DE102010061231A1

DE102010061231A1 - Adaptive Pumpensteuerung während einer nicht invasiven Blutdruckmessung

Info

Publication number: DE102010061231A1
Application number: DE102010061231A
Authority: DE
Inventors: Robert F. Wis. Donehoo; Richard Fla. Medero
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2011-06-22
Also published as: US20110152650A1; JP2011125716A; CN102100552A

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer nicht invasiven Blutdruck-(NIBP)-Überwachungseinheit (10), die eine Blutdruckmanschette (12) aufweist. Während des Betriebs der NIBP-Überwachungseinheit (10) wird die Blutdruckmanschette (12) anfänglich mit einer raschen Füllrate (74) gefüllt. Wenn die Blutdruckmanschette (12) einen ersten Druck (72) erreicht hat, wird die Füllrate der Blutdruckmanschette (12) ausgehend von der raschen Füllrate (74) bis zu einer Messfüllrate (76) verringert. Die Blutdruckmanschette (12) setzt das Füllen mit der Messfüllrate (76) fort, während die NIBP-Überwachungseinheit (10) Signale von dem Patienten aufnimmt. Auf der Grundlage der von dem Patienten her aufgenommenen Signale, berechnet die Steuereinrichtung (22) der NIBP-Überwachungseinheit (10) einen Anfangsfülldruck (82). Die Blutdruckmanschette (12) wird bis zu dem berechneten Anfangsfülldruck (82) gefüllt, und das Füllen wird beendet. In dieser Weise werden von dem Patienten her aufgenommene Signale während des Füllens genutzt, um den Anfangsfülldruck (82) zu berechnen, um die für die Durchführung einer Blutdruckmessung erforderliche Zeitdauer zu verkürzen.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Steuern des Füllens einer Blutdruckmanschette, um die Leistung eines nicht invasiven Blutdruck-(NIBP)-Überwachungssystems zu verbessern. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ändern der Rate des Füllens der Blutdruckmanschette, um den Messwert des Blutdrucks eines Patienten zu verfeinern.
Das oszillometrische Verfahren zum Messen von Blutdruck beinhaltet ein Anlegen einer aufblasbaren Manschette um eine Körperextremität, beispielsweise um den Oberarm eines Patienten. Während des Einsatzes eines nicht invasiven Blutdruck-(NIBP)-Überwachungssystems nach dem Stand der Technik wird die. Manschette bis zu einem Anfangsfülldruck gefüllt, der geringfügig oberhalb des systolischen Blutdrucks des Patienten liegt. Die Manschette wird anschließend fortschreitend entleert, und ein Druckwandler erfasst den Manschettendruck gemeinsam mit Druckschwankungen oder Schwingungen, die auf Druckänderungen zurückzuführen sind, die in der unter der Manschette liegenden Arterie von Herzschlag zu Herzschlag auftreten. Die von dem Druckwandler ausgegebenen Daten werden verwendet, um den systolischen Druck, den mittleren arteriellen Blutdruck (MAD) und den diastolischen Druck des Patienten zu berechnen. Es versteht sich, dass die Wahl des Anfangsfülldrucks ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Zeitdauer ist, die das NIBP-System benötigt, um den Manschettendruck zu messen, und um Manschettenschwingungen für die Berechnung des Blutdrucks zu erfassen.
Eine Voraussetzung bei der Ermittlung des Blutdrucks mittels eines NIBP-Überwachungssystems ist, dass die Manschette bis oberhalb des systolischen Drucks gefüllt werden muss, um eine angemessene Darstellung des Schwingungsamplitudenmuster erfassen zu können. Falls bereits ein kürzlich gemessener Blutdruckwert vorliegt, können die systolischen Daten jener vorhergehenden Ermittlung genutzt werden, um den Anfangsfülldruck für die aktuelle Ermittlung zu berechnen. Allerdings kann diese Technik nicht verwendet werden, falls die letzte Ermittlung nicht zeitnah ist, oder falls es sich nicht um denselben Patienten handelt, oder falls das Gerät gerade erst hochgefahren wurde. D. h., die Blutdruckbestimmung muss ohne Vorabkenntnis eines Schätzwerts des Blutdrucks durchgeführt werden.
Wenn keinerlei Daten über den Patienten vorhanden sind, ist der Anfangsfülldruck im Falle der speziellen zu messenden Bedingungen möglicherweise nicht optimal. Um dieses Problem zu handhaben, muss das System bis zu einem hohen Druck aufpumpen, um sicherzustellen, dass der Anfangsfülldruck oberhalb des für den Patienten vorliegenden systolischen Drucks liegt. In einer Abwandlung muss das System, wenn es das Oszillationsmuster während des Luftablassens beobachtet hat, entscheiden, dass die vorliegenden Daten am Ende des hohen Manschettendrucks der gemessenen oszillometrischen Daten nicht ausreichen, um den systolischen Druck vernünftig zu berechnen; in diesem Fall ist weiteres Pumpen und Suchen erforderlich. Diese Szenarien sind zeitraubend und verursachen Unbequemlichkeiten für den Patienten.
Falls der Anfangsfülldruck deutlich oberhalb des systolischen Blutdrucks für den Patienten ausgewählt ist, befällt das NIBP-System die Blutdruckmanschette somit zu stark, was für den Patienten mit Belastung verbunden ist und eine längere Messzeit erfordert. Andererseits muss die Blutdruckmanschette, falls der Anfangsfülldruck unterhalb des systolischen Blutdrucks für den Patienten ausgewählt ist, erneut gefüllt werden, um einen genauen Ablesewert zu erhalten. Es besteht daher ein Bedarf, eine gewisse Information über den Blutdruck des Patienten zu erfahren, um die Befüllung und Entleerung der Manschette zu regeln/steuern, um die Leistung eines NIBP-Systems zu verbessern.
