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Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur Erfassung von Pulsdruckwellen repräsentierenden Messwerten, umfassend ein Sensorelement, das an einem Pulsmessort befestigbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Erfassung von Pulsdruckwellen eines Lebewesens, insbesondere des Menschen, bei dem mittels einer einzigen Messanordnung Pulsdruckwellen repräsentierende Messwerte an einem Pulsmessort des Körpers erfasst werden, wobei die Messwerte solche Pulswellen repräsentieren, welche auf der direkten Druckwellenausbreitung vom Herzen zum Messort beruhen und solche Pulswellen, die nach einer Reflektion der Druckwelle an wenigstens einer Gefäßaufzweigung zum Messort gelangen.
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Messanordnungen dieser Art sind im Stand der Technik bekannt und werden zum Beispiel eingesetzt, um den Blutdruck eines Lebewesens, beispielsweise eines Menschen, zu messen. Diese Blutdruckmessung wird nach gängigem Stand der Technik gemäß der Methode nach Riva-Rocci durchgeführt, wofür eine pneumatische Manschette an einem Oberarm befestigt und aufgepumpt wird, bis kein Blut mehr in den Arm fließt. In Abhängigkeit des Druckes in der Manschette werden sodann die Geräusche, die durch die Blutströmung in der Arteria brachialis erzeugt werden, mittels eines Stethoskops, gegebenenfalls auch mittels elektronischer Auswertung der akustischen Wellen erfasst. Es können so Messwerte für den systolischen und diastolischen Druck des Blutes erfasst werden.
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Allgemein anerkannt ist es, dass eine solche Methode der Blutdruckmessung unzuverlässig bzw. aufgrund hoher Streuung der Messergebnisse ungenau ist und beim Patienten Stressgefühle hervorrufen kann, die ihrerseits Einfluss auf den Blutdruck haben.
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Für die zuverlässigere Erfassung des Blutdruckes ist es daher nötig, den Blutdruck über eine längere Zeit zu messen, wofür portable Geräte zur Verfügung gestellt werden, die periodisch, zum Beispiel im Abstand von einer Viertelstunde, eine Blutdruckmanschette aufpumpen und den Blutdruck erfassen. Ein solches portables Gerät wird jedoch üblicherweise als störend empfunden, insbesondere auch aufgrund der periodischen Arbeitsweise.
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Des weiteren gibt es Geräte zur kontinuierlichen nicht-invasiven Blutdurckmessung, beispielsweise von der Firma Colin oder Tensys, die zwar stressärmer den Blutdruck z. B. am Handgelenk erfassen, aber aufgrund ihrer Konstruktion und Aufbaus räumlich gebunden sind und einen liegenden Patienten voraussetzen Weitere Ansätze in der medizinischen Literatur verfolgen das Ziel, nicht nur den Blutdruck als einen Parameter einer sich ausbreitenden Pulsdruckwelle zu erfassen, sondern aus dem arteriellen System eines zu untersuchenden Körpers weitere Informationen zu gewinnen, beispielsweise Informationen über die Laufzeit der Pulsdruckwelle, um aus dieser Rückschlüsse zu ziehen über die Dämpfung und somit die Elastizität der Blutgefäße.
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Es ist dabei im Stand der Technik auch bekannt geworden, an einem Messort mittels eines einzigen Sensors die direkte vom Herzen stammende Pulsdruckwelle zu erfassen, zum Beispiel am Unterarm, und auch an Gefäßaufzweigungen im Körper entstandene reflektierte Pulsdruckwellen zu erfassen. Aus dem Abstand zwischen dem Herzen und dem Ort der Reflexion im Körper sowie dem ermittelten zeitlichen Abstand zwischen den Druckwellen lässt sich ein Rückschluss ziehen auf die Geschwindigkeit der Puls-Druckwellenausbreitung, was weiterhin Rückschlüsse auf die Steifigkeit der Gefäßwandungen zulässt und zum Beispiel Hilfestellung bei der Beurteilung von Gefäßerkrankungen ermöglicht.
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Ein kommerziell erhältliches Gerät, das eine solche Messung vornimmt, ist der sogenannte Arteriograph von der Firma Tensiomed.
