinweg kontinuierlichen oder linearen Druckablassens ähnliche Messungen wie die oben erwähnten durchführen. Die Technik könnte ebenso in einer Überwachungseinrichtung verwendet werden, die den Blutdruck während eines Aufblasen misst.
3 zeigt ein allgemeines Verfahren zum Bestimmen des Blutdrucks und der Pulsfrequenz gemäß einem Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung. In Schritt 102 werden anhand von Pulsen oszillometrische Blutdruckhüllkurvendaten gesammelt. Die Daten werden anschließend in Schritt 104 gefiltert, um Komplexe zu erfassen. Zugeordnete Merkmalerfassungen werden dann an den minimal gefilterten Komplexen durchgeführt. In Schritt 106 werden anschließend Einzelqualitätswerte (oder "Qualitätsfaktoren") für Merkmalmesswerte der Pulse berechnet. Das Verfahren gewinnt anschließend in Schritt 108 eine Bewertung der Gesamtqualität. Darüber hinaus führt das Verfahren ab Schritt 102 eine Wiederholung durch, falls dies in Schritt 110 für erforderlich erachtet wird. Zuletzt kann in Schritt 112 ein Blutdruck- und Pulsfrequenzwert ermittelt werden.
Die nachfolgende Erörterung erläutert die Qualitätswerte detaillierter. Eine Analyse eines Pulses hinsichtlich Artefakten wird auf zwei Ebenen vorgenommen. Auf der ersten werden Schwingungen gesammelt, und auf der zweiten werden die Schwingungen berechnet, um Blutdruck- und Pulsfrequenzwerte zu berechnen. Jedes gemessene Merkmal des Pulses weist einen zugeordneten Qualitätswert (Q) auf, der anhand von Daten aus Pulsschwingungen der aktuellen Ermittlung sowie Daten aus einer vorhergehenden Blutdruckmessung berechnet wird. Beispielsweise gehören zu den gemessenen Merkmalen die durchschnittliche Steigung und die Amplitude. Der Qualitätswert für sämtliche dieser Merkmale wird mittels eines Algorithmus berechnet, der die aktuelle Schwingung mit einer vorhergehenden Schwingung vergleicht. Ein hoher Qualitätswert resultiert, wenn das Merkmal eines bewerteten Komplexes hinsichtlich der Größenordnung dem Merkmal aus einem anderen Puls schlag oder Quelle ähnelt. Ein niedriger Qualitätswert resultiert, wenn die verglichenen Merkmale unterschiedlicher Größenordnung sind. Eine Berechnung der Qualität bezweckt ein Quantifizieren dieser Übereinstimmung von Merkmalen. Eine Berechnung der Qualität ergibt einen hohen Wert, wenn Übereinstimmung besteht, und einen niedrigen Wert, wenn Übereinstimmung fehlt. Auf diese Weise dient eine Berechnung der Qualität dazu, die Vergleiche zu vereinheitlichen, um deren Verwendung zu vereinfachen, wenn Entscheidungen über das Vorgehen hinsichtlich des Akzeptierens von oszillometrischen Pulsen zu treffen sind.
Während die Blutdruckmessung voranschreitet, werden die Qualitätswerte aktualisiert und zusammen mit den Merkmalmesswerten gespeichert. Unter Verwendung einer Funktion, die die Einzelqualitätswerte wichtet, wird ein Wert der Gesamtqualität berechnet. Der Algorithmus sammelt weiter Schwingungen, bis der Wert der Gesamtqualität ausreichend hoch ist oder die maximale Zeit bei einer Druckstufe überschritten ist. Die Abtastdaten, deren zugeordnete Merkmalmesswerte und die Qualitätsfaktoren werden für sämtliche Pulse gespeichert, und zwar auch für solche, die verworfen wurden. Wenn der Algorithmus ausreichend viele Schwingungen gesammelt hat, um zu versuchen Werte zu berechnen, werden die Pulsdaten, einschließlich der Qualitätswerte, evaluiert, um den Blutdruck und die Pulsfrequenz zu ermitteln. Auf dieser Ebene bilden die Qualitätswerte eine Eingabgröße für die Entscheidung, ob Schwingungen akzeptiert oder verworfen werden.
Es folgen einige Beispiele von Qualitätsfunktionen:

1. Die Funktion für die Qualität der Pulsperiode (PPQ) ist definiert durch: PPQ(PP1, PP2) = 100 – (|PP2 – PP1| × 100/PP1)wobei PP₁ für eine erste Pulsperiode (z.B. Pulsperiode 60 in 4H), und PP₂ für eine zweite, nachfolgende Pulsperiode (z.B. Pulsperiode 62 in 4H) steht. Der Qualitätsfaktor kann im Allgemeinen Werte im Bereich zwischen 0 und 100 annehmen. Der Schwellwert für den Faktor der Qualität der Pulsperiode, der im Allgemeinen verwendet wird, um zu ermitteln, ob zwei Komplexe hinsichtlich der Pulsperiode übereinstimmen, ist 70. Zu beachten ist, dass diese Formel eine Zahl bereitstellt, die sich ohne weiteres für den Entscheidungsprozess verwenden lässt. Ein PPQ-Schwellwert von 70 bedingt, dass PP₂ für eine Akzeptanz der Pulsperiode innerhalb +/– 30 % von PP₁ liegt.
2. Die Funktion der Qualität des Zusammenpassens von Scheitelpunkten (MPKQ), die verwendet wird, um bei einem Manschettendruck Pulsamplituden qualitativ zu bewerten, ist definiert durch: MPKQ(PK1, PK2) = 100 – (|PK2 – PK1| – 3) × 200/(PK1 + PK2)wobei PK₁ die Amplitude des ersten Pulses (siehe 4B und 4C), und PK₂ die Amplitude des zweiten Pulses ist. Im Allge meinen beträgt der für die Qualität des Zusammenpassens der Scheitelpunkte verwendete Schwellwert 75. Diese bedingt, dass 0.78 × PK1 – 3.43 < PK2 < 1.28 × PK1 +3.43 zutrifft, um für eine Akzeptanz der Pulsamplitude zu entscheiden.