Es versteht sich, dass die Wahl des Anfangsfülldrucks die Zeitdauer bestimmt, die erforderlich ist, bis das NIBP-System damit beginnt, den Manschettendruck abzulassen, um den Manschettendruck gemeinsam mit der Erfassung von Manschettendruckschwingungen zu messen, um den Blutdruck des Patienten zu berechnen. Wenn ein Patient ohne das Vorliegen früherer Messdaten überwacht wird, muss das System einen Anfangsfülldruck auswählen. Mit Blick auf das System ist es erwünscht, wenigstens den systolischen Druck für den Patienten abzuschätzen, um die Bestimmung des Anfangsfülldrucks zu verbessern.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und System zur Überwachung des Blutdrucks eines Patienten, wobei das System die Füllrate einer Blutdruckmanschette ändert, um die Leistung einer nicht invasiven Blutdruck-(NIBP)-Überwachungseinheit zu verbessern. Die NIBP-Überwachungseinheit enthält eine Blutdruckmanschette, die an einer Extremität eines Patienten, z. B. dessen Arm, angeordnet ist. Die Blutdruckmanschette wird durch eine zentrale Steuereinrichtung selektiv gefüllt und entleert, die die Rate des Füllens und Entleerens der Manschette während des Überwachungsverfahrens steuert.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung füllt die zentrale Steuereinrichtung die Blutdruckmanschette zu Beginn mit einer raschen Füllrate. Um die für den gesamten Blutdruckmesszyklus benötigte Zeit zu verringern, wird die Blutdruckmanschette bis zu einem ersten Druck mit der raschen Füllrate gefüllt.
Wenn der Manschettendruck den ersten Druck erreicht hat, vermindert die Steuereinrichtung die Füllrate der Blutdruckmanschette bis zu einer Messfüllrate. Die Steuereinrichtung füllt die Blutdruckmanschette mit der Messfüllrate und überwacht dabei Signale, die den Patienten betreffen.
In einem ersten Ausführungsbeispiel werden die den Patienten betreffenden Signale von einer Pulsüberwachungseinrichtung erzeugt. Speziell nimmt die Steuereinrichtung der NIBP-Überwachungseinheit ein Volumenschwankungssignal von der Pulsüberwachungseinrichtung auf, wobei der Herzfrequenzsensor an derselben Extremität wie die Blutdruckmanschette angeordnet ist. Während die Blutdruckmanschette beginnt, die unterhalb der Blutdruckmanschette liegende Arterie zu verschließen, ändern sich die von der Pulsüberwachungseinrichtung ausgegebenen Herzfrequenzsignale. Auf der Grundlage der von der Pulsüberwachungseinrichtung stammenden sich ändernden Signale berechnet die Steuereinrichtung einen Anfangsfülldruck. Die Steuereinrichtung fährt damit fort, die Blutdruckmanschette bis zu dem Anfangsfülldruck zu füllen.
Wenn die Blutdruckmanschette den Anfangsfülldruck erreicht, beginnt die Steuereinrichtung, die Blutdruckmanschette in einer Reihe von Druckstufen auf herkömmliche Weise zu entleeren.
In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel erfasst die Steuereinrichtung während des anfänglichen Füllens der Blutdruckmanschette mit der Messfüllrate von der Blutdruckmanschette ausgehende Schwingungspulse. Basierend auf den während des anfänglichen Füllens erfassten Schwingungspulsen berechnet die Steuereinrichtung einen systolischen Druck für den Patienten. Anhand des berechneten systolischen Drucks bestimmt die Steuereinrichtung einen Anfangsfülldruck und fährt damit fort, die Blutdruckmanschette mit der Messfüllrate bis zu dem Anfangsfülldruck zu füllen.
Wenn die Blutdruckmanschette den Anfangsfülldruck erreicht, verringert die Steuereinrichtung den Druck in der Blutdruckmanschette wie bekannt in der Reihe von Druckstufen.
Vielfältige sonstige Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verdeutlicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Zeichnungen veranschaulichen den besten Modus, der gegenwärtig zur Durchführung der Erfindung in Erwägung gezogen wird:
1 veranschaulicht in einem Blockschaltbild einen Patienten, der durch eine NIBP-Überwachungseinheit überwacht wird, die einen Luftverdichter verwendet, um die Blutdruckmanschette zu füllen;
1a zeigt in einem Blockschaltbild einen Patienten, der durch eine NIBP-Überwachungseinheit überwacht wird, die die Blutdruckmanschette mittels eines Druckluftvorrats befüllt;
2 veranschaulicht in einem Graphen ein standardmäßiges Verfahren zum Betreiben einer NIBP-Überwachungseinheit, wobei während des Luftablassens/Entleerens ausgehend von einem Anfangsfülldruck bei jeder Druckstufe in der Reihe von Druckstufen zwei Schwingungspulsamplituden erfasst werden;
3 veranschaulicht das Verfahren zum Ändern der Füllrate einer Blutdruckmanschette und zum Abschätzen eines Anfangsfülldrucks während des Füllens der Manschette mit einer Messfüllrate;
4 zeigt in einem Blockschaltbild ein zweites Ausführungsbeispiel eines NIBP-Überwachungssystems zur Überwachung des Blutdrucks eines Patienten;
5 veranschaulicht das Verfahren zum Ändern der Füllrate einer Blutdruckmanschette, um während des Aufblasvorgangs einen Anfangsfülldruck zu ermitteln; und
6 veranschaulicht in einem Flussdiagramm die betriebsmäßige Abfolge von Schritten, die durch das System und Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um den Blutdruck eines Patienten mittels einer NIBP-Überwachungseinheit zu bestimmen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 veranschaulicht allgemein ein nicht invasives Blutdruck-(NIBP)-Überwachungssystem 10. Das NIBP-Überwachungssystem 10 enthält eine Blutdruckmanschette 12, die an dem Arm 14 eines Patienten 16 angeordnet ist. Die Blutdruckmanschette 12 kann aufgepumpt/gefüllt und entleert werden, wobei die Oberarmarterie des Patienten 16 unter der Bedingung der vollständigen Füllung okkludiert wird. Während die Blutdruckmanschette 12 mittels des Ablassventils 18, das einen Auslass 20 ins Freie aufweist, entleert wird, wird die arterielle Okklusion allmählich gelöst. Das Luftablassen der Blutdruckmanschette 12 durch das Ablassventil 18 wird über die Steuerleitung 24 durch eine zentrale Steuereinrichtung 22 gesteuert.