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Sowohl das eingangs genannte Prinzip der Blutdruckmessung als auch die Messanordnung des im Stand der Technik bekannten Gerätes zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens, haben den Nachteil, dass mit der jeweils verwendeten Messanordnung ein Messwert beziehungsweise ein Maß für den absoluten Druck aufgenommen wird, der am Pulsmessort aufgrund der Druckwellenausbreitung in Abhängigkeit von der Zeit vorherrscht.
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Bei einer solchen Vermessung erweist es sich jedoch als nachteilig, dass die einzelnen Druckmaxima von unmittelbar ohne Reflexion am Messort einlaufender Druckwelle und von einer an einer Gefäßaufzweigung im Körper reflektierten Druckwelle nicht genügend genau separiert und ausgewertet werden können, um zuverlässige Werte, z. B. über die Pulsdruckwellenlaufzeit zu erhalten.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Messanordnung und ein Verfahren bereitzustellen, dass eine höhere Genauigkeit bereitstellt, in den Messwerten mit einer verbesserten zeitlichen Auflösung die unmittelbar vom Herzen stammende Pulsdruckwelle und über Reflexionen am Pulsmessort einlaufende Druckwellen zu separieren und anhand der gegen die Zeit aufgenommenen Messwerte Informationen über den arteriellen Zustand einer untersuchten Person beziehungsweise allgemeiner eines Lebewesens zu erhalten. Es ist weiterhin die Aufgabe der Erfindung, eine Messanordnung bereitzustellen, die eine solche erhöhte Sensitivität gegenüber dem Stand der Technik bereitstellt.
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Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Messanordnung bereitzustellen, die auch dauerhaft an einem Körper angebracht werden kann, um Langzeituntersuchungen vorzunehmen, insbesondere unter Vermeidung eines störenden Aufpumpens und Druckablassens einer typischen Manschette.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass ein Sensorelement zum Einsatz kommt, das als piezoresistive Platte ausgebildet ist und dass weiterhin die Messvorrichtung eingerichtet ist, den eine Ladungstrennung einer piezoresistiven Platte ausgleichenden Strom zu messen. Hierfür kann die Messvorrichtung eine strommessende Messelektronik umfassen, z. B. einen Messverstärker oder eine Sample & Hold-Vorrichtung.
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Gemäß einer Weiterbildung des im Stand der Technik bekannten Verfahrens ist es vorgesehen, insbesondere unter Einsatz einer vorgenannten Messvorrichtung Messwerte am Pulsmessort zu erfassen, welche eine Druckänderung repräsentieren, statt, wie bisher im Stand der Technik, den absoluten Druck, das heißt die Druckamplitude.
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Gerade die eingesetzte Messvorrichtung ermöglicht es, statt der Druckamplitude die Druckänderung messtechnisch zu erfassen, da es hier vorgesehen ist, die an einer piezoresistiven Platte nach Ausübung eines Druckes auf die Platte auftretende Ladungstrennung nicht als Spannungssignal zu erfassen, sondern dem gegenüber einen Potentialausgleich durch eine Messelektronik zuzulassen und den hierbei fließenden Strom zu messen. Dieser Strom, der zum unmittelbaren Potentialausgleich führt, hat eine Größe beziehungsweise Höhe, die proportional ist zur Druckänderung am Sensorelement durch eine Pulsdruckwelle statt zur Druckamplitude, die im Stand der Technik vermessen wird.
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Aufgrund der Tatsache, dass mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung beziehungsweise dem erfindungsgemäßen Verfahren mathematisch gesprochen, die zeitliche Ableitung der Druckamplitude messtechnisch erfasst wird, ergibt sich eine bessere zeitliche Auflösung der die ursprünglich nicht reflektierte, direkt vom Herzen am Messort einlaufende Pulsdruckwelle repräsentierenden Peaks von denjenigen Peaks, in den gegenüber der Zeit aufgetragenen Messwerten, welche Druckwellen repräsentieren, die an Gefäßaufzweigungen innerhalb des Körpers reflektiert und sodann erst später am Pulsmessort von der Messvorrichtung empfangen werden. Insbesondere werden auch mehrfache Reflektionen erfassbar gemacht.