3. Die Funktion der Qualität der Steigung (SLPQ) ist definiert durch: SLPQ(SLP1, SLP2) = 100 – (|SLP2 – SLP1|) × 200/(SLP1 + SLP2)wobei SLP₁ eine Steigung eines ersten1|omplexes (siehe 4A) ist, und SLP₂ eine Steigung eines zweiten Komplexes ist. Im Allgemeinen beträgt der für die Steigungsqualität verwendete Schwellwert 50. Dies bedeutet, dass 0.60 × SLP₁ < SLP₂ < 1.67 × SLP₁ zutreffen muss, um eine Steigung zu akzeptieren.
4. Die Funktion der Qualität der Zeitdauer bis zum Erreichen des Scheitelpunkts (T2PQ) ist definiert durch: T2PQ(T1, T2) = 100 – (|T2 – T1|) × 200/(T1 + T2)wobei T₁ eine Zeitspanne ist, die bei einem ersten Komplex bis zum Erreichen des Scheitelpunkts verstreicht (siehe 4D), und T₂ eine Zeitspanne ist, die bei einen zweiten Komplex bis zum Scheitelpunkt verstreicht. Im Allgemeinen beträgt der für die Steigungsqualität verwendete Schwellwert 50. Dies bedeutet 0.60 × T₁ < Z₂ < 1.67 × T₁muss erfüllt sein, um eine Steigung zu akzeptieren. Zu beachten ist, dass die beiden letzten Qualitätsfunktionen dieselbe Form aufweisen. Es lässt sich daher für viele der zu vergleichenden Merkmale eine Standardqualitätsfunktion definieren durch die Gleichung: Quality(X1, X2) = 100 – (|X2 – X1|) × 200/(X1 + X2)
5. Die Funktion der Qualität der letzten Steigung (LSLPQ) ist definiert durch: LSLPQ(SLP1, LSLP2) = Quality(SLP1, LSLP2)wobei SLP₁ eine Steigung eines ersten Komplexes ist, und LSLP₂ eine Steigung eines zweiten Komplexes ist, der anhand einer vorhergehenden Druckstufe bei der Blutdruckmessung gewonnen wurde.
6. Die Funktion der Qualität der letzten Zeitdauer bis zum Scheitelpunkt (LT2PQ) kann definiert sein durch: LT2PQ(T2P1, LT2P2) = Quality(T2P1, LT2P2)wobei T2P₁ eine Zeitspanne bis zum Erreichen des Scheitelpunkts für einen ersten Komplex ist, und LT2P₂ eine Zeitspanne bis zum Erreichen des Scheitelpunkts für einen zweiten Komplex ist, der anhand einer vorhergehenden Druckstufe der Blutdruckmessung gewonnen wurde.
7. Die Definition der Funktion der Hüllkurvenqualität (ENVQ) ist komplizierter, da unterschiedliche Vergleiche der Komplexgröße durchzuführen sind, um eine optimale Performance des Algorithmus zu erreichen. Im Wesentlichen ergibt sich die Hüllkurvenqualität aus einem Vergleich zwischen der Größe eines Komplexes und dem Wert, der unter Verwendung der letzten Kurvenanpassung für die Größe des Komplexes vorherberechnet wird. Die tatsächliche Funktion, die in dem Vergleich verwendet wird, verändert sich in unterschiedlichen Stadien des Hüllkurvenbildungsprozesses. In dem Verfahren des Berechnens einer Hüllkurvenqualität werden die folgenden vier Funktionen verwendet: QNORM(X1, X2) = 100 – (|X2 – X1|) × 100/(X1). QADJ1(X1, X2) = 100 – (|X2 – 2 × X1|) × 100/(2 × X1). QADJ2(X1, X2) = 100 – (|X2 – 0.875 × X1|) × 100/(0.875 × X1). QADJ3(X1, X2) = 100 – (|X2 – 1.125 × X1|) × 100/(1.125 × X1). Für die ENVQ-Funktion ist X₁ eine Komplexgröße aus einem ersten Komplex, der während der aktuellen Messung gewonnen wurde, und X₂ ist eine Komplexgröße, die aus der Verwendung einer vorhergehenden Kurvenanpassung erhalten wurde, um eine Komplexgröße vorherzuberechnen. Die Berechnung der Hüllkurvenqualität beinhaltet zunächst eine Entscheidung darüber, welches Stufe anzuwenden ist. Stufe 1 der ENVQ wird verwendet, wenn der Manschettendruck über dem systolischen Wert liegt, Stufe 2 wird verwendet, wenn der Manschettendruck in der Nähe von MAP liegt, und Stufe 3 wird für die übrigen Manschettendruckpegel verwendet. I m Falle der Stufe 1 gilt für ENVQ(X₁, X₂) If X1 ≤ X2, THEN ENVQ(X1,X2) = QNORM(X1, X2). If X2 < X1 ≤ 2 × X2, THEN ENVQ(X1, X2) = 100. If X1 > 2 × X2, THEN ENVQ(X1, X2) = QADJ1(X1, X2). Im Falle der Stufe 2 gilt für ENVQ(X₁, X₂) If X1 ≤ 0.5 × X2, THEN ENVQ(X1, X2) = 1. If X1 ≥ 2 × X2, THEN ENVQ(X1, X2) = 1. If 0.5 × X2 < X1 ≤ 0.875 × X2, THEN ENVQ(X1, X2) = QADJ2(X1, X2). If 0.875 × X2 < X1 < 2 × X2, THEN ENVQ(X1, X2) = QADJ3(X1, X2). Im Falle der Stufe 3 gilt für ENVQ(X₁, X₂) If X1 ≤ 0.5 × X2, THEN ENVQ(X1, X2) = 1. If X1 ≥ 2 × X2, THEN ENVQ(X1, X2) = 1. If 0.5 × X2 < X1 < 2 × X2, THEN ENVQ(X1, X2) = QNORM(X1, X2).