Ein Druckwandler 26 ist über einen Kanal 28 mit der Blutdruckmanschette 12 verbunden, um den Druck in der Manschette 12 zu erfassen. Gemäß herkömmlichen oszillometrischen Techniken dient der Druckwandler 26 dazu, Druckschwankungen in der Manschette 12 zu erfassen, die durch Druckänderungen erzeugt werden, die in der unter der Manschette liegenden Oberarmarterie auftreten. Die von dem Druckwandler 26 stammenden elektrischen Schwingungspulse werden von der zentralen Steuereinrichtung 22 mittels eines Analog/Digital-Konverters über die Verbindungsleitung 30 aufgenommen.
In 1a ist über einen Kanal 34 eine Druckluftquelle 32, z. B. ein Luftverdichter 33, angeschlossen. In dem Ausführungsbeispiel, das einen Luftverdichter verwendet, ist der Luftverdichter unmittelbar mit dem Kanal 38 verbunden, und der von dem Luftverdichter 33 gelieferte Gasdruck ist variabel und wird durch die Steuerungseinrichtung 22 gesteuert/geregelt. Falls die Druckluftquelle 32, wie in 1a gezeigt, durch einen Druckgaszylinder 35 bereitgestellt wird, ist zwischen dem Druckgaszylinder 35 und dem Kanal 38 allerdings ein Füllventil 36 angeordnet. Der Betrieb des Füllventils 36 wird über die Steuerleitung 24 durch die zentrale Steuereinrichtung 22 gesteuert. Somit wird das Füllen und Entleeren der Blutdruckmanschette 12 durch die zentrale Steuereinrichtung 22 über das Ablassventil 18 bzw. das Füllventil 36 gesteuert.
Aus der Sicht der Grundlagen der vorliegenden Erfindung kann die Verarbeitung der von dem ersten Druckwandler 26 stammenden Oszillationssignale durch die zentrale Steuereinrichtung 22 zum Erzeugen von Blutdruckdaten, und optional zum Verwerfen von Artefaktdaten, gemäß Lehren nach dem Stand der Technik der Patente 4 360 029 und 4 394 034 von Ramsey durchgeführt werden. Auf jeden Fall ist es wünschenswert, beliebige der bekannten Techniken zu nutzen, um die Qualität der bei jedem Manschettendruck aufgenommenen Schwingungskomplexe zu bestimmen, so dass die Blutdruckmessung mittels der von jedem Herzschlag stammenden maßgebenden physiologischen Manschettendruckschwingungen und nicht unter Verwendung von Artefakten durchgeführt wird.
Im normalen Betrieb des in 1 gezeigten NIBP-Überwachungssystems 10 wird zunächst die Blutdruckmanschette 12 an dem Patienten 16, gewöhnlich um dessen Oberarm 14 oberhalb der Oberarmarterie, angeordnet. Mit Beginn des Messzyklus wird die Blutdruckmanschette 12 bis zu einem Soll-Fülldruck gefüllt, der die Oberarmarterie vollkommen okkludiert, d. h. verhindert, dass zu irgendeinem Zeitpunkt während des Herzzyklus Blut durch die Oberarmarterie strömt. In 2 ist der Soll-Fülldruck mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet.
Nachdem die Blutdruckmanschette bis zu dem Soll-Fülldruck 40 gefüllt ist, wird das Ablassventil durch die Steuerungseinrichtung betätigt, um die Manschette in einer Reihe von Druckstufen 42 zu entleeren. Obwohl für jede Druckstufe 42 vielfältige Werte verwendet werden können, beträgt jede Druckstufe 42 in einem exemplarischen Beispiel gewöhnlich etwa 8 mm Hg pro Stufe.
Nach jeder Druckstufe 42 erfasst das NIBP-Überwachungssystem die Amplitude 44 von zwei Manschettenschwingungspulsen für den aktuellen Manschettendruckpegel und zeichnet sie auf. Der Druckwandler misst den internen Manschettendruck und erzeugt ein analoges Signal, das die oszillatorischen Komplexe des Blutdrucks kennzeichnet. Die Scheitelwerte der komplexen Signale werden in der zentralen Steuereinrichtung ermittelt.
Während der Manschettendruck ausgehend von dem Anfangsfülldruck abnimmt, erfasst das NIBP-Überwachungssystem die Manschettendruckschwingungen 44 und zeichnet die Druckschwingungsamplituden für den aktuellen Manschettendruck auf. Die zentrale Steuereinrichtung in dem NIBP-Überwachungssystem kann anschließend den MAD 46, den systolischen Druck 48 und den diastolischen Druck 50 berechnen.