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Es besteht somit gemäß der Erfindung eine bessere Möglichkeit der Differenzierung der einzelnen Peaks, insbesondere wenn diese graphisch aufgetragen sind und/oder gegebenenfalls automatisiert analysiert werden.
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Gemäß der Erfindung kann es bevorzugt vorgesehen sein, die Messung der Pulsdruckwellen an einem Pulsmessort vorzunehmen, der sich am Unterarm befindet. Beispielsweise können hierfür die Arteria radialis oder die Arteria ulnaris verwendet werden. Auch Arterien am Fuß können hier Verwendung finden.
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Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, die Messvorrichtung derart auszugestalten, dass die piezoresistive Platte niederohmig, insbesondere mit einem Messwiderstand kleiner gleich 100 Ohm, bevorzugt kleiner gleich 50 Ohm, weiter bevorzugt kleiner gleich 10 Ohm an eine Messelektronik, z. B. einen Messverstärker angeschlossen ist. Allein durch das niederohmige Anschließen an eine Messelektronik wird bereits bewirkt, dass die an der piezoresistiven Platte durch eine Druckausübung bei der Anbringung am Pulsmessort aufgetretene Ladungstrennung durch den Messwiderstand ausglichen und hierbei ein Strom gemessen werden kann, der unmittelbar proportional ist zur Druckänderung, die somit in dieser Konfiguration unmittelbar mit der piezoresistiven Platte als Sensorelement erfassbar ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Messvorrichtung kann es hier weiterhin vorsehen, dass die piezoresistive Platte an einem ring- oder rahmenförmigen Trägerelement befestigt ist. Die Befestigung der Platte am Trägerelement kann dabei bevorzugt nur über den bzw. an dem äußeren Randbereich der Platte erfolgen.
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Ein solches Trägerelement kann zum Beispiel aus einem Polymer ausgefertigt sein. Durch die Ring- beziehungsweise Rahmenform ergibt sich am Trägerelement ein ausgenommener Bereich, der von der piezoresistiven Platte überspannt wird. Dies hat den erfindungsgemäß bevorzugten Vorteil, dass die Platte, die im Wesentlichen mit ihrer Oberfläche parallel zu Oberfläche einer Pulsmessstelle am Körper eines Lebewesens angeordnet wird, bei einer Druckbeaufschlagung durch die über die Pulsmessstelle mechanisch übertragene Druckwelle in diesen ausgenommenen Bereich des Trägerelementes hinein ausweichen kann und somit eine größere Durchbiegung und eine dadurch bedingte höhere Ladungstrennung erfährt, als wenn diese Platte vollflächig an einem Trägerelement aufgenommen wäre oder im Wesentlichen freitragend in einer Messvorrichtung befestigt wäre.
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Es wird demnach so auch rein mechanisch durch die Befestigung der piezoresistiven Platte an einem solchen ring- oder rahmenförmigen Trägerelement erzielt, dass die Signalausbeute bei der messtechnischen Aufnahme von Pulsdruckwellen gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform kann hier ergänzend vorsehen, dass auf der zum Pulsmessort weisenden Seite der piezoresistiven Platte wenigstens ein Vorsprung angeordnet ist, also ein Bereich, der sich gegenüber der Plattenoberfläche erhebt, insbesondere um 2 bis 6 mm erhebt, so dass hierdurch eine bessere Ankopplung an die Pulsmessstelle erfolgen kann. Ein solcher Vorsprung kann durch wenigstens ein vorspringendes Element ausgebildet sein, dass an der Plattenoberfläche befestigt ist.
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Diese Ankopplungsart ist gegenüber den Stand der Technik insoweit verbessert, als dass durch den Vorsprung die piezoresistive Platte in einen besseren mechanischen Kontakt gebracht werden kann zu einer Gefäßwand unterhalb der Hautoberfläche der Pulsmessstelle. So wird auch hierdurch weiterhin rein mechanisch die Kraftübertragung und somit die Erzeugung eines elektrischen Signals durch die piezoresistive Platte verbessert.