8. Eine auf sämtlichen Merkmalmesswerten basierende Gesamtqualität Q kann eine nützlicher Berechnungsfaktor für eine endgültige Bestimmung hinsichtlich der Akzeptierbarkeit eines speziellen Komplexes darstellen. Eine mögliche Funktion der Gesamtqualität, die von einigen der einzelnen Merkmalsqualitäten abhängt ist definiert durch: Q(MPJQ, SLPQ, PPQ, ENVQ = ([MPKQ × SLPQ/100 × T2PQ]/50 + [(PPQ + ENVQ/2])β.
9. Die Funktion der Zeitspanne zwischen QRS und Scheitelpunkt (Q2P) ist definiert durch: QRS2P(EM1, EM2) = 100 – (|EM2 – EM1|) × 100/EM1)wobei EM₁ eine Zeitspanne von der R-Welle in dem QRS-Komplex des EKG bis zum Scheitelpunkt des oszillometrischen Pulses ist (z.B. T -QRS zum Scheitelpunkt in 4F), und EM₂ eine Zeitspanne zwischen den gleichen Punkten aus einem nachfolgenden Puls ist. Der Schwellwert, der im Allgemeinen verwendet wird, um zu ermitteln, ob zwei Komplexe hinsichtlich der von QRS bis zum Scheitelpunkt benötigten Zeitspanne übereinstimmen, beträgt 70. Es ist wiederum zu beachten, dass diese Formel eine Zahl bereitstellt, die sich ohne weiteres für den Entscheidungsprozess verwenden lässt. Eine ähnliche Funktion kann für die in 4F gezeigte Zeitspanne von QRS bis zum Fuß des Komplexes berechnet werden.

Ein weiterer Messwert der Komplexqualität kann anhand der Form des Pulses berechnet werden. Wie in 4E gezeigt, kann ein Komplex in zwei Abschnitte A_S (43) und A_D (44) unterteilt werden, die jeweils die Fläche des systolischen bzw. diastolischen Abschnitts des Komplexes repräsentieren. Ein weiteres Maß dieser Flächen lässt sich anhand der Fläche eines zwischen den drei Punkten P_FT1 (46), TP_MAX (47) und P_MAX. (A_ST) (48) konstruierten Dreiecks und anhand der Fläche eines zwischen den drei Punkten P_FT2 (45), TP_MAX (47) und P_MAX. (A_DT) (48) konstruierten Dreiecks berechnen. Das Verhältnis A_D/AT_D definiert einen Formparameter. Der Formparameter kann sich in Abhängigkeit von dem Manschettendruck ändern. Beispielsweise kann dieser kleiner als Eins sein, wenn der Manschettendruck größer als MAP ist, und größer als 1, wenn der Manschettendruck unterhalb von MAP liegt. Allerdings wird erwartet, dass der Formparameter für unterschiedliche Pulse bei ein und demselben Manschettendruck, oder bei dem gleichen Manschettendruck aus einer vorherigen Berechnung, vorausgesetzt, der Blutdruck hat sich nicht verändert, zusammenpassen sollten.
Es ist zu beachten, dass die oben beschriebenen Qualitätswerte lediglich exemplarisch sind. Wie es dem Fachmann klar ist, können beliebig viele Veränderungen daran vorgenommen sowie andere Qualitätswerte konstruiert und verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 5, ist ein Abschnitt eines Verfahrens zum Ermitteln des Blutdrucks und der Pulsfrequenz eines Patienten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Insbesondere zeigt 5 ein Verfahren 150 zum Verwerfen von Artefakten unter Verwendung von Pulsqualitätswerten und Zweikanalsignalverarbeitung. In einem ersten Schritt 152 des Verfahrens wird die Manschette auf einen gewünschten maximalen Druck aufgeblasen. Nachdem die Manschette aufgeblasen ist, wird in Schritt 154 Luft bis zur nächsten Druckstufe abgelassen. Obwohl eine unmittelbare Deflation der Manschette auftritt, bevor irgendwelche Daten erlangte werden, ist es klar, dass die Daten auch während des Aufblasens oder vor Durchführung der ersten Ablassstufe erlangt werden können. Sobald Luft aus der Manschette abgelassen ist, werden die nicht invasiven Blutdruckschwingungen und das EKG-Signal in Schritt 156 verarbeitet. 6A und 6B zeigen Schritt 156 im Detail und werden weiter unten erläu tert. Nachdem Schritt 156 vollendet ist, ermittelt das Verfahren in Schritt 158, ob irgendwelche Schwingungen in den Daten vorhanden sind. Falls keine Schwingungen vorhanden sind, springt das Verfahren zu Schritt 168, um zu berechnen, ob eine zugewiesene Zeit überschritten wurde. Falls andererseits Schwingungen vorliegen, fährt das Verfahren mit Schritt 160 fort, in dem ermittelt wird, ob die Schwingungen speziellen Kriterien eines Zusammenpassens genügen. Schritt 160 wird weiter unten eingehender anhand von 7 erörtert. Falls die Schwingungen den Kriterien eines Zusammenpassens nicht genügen, ermittelt das Verfahren in Schritt 162, ob die zugewiesene Zeit bei der Druckstufe abgelaufen ist (z.B. eine Zeitüberschreitung). Die zugewiesene Zeit kann in einer speziellen Situation abhängig von Industriestandards und Gepflogenheiten variieren. Nach dem Ablassen von Luft bis zu einem neuen Manschettendruckniveau, wird eine