Während die Messzyklen fortschreiten, wachsen die Scheitelamplituden der Schwingungspulse gewöhnlich monoton bis zu einem Maximum an und nehmen anschließend, wie durch den glockenförmigen Graphen 45 in 2 veranschaulicht, während der Manschettendruck weiter in Richtung einer vollständigen Entleerung nachlässt, monoton ab. Die Scheitelamplitude der Manschettendruckschwingungskomplexe und die entsprechenden okkludierenden Manschettendruckwerte werden in dem Zentralprozessorspeicher zwischengespeichert. Die oszillometrischen Messwerte werden von dem Zentralprozessor verwendet, um den mittleren arteriellen Blutdruck (MAD) 46, den systolischen Druck 48 und den diastolischen Druck 50 in einer bekannten Weise zu berechnen. Die berechneten Blutdruckmesswerte lassen sich auf dem in 1 gezeigten Display 70 ablesen.
Mit weiterem Bezug auf 1 enthält das System des ersten Ausführungsbeispiels außerdem eine Pulsüberwachungseinrichtung 52, um von dem Patienten Pulssignale zu erfassen, die den Herzschlag des Patienten kennzeichnen. In dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Pulsüberwachungseinrichtung 52 ein Pulsoximeterüberwachungssystem 54, das einen Sensor aufweist, der ein von dem Patienten stammendes plethysmographisches Signal erfasst, z. B. eine Fingersonde 56, die an dem Patienten 16 angebracht ist, um den SpO₂-Pegel des Patienten 16 zu ermitteln.
Das Pulsoximeterüberwachungssystem 54 erzeugt ein plethysmographisches SpO₂-Signal, das über eine Datenübertragungsleitung 58 an die Steuereinrichtung 22 des NIBP-Überwachungssystems 10 ausgegeben wird. Zusätzlich zur Bereitstellung des SpO₂-Pegels für den Patienten erzeugt die Pulsoximeterüberwachungseinheit 54 einen plethysmographischen Kurvenverlauf 60 (3), der eine Reihe von Pulsen 62 beinhaltet, die sich jeweils aus einem Herzschlag des Nerzes des Patienten ergeben. Da die Fingersonde 56 ununterbrochen an dem Patienten 16 angebracht ist, überwacht die Pulsoximeterüberwachungseinheit 54 den Patienten fortlaufend und erzeugt einen kontinuierlichen plethysmographischen Kurvenverlauf 60, der die Reihe von zeitlich beabstandeten Pulsen 62 beinhaltet.
Obwohl in dem Ausführungsbeispiel von 1 eine Pulsoximeterüberwachungseinheit 54 gezeigt und beschrieben ist, sollte es verständlich sein, dass andere Arten von Pulsüberwachungssystemen und Sensoren im Rahmen des Schutzumfangs der Erfindung verwendet werden können. Beispielsweise kann eine Impedanzplethysmographüberwachungseinheit an dem Finger oder dem Handgelenk angebracht sein, ein piezoelektrischer Sensor könnte an dem Handgelenk des Patienten genutzt werden, oder es kann ein beliebiges anderes Mittel zum Erfassen des im Innern des Patienten vorhandenen und gegenüber der Blutdruckmanschette körperfernen Blutvolumenpulses verwendet werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Mit Bezugnahme auf 3 erfasst der in der Fingersonde angeordnete Pulssensor, bevor das NIBP-Überwachungssystem den Vorgang der Bestimmung des Blutdrucks des Patienten beginnt, eine Reihe einzelner Pulse 62, die jeweils von einem Herzschlag des Nerzes des Patienten herrühren. Der von der Fingersonde stammende fortlaufende Volumenschwankungskurvenverlauf 60 wird von dem SpO₂-Monitor 54 aufgenommen und, wie in 1 veranschaulicht, an die zentrale Steuereinrichtung 22 des NIBP-Überwachungssystems 10 übertragen.
Mit Bezugnahme auf 3 wird die an dem Arm des Patienten angeordnete Blutdruckmanschette 12, wenn das NIBP-Überwachungssystem des ersten Ausführungsbeispiels mit dem Betrieb beginnt, von etwa 0 mm Hg bis zu einem ersten Druck 72 mit einer sehr raschen Füllrate gefüllt, wie durch den Kurvenabschnitt 74 veranschaulicht, der sich von etwa 0 mm Hg Manschettendruck bis zu dem ersten Druck 72 erstreckt. In den in 1 und 1a gezeigten Ausführungsbeispielen kann die Druckluftquelle 32 eine von zwei in Erwägung gezogenen Quellen sein.
Eine in Betracht kommende Quelle ist ein Druckgaszylinder 35 (1a), der der Manschette 12 über das Füllventil 36 Druckluft zuführt. Die Steuereinrichtung 22 gibt über die Steuerleitung 24 Steuersignale an das Füllventil 36 aus. Die Steuereinrichtung 22 betätigt somit das Füllventil 36, um die Druckmanschette 12 mit der durch Kurve 74 in 3 gezeigten raschen Füllrate aufzublasen. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die rasche Füllrate 50 mm Hg/s betragen, obwohl andere Füllraten in Betracht kommen, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Druckluftquelle 32 ein Luftverdichter 33 (1) sein, der durch die Steuerungseinrichtung betrieben werden kann, um Druckluft mit unterschiedlichen Raten zuzuführen. In einem solchen Ausführungsbeispiel gibt die Steuereinrichtung ein Steuersignal an den Luftverdichter aus, um die Blutdruckmanschette mit der durch die Kurve 74 veranschaulichten raschen Füllrate zu füllen.
Indem wieder Bezug auf 3 genommen wird, füllt die Steuereinrichtung die Blutdruckmanschette mit der raschen Füllrate, bis eine Änderung der plethysmographischen Pulse 62 identifiziert wird, während sich deren Amplitude verringert, wie bei dem Punkt 72 gekennzeichnet. Wie in 3 gezeigt, befindet sich der Druckpunkt 72 geringfügig unterhalb des systolischen Drucks 48 für den Patienten.