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Die Anordnung des wenigstens einen Vorsprungs auf der piezoresistiven Platte kann hierbei bevorzugt derart erfolgen, dass dieser Vorsprung in seitlicher Betrachtung über beziehungsweise in der Projektion gesehen in der Ausnehmung des ring- oder rahmenförmigen Trägerelementes liegt. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine Kraft beziehungsweise eine Druckausübung auf diesen Vorsprung eine maximale Durchbiegung der piezoresistiven Platte gegenüber dem Trägerelement bewirken kann.
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Weiterhin kann die Messvorrichtung dadurch verbessert werden, dass auf der dem Pulsmessort abgewandten Seite des Trägerelementes ein insbesondere elastisches Andruckkissen angeordnet ist.
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Es kann demnach vorgesehen sein, dass zum Tragen der Messvorrichtung ein Druck auf das Andruckkissen von Außen in Richtung zur Pulsmessstelle ausgeübt wird, um so indirekt, das heißt wirkend über das Andruckkissen, das als piezoresistive Platte ausgebildete Sensorelement in Richtung zur bzw. auf die Pulsmessstelle zu drücken. Insbesondere durch die Elastizität des Andruckkissens wird dabei erzielt, dass der Andruck nicht versehentlich zu hoch gewählt wird, nicht also bereits durch den reinen Andruck beim Anbringen der Messvorrichtung eine als Offset wirkende Plattendurchbiegung erzielt wird. Auch kann hierdurch sichergestellt werden, dass der Andruck kleiner ist als der venöse Blutdruck und so Blutstauungen durch die Messvorrichtung vermieden werden und die Ausbreitung von Druckwellen nicht behindert wird.
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Bevorzugterweise kann es hier vorgesehen sein, dass ein solches Andruckkissen als ein Torus bzw. Ring ausgebildet ist, dessen Öffnung mit der Öffnung im Trägerelement fluchtet. Es kann demnach hier vorgesehen sein, dass das Trägerelement und das torusförmige Andruckkissen parallel zueinander angeordnet sind, demnach also das bevorzugt in diesem Fall mit Kreisquerschnitt ringförmig ausgebildete Trägerelement in einer ringförmigen Kontaktlinie die Oberfläche des torusförmigen Andruckkissens berührt. So wird durch das Andruckkissen, das in diesem Fall bevorzugt ringförmige Trägerelement gleichmäßig mit einem Andruck beaufschlagt, wenn die Messvorrichtung am Pulsmessort befestigt wird.
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Hierfür kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung eine Befestigungsvorrichtung umfasst, die für die Befestigung am Pulsmessort vorgesehen ist. Es kann sich hierbei beispielsweise um einen Armreif oder ein sonstiges Befestigungsband handeln, insbesondere solche Befestigungsvorrichtungen, die nicht zwingend einer Druckluftbeaufschlagung bedürfen, um eine Messung vorzunehmen. Selbstverständlich besteht jedoch auch bei dieser Erfindung die Möglichkeit die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Druckluftmanschette anzubringen, wobei es hier jedoch in diesem Fall vorgesehen sein kann, dass eine eventuelle Druckluftbeaufschlagung der Manschette nicht dafür vorgesehen ist, wie im Stand der Technik, um eine Abschnürung des Blutflusses in der Arterie zu erzeugen, sondern lediglich um einen genügend großen Andruck der erfindungsgemäßen Messvorrichtung am Pulsmessort zu erzielen, um einen mechanischen Kontakt zwischen Gefäßwand und Sensorelement zu erzielen, insbesondere dessen wenigstens einen Vorsprung.
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Die Befestigungsvorrichtung, insbesondere ein Armreif oder Befestigungsband kann eine rutschhemmende Beschichtung aufweisen oder insgesamt aus einem rutschhemmenden Material ausgebildet sein, z. B. einem Elastomer, wie z. B. Gummi, um auch bei Bewegung eine feste Lage am Pulsmessort zu gewährleisten.
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Es kann demnach bei Einsatz einer Druckluftmanschette hier üblicherweise mit wesentlich geringeren Druckbeaufschlagungen gearbeitet werden als für die Blutdruckmessung, wie sie im Stand der Technik bekannt ist.