spezielle Zeitdauer für eine Suche nach Komplexen zugelassen; falls sich in dieser Zeitspanne keine Komplexe finden lassen, kommt es zu einer Zeitüberschreitung der Stufe, es werden keine Hüllkurvendaten für die Stufe aufgezeichnet, und der Algorithmus schreitet fort, um Luft bis zu einem neuen Manschettendruckniveau abzulassen. Falls die zugewiesene Zeit für die Druckstufe überschritten wurde, wird das Verfahren 150 in Schritt 170 abgebrochen. Falls die zugewiesene Zeit hingegen nicht überschritten wurde, kehrt das Verfahren zu Schritt 156 zurück, um die nicht invasive Blutdruckschwingung und das EKG-Signal zu verarbeiten. Falls die Schwingungen die Kriterien eines Zusammenpassens in Schritt 160 erfüllen, akzeptiert das Verfahren in Schritt 164 die Schwingungen. Nachdem die Schwingungen akzeptiert sind, bewertet das Verfahren in Schritt 166, ob die Ermittlung vollständig ist. Mit anderen Worten, das Verfahren entscheidet, ob ausreichend Daten über die Schwingungen vorhanden sind, um Blutdruck- und Pulsfrequenzberechnungen durchzuführen. Falls in Schritt 166 entschieden wird, dass die Ermittlung nicht vollständig ist, berechnet das Verfahren in Schritt 168, ob eine zugewiesene Zeit überschritten wurde. Es ist außerdem der Fall, dass zu Beginn einer Ermittlung eine gewisse Zeitdauer für ein Erhalten eines Ergebnisses zugewiesen wird. Falls kein Ergebnis erlangt wird, kommt es zu einer Zeitüberschreitung der Ermittlung, wonach der Messvorgang ohne eine Ausgabe von Blutdruckwerten beendet wird. Dies trägt dazu bei, die Sicherheit der Vorrichtung zu gewährleisten, indem verhindert wird, dass der Manschettendruck die darunterliegende Arterie für ein Zeitdauer okkludiert, die zu einem Unbehagen oder einer Verletzung führen könnte. Falls eine zugewiesene Zeit überschritten wird, wird das Verfahren in Schritt 170 abgebrochen und die Luft wird vollständig aus der Manschette abgelassen. Falls die zugewiesene Zeit hingegen nicht überschritten wurde, kehrt das Verfahren zu Schritt 154 zurück, der veranlasst, Luft aus der Manschette abzulassen, bis die nächste Druckstufe erreicht ist. Falls in Schritt 166 ausreichend Daten zur Verfügung stehen, wird in Schritt 172 der Blutdruck angezeigt.
6A zeigt Sub-Schritte 202–218 von Schritt 156, die dazu dienen, nicht invasive Blutdruckschwingungen zu verarbeiten, und 6B zeigt Sub-Schritte 250–258 von Schritt 156 zum Verarbeiten eines EKG-Signals (falls ein solches vorhanden ist). Wie in 6A gezeigt, wird in Schritt 202 das von dem Drucktransducer ausgegebene unverarbeitete Manschettendrucksignal identifiziert. Das Signal wird anschließend durch Antialiasing-Filter; geleitet und in Schritt 204 digitalisiert. In Schritt 206 wird das Signal durch einen Tiefpassfilter geleitet, um Rauschen aus dem Signal zu eliminieren. Die Grenzfrequenz kann abhängig von dem Fachmann bekannten Industriestandards unterschiedlich sein. In Schritt 208 ist das zeitlich abgetastete, jedoch ansonsten unverarbeitete Manschettendrucksignal bandpassgefiltert. Dieses bandpassgefilterte Signal dient dazu, die Suche nach Zeitpunkten zu erleichtern, die kennzeichnen, wo das Tiefpasssignal zum Messen von Pulsmerkmalen abzutasten ist. Unter Verwendung der beiden Datenströme, kann das System den Bandpassdatenstrom nutzen, um grundlegende Punkte zu finden, während es an einem nicht durch die Hochpasskomponente des Bandpassfilters verfälschten Datenstrom Messungen vornimmt. Das Verfahren ermittelt anschließend, ob eine Oszillation in Schritt 210 erfasst ist. Falls eine Oszillation nicht erfasst ist, tritt das Verfahren in Schritt 212 aus und fährt mit Schritt 158 in 5 fort. Falls eine Oszillation erfasst wird, identifiziert das Verfahren in Schritt 214 grundlegende Zeitpunkte. Beispielsweise sind die Grundlinie und der Scheitelpunkt Beispiele für grundlegende Zeitpunkte, die in Schritt 214 lokalisiert werden können. In Schritt 216 werden die Zeiten, bei denen die grundlegenden Punkte auftreten, auf die Tiefpassfilterdaten übertragen. Für jeden Puls werden anschließend in Schritt 218 gewisse (im Einzelnen weiter unten erläuterte) Merkmalmesswerte gemessen und gespeichert, beispielsweise die Amplitude, die Pulsperiode, die Zeitspanne bis zum Scheitelpunkt, die Steigung, die Fläche während des Anstiegs (d. h. Fläche in dem systolischen Abschnitt der Oszillation) und die Fläche während des Abstiegs (d. h. die Fläche in dem diastolischen Abschnitt der Oszillation). Nachdem sämtliche dieser Werte gemessen und gespeichert sind, fährt das Verfahren mit Anschlusspunkt 255 in 6B fort.