In den in 1 gezeigten Ausführungsbeispielen füllt das System die Blutdruckmanschette gemäß Kurve 74 rasch von etwa 0 mm Hg bis zu einem Druckwert zwischen dem MAD und dem systolischen Druck. Die Füllzeit vom Beginn des Füllzyklus bis zu dem ersten Druck 72 beträgt im Falle einer Blutdruckmanschette für Erwachsene gewöhnlich etwa 5–7 Sekunden.
Während des durch die Kurve 74 veranschaulichten raschen Füllens der Blutdruckmanschette kann die Steuereinrichtung, wie durch den plethysmographischen Kurvenverlauf 60 veranschaulicht, lediglich wenige Pulse 62 von der Pulsüberwachungseinrichtung aufnehmen. Falls die Herzfrequenz des Patienten beispielsweise 50 Schläge pro Minute beträgt, werden während des raschen Füllens lediglich 3–4 Herzschläge auftreten. Falls die Blutdruckmanschette ausgehend von dem ersten Druck 72 bis zu einem Anfangsfülldruck, der oberhalb des systolischen Drucks für den Patienten liegt, mit der raschen Füllrate gefüllt würde, würde die rasche Füllrate die Beobachtung lediglich sehr weniger Herzschläge erlauben. Folglich betätigt die Steuereinrichtung 22 gemäß der vorliegende Erfindung das Füllventil 36 oder den Luftverdichter 33, um die Füllrate bis zu einer Messfüllrate zu vermindern, wie sie durch eine in 3 gezeigte Kurve 76 veranschaulicht ist. Die durch die Kurve 76 veranschaulichte Messfüllrate ist wesentlich geringer als die in Kurve 74 gezeigte rasche Füllrate. In einem veranschaulichten Beispiel beträgt die Messfüllrate etwa 10 mm Hg/s, obwohl andere Füllraten in Betracht kommen. Allerdings ist die Messfüllrate wesentlich geringer als die rasche Füllrate. Während des Füllens mit der Messfüllrate kann die Steuereinrichtung die vielen einzelnen Pulse 62 überwachen, die von der Pulsüberwachungseinrichtung her aufgenommen werden.
Da die Blutdruckmanschette 12 und die Fingersonde 56 an demselben Arm des Patienten angeordnet sind, beginnt die Amplitude der Pulssignale 62, wie durch die gedämpften Pulse 78 in 3 gezeigt, zu sinken, während der Druck in der Blutdruckmanschette in die Nähe und oberhalb des systolischen Drucks für den Patienten ansteigt. Wenn der Druck in der Blutdruckmanschette den systolischen Druck für den Patienten überschreitet, wird der durch die Oberarmarterie an der Blutdruckmanschette vorbei gelangende Blutstrom angehalten, so dass die Pulssignale in dem plethysmographischen Kurvenverlauf 60, wie durch den ebenen Abschnitt 80 des plethysmographischen Signals 60 veranschaulicht, nicht mehr vorhanden sind.
Während des Betriebs der NIBP-Überwachungseinheit nimmt die Steuereinrichtung 22 das Herzfrequenzsignal von der Pulsüberwachungseinrichtung 54 auf und kann den Beginn der gedämpften Pulssignale 78 erfassen. Auf der Grundlage der gedämpften Pulssignale, kann die Steuereinrichtung während des Füllens der Blutdruckmanschette einen geschätzten systolischen Druck für den Patienten bestimmen.
Wenn die Steuereinrichtung den geschätzten systolischen Druck berechnet hat, berechnet die Steuereinrichtung anschließend einen Anfangsfülldruck 82, der geringfügig oberhalb des geschätzten systolischen Drucks liegt. Vorzugsweise wird der Anfangsfülldruck 82 geringfügig oberhalb des geschätzten systolischen Drucks ausgewählt, so dass die Blutdruckmanschette ausreichend oberhalb des aktuellen systolischen Drucks 48 für den Patienten gefüllt ist, jedoch ohne den systolischen Druck wesentlich zu überschreiten, um Belastungen des Patienten zu vermeiden und die Zeitdauer zu optimieren, die für eine Berechnung des Blutdrucks des Patienten erforderlich ist.
Zusätzlich zur der Berechnung des systolischen Drucks auf der Grundlage der gedämpften Pulse 78 könnte die Steuereinrichtung alternativ das Füllen der Blutdruckmanschette beenden, wenn die Amplitude des geschwächten Signals die Amplitude des Standardpulssignals 62 um einen ausgewählten Prozentsatz unterschreitet. Darüber hinaus könnte die Entscheidung hinsichtlich der Beendigung des Füllens der Blutdruckmanschette auch auf der Änderungsrate des Grundliniensignals während des Füllens der Blutdruckmanschette begründet sein. Obwohl die Entscheidung hinsichtlich der Beendigung des Füllens der Blutdruckmanschette auf einen Amplitudenmesswert des Pulssignals und auf der Änderungsrate des Grundliniensignals begründet sein könnte, kommt auch in Betracht, dass andere Pulsparameter genutzt werden können, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Wenn die Blutdruckmanschette bis zu dem Anfangsfülldruck gefüllt ist, wird der Druck in der Blutdruckmanschette in der Reihe von Druckstufen 42 vermindert, und die Schwingungspulsamplituden werden überwacht, wie bereits anhand 2 beschrieben.