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Ein Messsignal, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erfasst werden kann, entspricht, wie eingangs genannt, unmittelbar der Druckänderung, die durch eine Pulsdruckwelle am Pulsmessort auf das piezoresistive plattenförmige Sensorelement ausgeübt wird.
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Bei Betrachtung einer Aufnahme der Messwerte mit fortschreitender Zeit ergibt sich demnach, dass die Breite eines aufgenommenen Peaks in einem solchen zeitlichen Messwertverlauf, ein Maß für die Flankensteilheit der Pulsdruckwelle darstellt und demnach die Flankensteilheit über die Breite des Peaks messtechnisch, zum Beispiel durch Analyse der Messwerte, bestimmt werden kann. Sofern ein absoluter Druck am Ort der Pulsmessung von Interesse ist, kann dieser bestimmt werden durch Integration des aufgenommenen Signales mit der Zeit über die Pulsbreite hinweg.
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Es zeigt sich hier, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise der erfindungsgemäßen Messvorrichtung, Flankensteilheiten von < 5 Millisekunden messtechnisch erfasst werden können, so dass eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens vorsehen kann, die Erfassung von Messwerten mit einer Abtastfrequenz ≥ 400 Hz vorzunehmen. Ein Messverstärker oder eine Sample & Hold-Vorrichtung kann dementsprechend mit einer Frequenz größer gleich 400 Hz getaktet werden.
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Es kann verfahrensgemäß vorgesehen sein, aus einer Vielzahl von über die Zeit aufgenommenen Messwerten, insbesondere was periodisch für jeden Herzschlag bei einer kontinuierlichen Messwerterfassung erfolgen kann, mittels einer Analyse mehrere Informationen über das arterielle System eines untersuchten Lebewesen zu gewinnen. Eine solche Analyse kann automatisch erfolgen, z. B. mit einer Auswerteeinheit, wie einem Computer, an dem die Messvorrichtung angeschlossen ist und in den die Messwertfolgen, d. h. die Messwerte über die Zeit eingelesen werden.
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Aus dem zeitlichen Abstand jeweils derselben Peaks innerhalb der sich zeitlich wiederholenden Messwertaufnahmen, kann ersichtlich auf die Pulsfrequenz des untersuchten Lebewesens geschlossen werden. Hierfür kann bevorzugterweise die zeitliche Vermessung jeweils der zeitlich ersten am Pulsmessort einlaufenden Druckwelle nach dem Herzschlag erfasst werden, da diese Druckwelle, die auf dem direkten Weg vom Herz zur Messvorrichtung gelangt, den höchsten Signalbeitrag liefert und somit am besten zeitlich aufgelöst werden kann.
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Es besteht hier auch die Möglichkeit, die Laufzeit der Pulsdruckwelle vom Herzen bis zu einer Arterienverzweigung, zum Beispiel Trunkus coeliacus und/oder Arteriae iliacae zu vermessen. Die geometrische Länge zwischen dem Herz und einer solchen Arterienverzweigung ist für erwachsene Lebewesen, insbesondere betrachtet beim Menschen, im Wesentlichen von Mensch zu Mensch sehr ähnlich, so dass bei einer messtechnischen Erfassung und Berechnung der Pulslaufzeit hier von einem konstantem Abstand ausgegangen werden kann und anhand dieses konstanten Abstandes die Laufzeit der Pulsdruckwellen ermittelbar ist.
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Aus einer Ermittlung der Laufzeit, beispielsweise zwischen dem ersten und dem zweiten Peak beziehungsweise dem zweiten und dem dritten Peak, der gegen die Zeit aufgetragenen Messwerte nach einem Herzschlag, kann die Dämpfung der Aorta oder der Armarterie ermittelt werden. Die Dämpfung, die durch die Elastizität der Gefäßwandungen beeinflusst ist, kann demnach im Umkehrschluss ein Maß dafür darstellen, welche Elastizität die Gefäßwandung eines untersuchten Lebewesens zum Zeitpunkt der Untersuchung aufweist. Ein solches Maß kann zum Beispiel bei der Diagnose einer eventuellen Arteriosklerose hilfreich sein.