Ein Beispiel einer Merkmalerfassung aus Schritt 218 ist ein Ermitteln der Steigung, wie in 4A gezeigt. Um die Steigung zu berechnen, wird das Tiefpasssignal zunächst in Schritt 206 in einem Verzögerungspuffer gespeichert. Anschließend wird in Schritt 208 das Bandpasssignal verwendet, um den anfänglichen Fußpunkt zu identifizieren. Insbesondere wird der Punkt identifiziert, der unmittelbar einer Steigung vorangeht, die für 25 Millisekunden monoton ansteigt, und wird als ein vorläufiger Fußpunkt (P_FOOT) markiert. Selbstverständlich dient die Verwendung von 25 Millisekunden lediglich als ein Beispiel für eine Grenze. Wie es dem Fachmann klar ist, könnten beliebige andere Werte verwendet werden (z.B. 20 Millisekunden, 30 Millisekunden, usw.). Anschließend wird ein Scheitelpunkt identifiziert, bei dem die Steigung geringer als 25 % der maximalen Steigung ist, und an dem die Signalsteigung negativ geworden ist. 50 % der maximalen Steigung wird als Wert verwendet, um den unteren Punkt der Steigung (Punkt 15 in 4A) auf dem Verzögerungspuffersignal (tiefpassgefilterten Signal) zu finden, und 25 % der maximalen Steigung wird verwendet, um den oberen Punkt der Steigung (Punkt 14 in 4A) zu finden. Die durchschnittliche Steigung ist definiert als die Änderung der Wellenform der Schwingung auf dem Weg von Punkt 15 nach Punkt 14 dividiert durch die Zeitspanne zwischen diesen Punkten. Diese durch schnittliche Steigung wird zur Berechnung der weiter oben beschriebenen Funktion der Steigungsqualität (SLPQ) verwendet. Ein ähnliches Verfahren kann dafür eingesetzt werden, um andere Merkmalmesswerte zu ermitteln, beispielsweise die Amplitude, die Zeitspanne bis zum Scheitelpunkt, die Schwingungsfläche, usw., wie sie nachstehend anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben sind.
4B zeigt ein Beispiel für ein Ermitteln der Amplitude eines Komplexes. P_FOOT befindet sich in der Nähe des Beginns des Komplexes, und der maximale Scheitelpunkt ist bei P_MAX gezeigt. Die Amplitude des Komplexes beträgt P_MAX – P_FOOT.
4C zeigt, wie ein Driften des Signals eines oszillometrischen Komplexes zu berücksichtigen ist und ein in einer anfänglichen Phase nach einer Stufendeflation des Manschettendrucks auftretender Lufteffekt ausgleichend korrigiert wird. Um die Korrektur durchzuführen, wird die momentane gefilterte Steigung um den Fußpunkt bis zu dem Zeitpunkt extrapoliert, wo der Scheitelpunkt auftritt und von dem Abstand zwischen dem Fuß und dem Scheitelpunkt subtrahiert. Diese lässt sich durch die folgende Gleichung berechnen: P_MAX – (P_FOOT + Tpk × (Mittelwert dP/dt)). Die maximale zulässige Korrektur beträgt gewöhnlich 25 % des Abstands zwischen dem Fußpunkt und dem Scheitelpunkt. Es ist klar, dass andere Wege einer Korrektur des Driftens der Grundlinie des Signals nach einem gestuften Ablassen des Manschettendrucks verwendet werden können. Beispielsweise basiert eine andere Möglichkeit einer Korrektur eines Grundliniendriftens darauf, eine Gerade von dem Fußpunkt eines Komplexes zu dem Fußpunkt des nachfol genden Komplexes zu berechnen und die Pulsamplitude von dieser Geraden aus zum Scheitelpunkt des Komplexes zu messen.
4D zeigt die Zeitspanne bis zum Scheitelpunkt Tpk eines oszillometrischen Komplexes. Die Zeitspanne bis zum Scheitelpunkt Tpk ist die von P_FOOT bis P_MAX verstrichene Zeit.
4E zeigt die Fläche des oszillometrischen Komplexes. Die Fläche des systolischen Abschnitts 43 der Oszillation ist zusätzlich zu der Fläche des diastolischen Abschnitts 44 der Oszillation gezeigt. Der Beginn der nächsten Oszillation ist bei Punkt 45 gezeigt.
4F zeigt ein EKG-Signal und den entsprechenden Druckkomplex. Die gemessenen Zeitspannen T_QRS–START und T_QRS–PK die verwendet werden, um de Qualitätswerte zu bestimmen, sind aus der Figur ersichtlich. Diese Zeittaktmerkmale können in derselben Weise verwendet werden, wie andere der weiter oben beschriebenen Merkmale. Für andere Merkmale dieser Signale können weiter Qualitätsfunktionen definiert werden. Die Qualitätsfaktoren für diese Merkmale können dann in ähnliche Wege strukturiert werden, wie jene der oben aufgeführten.
4G zeigt Wellenformen, die sich aufgrund einer dualen Filtertechnik gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ergeben. Die auf dem Manschettendrucksignal basierenden Blutdruckkomplexe 50 werden tiefpassgefiltert, um Rauschen aus den Daten zu entfernen. Nach dem Tiefpassfiltern wird der Bandpassfilter auf das Signal 50 angewandt, um das Hochpasssignal 52 zu erzeugen. Das Bandpassfilter enthält einen Hochpassabschnitt, um die Grundlinie der oberen Kurve 50 zu eliminieren und ein Identifizieren und Verwenden zusätzlicher Punkte in vielfältigen Berechnungen zu ermöglichen.
Fig. 4H zeigt eine erste Pulsperiode 60 und eine nachfolgende (zweite) Pulsperiode 62. Die Pulsperiode 60 kann zwischen Punkten 64 und 66 gemessen werden, während die Pulsperiode 62 zwischen Punkten 68 und 70 gemessen werden kann.