Wie aus dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel hervorgeht, wird das NIBP-Überwachungssystem 10 betrieben, um die Blutdruckmanschette 12 mit einer ersten, raschen Füllrate zu füllen, bis ein erster Druck 72 in der Blutdruckmanschette erreicht ist. Wenn die Blutdruckmanschette diesen ersten Druck erreicht hat, wird die Blutdruckmanschette mit einer zweiten Messfüllrate gefüllt. Während des Füllens der Blutdruckmanschette mit der zweiten Messfüllrate überwacht die Steuereinrichtung das von der Pulsüberwachungseinrichtung stammende Signal. Auf der Grundlage des überwachten Pulssignals von der Pulsüberwachungseinrichtung erzeugt die Steuereinrichtung einen Anfangsfülldruck 82. Die Steuereinrichtung ermöglicht es, die Blutdruckmanschette mit der Messfüllrate bis zu dem Anfangsfülldruck 82 zu füllen, wobei dann das Füllen beendet, die Blutdruckmanschette anschließend in einer bekannten Weise entleert und der Blutdruck berechnet wird. Das Einsetzen der raschen Füllrate, um die Blutdruckmanschette zunächst mit dem ersten Druck 72 zu beaufschlagen, und der zweiten, verringerten Messfüllrate, um den Patienten während des Füllens zu überwachen, ermöglicht es dem NIBP-Überwachungssystem 10, die Zeitdauer zu optimieren, die erforderlich ist, um den Blutdruck des Patienten zu ermitteln.
Mit Bezugnahme auf 4 ist ein verändertes Ausführungsbeispiel des NIBP-Überwachungssystems 10 gezeigt. In dem in 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel kann auf die Pulsüberwachungseinrichtung 52 von 1 verzichtet werden. Auch in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach 4 betreibt die Steuereinrichtung 22 den Luftverdichter 33, um die Blutdruckmanschette mit der raschen Füllrate bis zu dem ersten Druck 72 zu füllen, wie es durch den mit dem Bezugszeichen 74 bezeichneten Kurvenabschnitt in 5 gezeigt ist. Wenn die Blutdruckmanschette bis zu dem ersten Druck 72 gefüllt ist, veranlasst die Steuereinrichtung 22 auch hier den Luftverdichter 33, die Blutdruckmanschette mit einer Messfüllrate zu füllen, wie sie durch die Kurve 76 veranschaulicht ist. Während des Füllens der Blutdruckmanschette mit der Messfüllrate 76 überwacht die Steuereinrichtung 22 über die Steuerleitung 30 das von dem Druckwandler 26 stammende Signal.
Während des Füllens der Blutdruckmanschette mit der durch die Kurve 76 dargestellten Messfüllrate beinhaltet das gefilterte Oszillationssignal von der Blutdruckmanschette gewöhnlich eine Reihe von Schwingungspulsen 84. Sämtliche Schwingungspulse 84, die während der Füllperiode unterhalb der Kurve 76 erfasst werden, entsprechen mit Blick auf die Intensität im Wesentlichen den Pulsen 44, die ausgehend von dem Anfangsfülldruck 82 während des Entleerens der Blutdruckmanschette für dieselben Druckpegel erfasst werden. Die Pulse 84, die während der Füllperiode unterhalb der Kurve 76 erfasst werden, können durch die Steuerungseinrichtung interpretiert werden, um wenigstens den systolischen Druck für den Patienten abzuschätzen. Da die durch den Kurvenabschnitt 76 dargestellte Füllperiode wesentlich kürzer ist als die von dem Anfangsfülldruck 82 ausgehende Entleerungskurve, reichen die Schwingungspulse, die während des Abschnitts der Kurve 76 erfasst werden, die die Messfüllrate kennzeichnen, nicht aus, um den endgültigen Blutdruck des Patienten zu berechnen. Allerdings können die während der Füllperiode erfassten Schwingungspulse 84 genutzt werden, um den systolische Druck für den Patienten abzuschätzen.
Auf der Grundlage des geschätzten systolischen Drucks berechnet die Steuereinrichtung wiederum in derselben Weise wie zuvor beschrieben einen Anfangsfülldruck 82. Wie in 5 veranschaulicht, liegt der Anfangsfülldruck 82 oberhalb des systolischen Drucks 48 für den Patienten. Der während des Füllens der Blutdruckmanschette berechnete Anfangsfülldruck 82 ermöglicht es dem NIBP-Überwachungssystem, die Blutdruckmanschette anfangs so nahe wie möglich bei dem systolischen Druck 48 aufzublasen, um die Zeitdauer zu reduzieren, die zur Durchführung der Blutdruckmessung an dem Patienten erforderlich ist.
Da während des Füllens der Blutdruckmanschette, bis der Manschettendruck den diastolischen Druck 50 erreicht, von dem Druckwandler 26 her lediglich sehr schwache Schwingungspulse detektiert werden, füllt die Steuereinrichtung die Blutdruckmanschette mit der durch den Kurvenabschnitt 74 gezeigten raschen Füllrate rasch, bis der Druckwert des ersten Drucks 72 erreicht ist. Während des raschen Füllens der Blutdruckmanschette nimmt die Steuereinrichtung die Schwingungspulse 84 auf. Die Schwingungspulse 84 erreichen eine maximale Amplitude, die in der Nähe des MAD für den Patienten liegt. Wenn die Steuereinrichtung die Verringerung der Amplitude der Schwingungspulse erfasst, veranlasst die Steuereinrichtung den Luftverdichter Füllrate zu reduzieren, was bei dem ersten Druck 72 stattfindet. Wenn der Manschettendruck den ersten Druck 72 erreicht hat, füllt der Luftverdichter die Blutdruckmanschette mit der Messfüllrate (Kurve 76), während die Steuereinrichtung die Schwingungspulse 84 überwacht.
6 veranschaulicht in einem Flussdiagramm die Betriebsabfolge des NIBP-Überwachungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 6 veranschaulicht, betätigt die Steuereinrichtung des NIBP-Überwachungssystems 10 zu Beginn das Füllventil 36, um die Blutdruckmanschette, wie durch Schritt 86 veranschaulicht, mit der raschen Füllrate zu füllen. In einem Ausführungsbeispiel drosselt das Füllventil aus einer Gasflasche stammenden Strom von Druckluft, um die Füllrate der Blutdruckmanschette zu steuern/regeln. In einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem die Druckluftquelle auf einen variablen Luftverdichter basiert, regelt/steuert die Steuereinrichtung die Ausgabe des Verdichters, um die gewünschte rasche Füllrate der Blutdruckmanschette zu liefern.
Während die Blutdruckmanschette gefüllt wird, überwacht die Steuereinrichtung entweder die Amplitude der von der Pulsüberwachungseinrichtung (3) stammenden Pulssignale 62 oder die Amplitude der von dem Druckwandler der Blutdruckmanschette stammenden Schwingungspulse 84 (5). Wenn die Steuereinrichtung die Änderung der Amplitude eines dieser beiden Pulse erfasst, veranlasst die Steuereinrichtung entweder den Luftverdichter oder das Füllventil die Füllrate zu verringern, was bei dem ersten Druck 72 in 3 und 5 stattfindet.
Wenn der Manschettendruck den ersten Druck erreicht hat, veranlasst die Steuereinrichtung entweder das Füllventil 36 oder den Luftverdichter 33, die Füllrate bis zu der Messfüllrate zu reduzieren, wie in Schritt 90 gezeigt. Wie im Vorausgehenden beschrieben, ist die in Schritt 90 eingestellte Messfüllrate geringer als die in Schritt 86 eingestellte rasche Füllrate. In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach 3 und 5 ist die rasche Füllrate durch die Kurve 74 gezeigt, während die Messfüllrate durch die Kurve 76 dargestellt ist.
Während die Druckluftquelle betrieben wird, um die Blutdruckmanschette mit der Messfüllrate zu füllen, überwacht die Steuereinrichtung während des Füllens, wie in Schritt 92 gezeigt, Signale von dem Patienten. In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach 1 und 3 überwacht die Steuereinrichtung ein von einer Pulsüberwachungseinrichtung 52 stammendes Herzfrequenzsignal. In dem in 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel überwacht die Steuereinrichtung während des Füllens der Blutdruckmanschette mit der Messfüllrate die Anwesenheit von Schwingungspulsen 84. In jedem Ausführungsbeispiel erzeugt die Steuereinrichtung auf der Grundlage der aufgenommenen Signale einen geschätzten systolischen Druck für den Patienten. Da die Blutdruckmanschette mit der in Kurve 76 gezeigten reduzierten Messfüllrate gefüllt wird, kann die Steuereinrichtung die von dem Patienten her aufgenommenen Signale analysieren, um den geschätzten systolischen Druck, wie in Schritt 94 gezeigt, zu erzeugen.
Wenn die Steuereinrichtung den geschätzten systolischen Druck erzeugt hat, berechnet die Steuereinrichtung anschließend, einen Anfangsfülldruck 82, wie am besten in Schritt 96 zu sehen. Wie beschrieben, ist der Anfangsfülldruck geringfügig oberhalb des geschätzten systolischen Drucks ausgewählt, so dass die Blutdruckmanschette oberhalb des systolischen Drucks für den Patienten gefüllt wird. Die Wahl des Anfangsfülldrucks 82 geringfügig oberhalb des vorherberechneten systolischen Drucks soll wunschgemäß sicherstellen, dass die Blutdruckmanschette bis zu einem angemessenen Druck gefüllt wird, um zu gewährleisten, dass die Blutdruckmessung ausgehend von einem Druckwert vorgenommen wird, der den systolischen Drucks für den Patienten geringfügig überschreitet.
Wenn die Steuereinrichtung den Anfangsfülldruck in Schritt 96 bestimmt hat, beendet die Steuereinrichtung, wie in Schritt 98 gezeigt, das Füllen der Blutdruckmanschette mit dem Anfangsfülldruck. Sobald das Füllen beendet ist, beginnt die Steuereinrichtung, den Druck in der Blutdruckmanschette in eine Reihe von Druckstufen 42, wie herkömmlich üblich und durch Schritt 100 veranschaulicht, zu vermindern. Während der Entleerung der Blutdruckmanschette in der Reihe von Stufen setzt die Steuereinrichtung standardmäßige Blutdrucküberwachungsalgorithmen ein, um den systolischen, den mittleren arteriellen Blutdruck (MAD) und den diastolischen Druck für den Patienten zu berechnen.
Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich des besten Modus zu beschreiben, und um außerdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu nutzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche enthalten.
Verfahren zum Betreiben einer nicht invasiven Blutdruck-(NIBP)-Überwachungseinheit 10, die eine Blutdruckmanschette 12 aufweist. Während des Betriebs der NIBP-Überwachungseinheit 10 wird die Blutdruckmanschette 12 anfänglich mit einer raschen Füllrate 74 gefüllt. Wenn die Blutdruckmanschette 12 einen ersten Druck 72 erreicht hat, wird die Füllrate der Blutdruckmanschette 12 ausgehend von der raschen Füllrate 74 bis zu einer Messfüllrate 76 verringert. Die Blutdruckmanschette 12 setzt das Füllen mit der Messfüllrate 76 fort, während die NIBP-Überwachungseinheit 10 Signale von dem Patienten aufnimmt. Auf der Grundlage der von dem Patienten her aufgenommenen Signale, berechnet die Steuereinrichtung 22 der NIBP-Überwachungseinheit 10 einen Anfangsfülldruck 82. Die Blutdruckmanschette 12 wird bis zu dem berechneten Anfangsfülldruck 82 gefüllt, und das Füllen wird beendet. In dieser Weise werden von dem Patienten her aufgenommene Signale während des Füllens genutzt, um den Anfangsfülldruck 82 zu berechnen, um die für die Durchführung einer Blutdruckmessung erforderliche Zeitdauer zu verkürzen.