Unter Bezugnahme auf Schritt 156 in 6B, werden EKG-Daten (falls diese erlangt wurden) beginnend mit Schritt 250 gewonnen. Die EKG-Signaldaten werden dann in Schritt 252 verarbeitet, um den QRS-Komplex zu identifizieren. In Schritt 254 wird die R-Welle dem Echtzeitereignis zugeordnet. Wie weiter oben erörtert, werden die Daten aus 6A nach Schritt 254 auf Schritt 256 in 6B weitergegeben. In Schritt 256 wird die Zeitspanne zwischen der R-Welle und dem Fuß des nicht invasiven Blutdruckpulses (und ebenso die Zeitspanne zwischen der R-Welle und dem Scheitelpunkt des nicht invasiven Blutdruckpulses) ermittelt und in Schritt 256 gespeichert. Nachdem diese Daten ermittelt sind, tritt das Verfahren in Schritt 258 aus und fährt mit Schritt 158 in 5 fort.
Unter Bezugnahme auf 7, wird der in 5 gezeigte Schritt 160 nun eingehender beschrieben. Der Schritt 160 veranschaulicht, wie Komplexe identifiziert werden und wie Kriterien eines Zusammenpassens eingesetzt werden. Die Verarbeitung des Schritts beginnt mit einem Initialisieren der Proze duren in den Schritten 302, 304. Die Variablen der Stufensteuerung werden in Schritt 302 initialisiert und die Variablen des Komplexeserfassens und der Akzeptanzkontrolle werden in Schritt 304 initialisiert. Das Verfahren versucht anschließend in Schritt 306 einen Komplex zu gewinnen und ermittelt in Schritt 308, ob vor einer Zeitüberschreitung ein Komplex zu gewinnen war. Falls es zu einer Zeitüberschreitung kommt, bevor ein Komplex erhalten ist, hält das Verfahren die Schrittverarbeitung in Schritt 310 an. Falls ein Komplex gewonnenen wurde, werden in Schritt 312 die Merkmalmesswerte gespeichert. Zu den Merkmalmesswerten zählen die Amplitude, die Steigung, die Fläche während des Anstiegs, die Fläche während des Abstiegs, die Zeitspanne bis zum Scheitelpunkt und die seit QRS verstrichene Zeit. Nachdem die Messungen gespeichert sind, ermittelt das Verfahren in Schritt 314, ob der Komplex der erste ist, der in diesem Schritt gewonnen wurde. Falls dies zutrifft, kehrt das Verfahren zu Schritt 306 zurück, um weitere Komplexe zu erhalten. Andernfalls (d. h. falls mehrere Komplexe identifiziert wurden), werden die Qualitätswerte für jeden Komplex in Schritt 316 berechnet. Wie beschrieben, hängen die Qualitätswerte von Vergleichen zwischen zwei Komplexen für jede der gewonnenen und gespeicherten Messungen ab.
Wenn EKG-Signale vorliegen, werden in Schritt 316 außerdem Qualitätswerte gemessen, die den Zeittakt des QRS kennzeichnen. Sobald Qualitätswerte ermittelt sind, berechnet das Verfahren in Schritt 318, ob sämtliche Qualitätswerte oberhalb von vorgegebenen Schwellwerten liegen. Die Schwellwerte können abhängig von den Bedingungen einer jeweiligen Ermitt lung wechseln. Beispielsweise könnte ein spezieller Schwellwert verwendet werden, falls EKG-Signale vorliegen, wohingegen ein anderer Schwellwert verwendet werden könnte, falls EKG-Signale nicht vorliegen (d. h. die Kriterien werden gelockert, falls EKG-Signale vorliegen, da die Verwendung des EKG die Anforderungen steigert). Falls die Qualitätswerte nicht oberhalb der Schwellwerte liegen, ermittelt das Verfahren, ob frühere Komplexe vorhanden sind, die in Schritt 324 überprüft werden können. D. h. das Verfahren überprüft Komplexe andere als der letzten (neuesten) beiden untersuchten Komplexe. Falls keinerlei frühere Komplexe vorhanden sind, kehrt das Verfahren zu Schritt 306 zurück. Falls frühere Komplexe vorhanden sind, die sich überprüfen lassen, berechnet das Verfahren in Schritt 326 Qualitätswerte für den vorliegenden Komplex, der verglichen wird mit einem früheren Komplex aus der aktuellen Druckstufe. In Schritt 328 ermittelt das Verfahren, ob die Komplexe den Qualitätsschwellwerten oder den Außerkraftsetzungswerten der Zurückweisungszähler genügen.
Der Außerkraftsetzungswert der Zurückweisungszähler ist ein Mechanismus, der es ermöglicht mit der Ermittlung fortzufahren, nachdem es nicht möglich war, Komplexe hoher Qualität zu finden. Falls ein Komplex verarbeitet wurde, der kein akzeptierbares Qualitätsniveau aufweist, wird der Zurückweisungszählerstand inkrementiert. Ein Zurückweisungszählerstand wird für jedes zu bewertende Merkmal geführt. Ein Zurückweisungszählerstand wird eventuell einen Schwellwert überschreiten, falls Pulse wiederholt verworfen werden, und ein Überschreiten dieses Schwellwerts wird tatsächlich verhindern, dass der spezielle Qualitätsfaktor den Puls verwirft. Diese wird der Ermittlung ermöglichen, zu einer neuen Druckstufe fortzuschreiten oder die Ermittlung zu beenden, auch wenn keine Pulse hoher Qualität gefunden werden konnten. Wenn dieser Fall eintritt, wird der Algorithmus versuchen, die Komplexe mit der höchsten Gesamtqualität zu verwenden, um die oszillometrischen Daten für die Stufe zu repräsentieren und die Berechnung des Blutdrucks zu unterstützen. Dies stellt eine spezielle, jedoch wichtige Verwendung des Gesamtqualitätswerts dar. Zu beachten ist, dass die für die einzelne Merkmale zuständigen Zurückweisungszähler für jedes der zum Bewerten der Komplexe verwendeten Merkmale geführt werden, um diese selbe Relaxationsfunktion bereitzustellen. Folglich falls einer der Komplexe den Qualitätsschwellwerten genügt oder die Außerkraftsetzung des Zurückweisungszählers triggert, endet die Stufenverarbeitung in Schritt 322. Falls allerdings die Komplexe den Qualitätsschwellwerten oder der Außerkraftsetzung des Zurückweisungszählerstands nicht genügen, wird der Zurückweisungszählerstand für jede Komplexqualität in Schritt 330 aktualisiert. Diese bedeutet, dass die Außerkraftsetzung durch den Zurückweisungszählerstand ein Mittel darstellt, um die Anforderungen an einzelne Qualitätsschwellwerte zu lockern, während die Zeit mit jedem Schritt fortschreitet. Zu beachten ist, dass individuelle Zurückweisungszähler für jedes der Merkmale geführt werden können, die für die Bewertung der Komplexe verwendet werden, die diese gleiche Relaxationsfunktion für jedes Merkmal zur Verfügung stellen. In Schritt 332 ermittelt das Verfahren, ob sämtliche der Zurückweisungszähler überschritten wurden. Ist dies der Fall, beendet das Verfahren in Schritt 322 die Stufenverarbeitung mit akzeptierten Komplexen. Falls alle Zurückweisungszähler nicht überschritten wurden, ermittelt das Verfahren in Schritt 334, ob wenigstens drei Komplexe vorhanden sind. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 306 zurück, um einen Komplex zu erlangen. Falls wenigstens drei Komplexe vorhanden sind, führt das Verfahren an den drei letzten Komplexen in Schritt 336 einen Drei-Komplexe-Vergleich mit Kriterien des Zusammenpassens durch, die zwar hoch sind, jedoch gegenüber den Anforderungen an ein Zusammenpassen im Falle des Zwei-Komplexe-Vergleichs etwas reduziert sind. Anschließend ermittelt das Verfahren in Schritt 338, ob die drei Komplexe zusammenpassen. Falls die Komplexe nicht zusammenpassen, kehrt das Verfahren zu Schritt 306 zurück, um einen weiteren Komplex zu erhalten. Falls die Komplexe allerdings zusammenpassen, beendet das Verfahren die Stufenverarbeitung mit den akzeptierten Komplexen in Schritt 322.
Einige Beispiele dafür, wie Qualitätswerte gemäß unterschiedlicher Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, wird im folgenden erörtert. Wie oben in Zusammenhang mit Prozedur 160 beschrieben, wird in Schritt 318 eine Entscheidung dahingehend getroffen, ob sämtliche Qualitätswerte oberhalb der entsprechenden Schwellwerte liegen. Falls beispielsweise PPQ>80 und SLPQ>60 und ENVQ>60 und T2PQ>60 und LSLPQ>25 und LT2PQ>25 gilt, sind die Kriterien eines Zusammenpassens erfüllt. Dieses Zusammenpassen gilt für einen aktuellen Komplex und den unmittelbar vorhergehenden Komplex. Diese Bedingungen stellen die strengsten Bedingungen in dem Verfahren des Zusammenpassens dar. Wenn dies eintritt, sind damit die beiden besten Pulse für die Stufe unmittelbar identifiziert, und es ist keine weitere Suche nach Komplexen in der Stufe erforderlich.
Das nächste Niveau für ein mögliches Zusammenpassen betrifft den aktuellen und einen beliebigen der vorhergehenden Komplexe während einer Stufe. Diese ist in 7 in Schritt 324 gezeigt. Insbesondere ermittelt das Verfahren, ob MPKQ>75 und SLPQ>50 und T2PQ>50 zutrifft. In diesem Fall wird ein Zusammenpassen identifiziert, vorausgesetzt es gilt: ENVQ>50 und PPQ>70 und LSLPQ>25 und LT2PQ>25. Tatsächlich sind die Kriterien eines Zusammenpassens geringfügig gelockert, da früher in der Stufe vorkommende Komplexe mit dem aktuellsten Komplex verglichen werden. Falls allerdings ein vorgegebener Qualitätswert (ENVQ, PPQ, LSLPQ oder LT2PQ) in mehr als sechs Pulsen nicht erreicht wird, wird dieser spezielle Qualitätswert unter der Voraussetzung, dass die MPKQ hoch (d. h. >75) ist, nicht beachtet. Diese ermöglicht es, die beiden besten Pulse zu identifizieren, selbst wenn diese möglicherweise nicht unmittelbar aufeinander folgen, jedoch kann dies lediglich dann eintreten, wenn die strengeren Anforderungen, wie sie in dem vorhergehenden Absatz beschrieben sind, nicht erfüllt wurden.