Bezugszeichenliste

10: NIBP-Überwachungssystem
12: Blutdruckmanschette
14: Arm
16: Patient
18: Ventil
20: Auslass ins Freie
22: Steuereinrichtung
24: Leitung
26: Druckwandler
28: Kanal
30: Verbindungsleitung
32: Druckluft
33: Luftverdichter
34: Kanal
35: Druckgaszylinder
36: Füllventil
38: Kanal
40: Soll-Fülldruck
42: Druckstufe
44: Pulse
45: Geformter Graph
46: MAD
48: Systolischer Druck
50: Diastolischer Druck
52: Pulsüberwachungseinrichtung
54: Pulsoximeterüberwachungseinheit
56: Fingersonde
58: Datenübertragungsleitung
60: Plethysmographischer Kurvenverlauf
60: Plethysmographisches Signal
62: Pulse
70: Display
72: Erster Druck
74: Kurve
76: Messfüllrate
78: Gedämpfte Pulse
80: Flacher Abschnitt
82: Anfangsfülldruck
84: Schwingungspulse
86: Schritt
90: Schritt
92: Schritt
94: Schritt
96: Schritt
98: Schritt
100: Schritt

Claims

Verfahren zum Berechnen eines Anfangsfülldrucks für eine Blutdruckmanschette (12), mit den folgenden Schritten: Füllen der Blutdruckmanschette (12), während diese an einem Patienten (16) angebracht ist, mit einer raschen Füllrate (74) bis zu einem ersten Druck (72); Fortsetzen des Füllens der Blutdruckmanschette (12) oberhalb des ersten Drucks (72) mit einer Messfüllrate (76), wobei die Messfüllrate (76) geringer ist als die rasche Füllrate (74); und Ermitteln eines Anfangsfülldrucks (82) für den Patienten basierend auf einem Patientensignal, das während des Füllens der Blutdruckmanschette mit der Messfüllrate (76) aufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Messfüllrate (76) genügt, um die Bestimmung eines geschätzten systolischen Drucks zu erlauben, bevor der Manschettendruck den Anfangsfülldruck (82) erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, zu dem ferner die Schritte gehören: Bereitstellen eines Luftverdichters (33), um der Blutdruckmanschette (12) einen Vorrat verdichteten Gases zuzuführen; und Betreiben des Luftverdichters (33), um die Blutdruckmanschette (12) wahlweise sowohl mit der raschen Füllrate (74) als auch mit der Messfüllrate (76) aufzupumpen.
Verfahren nach Anspruch 1, zu dem ferner die Schritte gehören: Positionieren eines Füllventils (36) zwischen einer Druckluftquelle (32) und der Blutdruckmanschette; und Betätigen des Füllventils, um die Blutdruckmanschette (12) wahlweise sowohl mit der raschen Füllrate (74) als auch mit der Messfüllrate (76) aufzupumpen.
Verfahren nach Anspruch 1, zu dem ferner die Schritte gehören: Positionieren eines Sensors (56) einer Pulsüberwachungseinrichtung (52) an dem Patienten; Überwachen des Vorhandenseins von Pulssignalen (62) von der Pulsüberwachungseinrichtung (52) während des Füllens der Blutdruckmanschette mit der Messfüllrate (76); und Bestimmen des Anfangsfülldrucks (82) auf der Grundlage der Pulssignale (62) von der Pulsüberwachungseinrichtung (52).
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Pulsüberwachungseinrichtung (52) ein SpO₂-Überwacher (54) ist, und wobei der Sensor (56) gegenüber der Blutdruckmanschette (12) körperfern angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, zu dem ferner die Schritte gehören: Überwachen des Vorhandenseins von Schwingungspulsen (84) von der Blutdruckmanschette (12) während des Füllens der Blutdruckmanschette mit der Messfüllrate (76); und Bestimmen des Anfangsfülldrucks (82) auf der Grundlage der Schwingungspulse (84), die während des Füllens der Blutdruckmanschette (12) mit der Messfüllrate (76) erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 7, zu dem ferner die Schritte gehören: Bestimmen eines geschätzten systolischen Drucks für den Patienten auf der Grundlage der Schwingungspulse (84), die während des Füllens der Blutdruckmanschette (12) mit der Messfüllrate (76) erfasst werden; und Bestimmen des Anfangsfülldrucks (82) auf der Grundlage des berechneten systolischen Drucks.
System zum nicht invasiven Bestimmen eines Blutdruckwerts eines Patienten, umfassend: eine Blutdruckmanschette (12); eine variable Druckluftquelle (32); eine Steuereinrichtung (22), die mit der variablen Druckluftquelle (32) verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung (22) dazu eingerichtet ist, die Blutdruckmanschette (12) bis zu einem ersten Druck (72) mit einer raschen Füllrate (74) zu füllen, und die Blutdruckmanschette (12) ausgehend von dem ersten Druck (72) mit einer Messfüllrate (76) zu füllen, wobei während des Füllens der Blutdruckmanschette mit der Messfüllrate (76) ein Anfangsfülldruck (82) berechnet wird.
System nach Anspruch 9, zu dem ferner gehört: eine Pulsüberwachungseinrichtung (52), die einen Sensor aufweist (56), der an dem Patienten positioniert ist, um Pulssignale (62) von dem Patienten zu erfassen, wobei die Steuereinrichtung (22) den Anfangsfülldruck (82) auf der Grundlage der Pulssignale (62) bestimmt, die von dem Patienten her erfasst sind.