Zuletzt ist noch ein anderes Kriterium vorhanden, das unmittelbar einen Zustand des Zusammenpassens während einer Stufe anzeigt. Dieser Abschnitt des Algorithmus ist das Zusammenpassen dreier Pulse und ist in den Schritten 3 34, 336, 338 in 7 gezeigt. Dieses Verfahren greift die letzten drei Pulse (P1, P2 und P3, wobei P3 der aktuellste ist) auf und entscheidet, dass diese zusammenpassen, vorausgesetzt je de der folgenden Bedingungen trifft zu: (a) die beiden Pulsperioden, die durch die Anfangszeitpunkte der drei Pulse definiert sind, weichen um nicht mehr als +/– 12% voneinander ab, (b) die Amplituden des ersten und zweiten Pulses unterscheiden sich um nicht mehr als +/– 12% von der dritten Pulsamplitude, (c) die Steigungen des ersten und zweiten Pulses unterscheiden sich um nicht mehr als +/– 12% der Steigung des dritten Pulses und (d) die Zeitspannen der ersten beiden Pulse bis zu deren Scheitelpunkt unterscheidet sich um nicht mehr als 12% von der Zeitspanne bis zum Scheitelpunkt im Falle des dritten Pulses. Wenn diese Bedingung des Zusammenpassens zutrifft, werden die gewonnenen letzten beiden Pulse als die beiden besten für die Stufe erachtet.
Obwohl diese Kriterien einer hohen Qualität eventuell nicht erfüllt sind, ist es dennoch möglich, die beiden besten Pulse für eine Stufe auszuwählen. Dies wird durch den Abschnitt des Algorithmus erreicht, der das beste Zusammenpassen von Scheitelpunkten überprüft. Die beiden Pulse, die als beste identifiziert wurden, werden als zusammenpassend erachtet, falls die Stufe beendet wird, ohne dass eine beliebige der übrigen strengeren Überprüfungen bestanden wurde. Die beiden besten Pulse werden gewählt, falls beliebige zwei aufeinanderfolgende Pulse die Kriterien MPKQ>75 und SLPQ>50 und T2PQ>50 erfüllen. Allerdings müssen diese Pulse nicht notwendig die Bedingungen ENVQ>50 und PPQ>70 und LSLPQ>25. Die beiden besten Pulse werden anschließend basierend auf zwei Pulsen ausgewählt, die diese gelockerten Kriterien erfüllen, jedoch das maximale Gesamt-Q für die Stufe aufweisen.
Offenbart wird ein Verfahren und System zum Durchführen von Pulsfrequenz- und Blutdruckmessungen. Das Verfahren und System umfassen die Schritte: Sammeln von oszillometrischen Blutdruckdaten anhand von Pulsen (102), Ermitteln von Einzelqualitätswerten für Merkmalmesswerte der Pulse (106), basierend auf den Einzelqualitätswerten Gewinnen einer Bewertung der Gesamtqualität (108), wiederholen des Schritts des Sammelns, bis ein Gesamtqualitätsniveau erfüllt ist (110), und Ermitteln des Blutdrucks und der Pulsfrequenz mittels der Einzelqualitätswerte (112).
Während die Ausführungsbeispiele und die Anwendung der in den Figuren veranschaulichten und oben beschriebenen Erfindung im Vorliegenden bevorzugt sind, sollte es klar sein, dass diese Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele dargeboten sind. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein spezielles Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst vielfältige Modifikationen, die nichtsdestoweniger in den Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung fallen.

Claims

Verfahren zur Durchführung von Messungen von Pulsfrequenz und Blutdruck, mit den Schritten: Verarbeiten von oszillometrischen Kurvenverlaufsdaten, indem ein Manschettendrucksignal durch wenigstens ein Filter (104), (204), (206), (208) geleitet wird; Bewerten, ob die oszillometrischen Kurvenverlaufsdaten Übereinstimmungskriterien genügen, mit den Schritten: Ermitteln von Einzelqualitätswerten für Merkmalmesswerte von Pulsen (106), Gewinnen einer Bewertung der Gesamtqualität (108) basierend auf den Einzelqualitätswerten und Sammeln von Daten, bis ein vorbestimmter Gesamtqualitätsgrenzwert erfüllt ist (110); und Bestimmen des Blutdrucks und der Pulsfrequenz (112) basierend auf den oszillometrischen Kurvenverlaufsdaten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Bewertens ferner ein Aktualisieren und Speichern der Einzelqualitätswerte während einer aktuellen Ermittlung umfasst (106).
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Ermitteln der Einzelqualitätswerte für Merkmalmesswerte der Pulse (106), das Verwenden von Daten von Pulsen der aktuellen Ermittlung sowie vorhergehender Blutdruckmessungen umfasst (316).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Bewertens ferner ein Aktualisieren und Speichern der Einzelqualitätswerte für Merkmalmesswerte umfasst, zu denen mindestens einer der folgenden Messwerte gehören: (a) Amplitude, (b) Pulsperiode, (c) Zeitspanne bis zum Scheitelpunkt, (d) Steigung, (e) systolische Fläche, und (f) diastolische Fläche (218).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Bewertens ferner ein Zurückweisen von Pulsen umfasst, bei denen Einzelqualitätswerte Schwellwertgrenzen nicht genügen (106).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Verarbeitungsschritt (104), das Durchleiten eines Manschettendrucksignals durch ein Tiefpassfilter umfasst, um Rauschen aus dem Signal zu entfernen, um dadurch Tiefpassfilterdaten zu erzeugen (206).
Verfahren nach Anspruch 6, zu dem ferner ein Leiten des Signals durch ein Bandpassfilter gehört, um wenigstens einen grundlegenden Zeitpunkt in dem Signal zu lokalisieren (208).
Verfahren nach Anspruch 7, zu dem ferner ein Übertragen der Zeit von wenigstens einem grundlegenden Zeitpunkt des Bandpassfilters zu den Tiefpassfilterdaten (216) gehört, um eine Identifizierung und Bewertung von Merkmalen jenes Tiefpassfiltersignals zu unterstützen.
Verfahren nach Anspruch 1, zu dem ferner ein Verarbeiten eines EKG-Signals (252) gehört.
Verfahren nach Anspruch 9, zu dem ferner ein Verwenden des EKG-Signals zum Bestimmen der oszillometrischen Blutdruckdaten (112) gehört.