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Darüberhinaus haben Untersuchungen gezeigt, dass die Druckwellenlaufzeit stark abhängig ist von der Körperausrichtung eines Lebewesens, insbesondere des Menschen. So ergeben sich signifikante Unterschiede zwischen der Druckwellenlaufzeit bei einer stehenden Körperausrichtung und einer liegenden Körperausrichtung. Es besteht so demnach die Möglichkeit gerade bei Langzeituntersuchungen auch die jeweiligen Körperausrichtungen des untersuchten Lebewesens mit zu erfassen neben anderen zu erfassenden Parametern, wie beispielsweise Pulsfrequenz, Blutdruck, etc.
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Es besteht ebenso die Möglichkeit, den mittleren Blutdruck zu bestimmen, insbesondere dann, wenn in die Messvorrichtung oder eine daran angeschlossene Auswerteeinheit eine Kennlinie eingespeichert ist, welche die Abhängigkeit der Pulswellenlaufzeit vom mittleren Blutdruck darstellt.
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So kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise der Vorrichtung beispielsweise nach jedem Herzschlag die Pulswellenlaufzeit zwischen unmittelbarer Pulsdruckwelle und einer reflektierten Pulsdruckwelle erfasst werden, um so dann anhand der Kennlinie einen Wert für den mittleren Blutdruck in Abhängigkeit des Pulswellenlaufzeit zu bestimmen und für diesen oder jeden Herzschlag individuell abzuspeichern.
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Die Kennlinie kann beispielsweise im Rahmen der Durchführung eines Belastungs-EKGs ermittelt und patientenindividuell in einer tragbaren Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gespeichert werden.
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So kann nach der Durchführung eines anfänglichen Belastungs-EKGs eine fortwährende Langzeituntersuchung eines Patienten vorgenommen werden, bei dem statt mit einem tragbaren Blutdruckmessgerät und den damit einhergehenden Unannehmlichkeiten sowie Ungenauigkeiten eine erfindungsgemäße Messvorrichtung getragen wird, was zum einen von dem Patienten als angenehmer empfunden wird und zum anderen den Vorteil einer höher aufgelösten Messwertaufnahme liefert.
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Ebenso kann es vorgesehen sein, dass die Gefäßsteifigkeit, insbesondere in Abhängigkeit der Druckwellenlaufzeit und der Größe des Körpers ermittelt wird. Die Kreislaufstabilität kann ermittelt werden, insbesondere durch die Überwachung einer Laufzeitenkonstanten, insbesondere der Aorta und/oder der Arm- und/oder Beinarterie und der Kontrolle oder Erfassung ihres Einschwingverhaltens.
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Pathologische Gefäßveränderungen können aufgefunden werden, insbesondere Stenosen oder Aneurysma, insbesondere durch Erfassung einzelner Laufzeitkonstanten und/oder deren zumindest kurzfristige Änderung und/oder dauerhafte Änderung und/oder in Abhängigkeit einer Feststellung in den Messwerten, dass z. B. die Amplitude eines folgenden Messwertpeaks größer ist als die Amplitude eines vorausgehenden Messwertpeaks
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Eine Korrelation von Messwerten innerhalb eines vorgebbaren zeitlichen Messintervalls in aufeinanderfolgenden Messungen kann durchgeführt werden, insbesondere die unter verschiedenen Körperbelastungen des Lebewesens stattfindet, insbesondere zur Erfassung pathologischer Gefäßveränderungen in Abhängigkeit von auf reflektierte Druckwellen basierenden Messwertpeaks, die nur unter Belastung feststellbar sind.
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Herzklappenverkalkung und pathologische Veränderungen der Herzkranzgefäße sind ermittelbar, insbesondere in Abhängigkeit der Amplituden der Messwertpeaks einer ersten und/oder zweiten reflektierten Druckwelle, insbesondere in Abhängigkeit der Feststellung, dass die Amplitude eines folgenden Messwertpeaks größer ist als die Amplitude eines vorausgehenden Messwertpeaks.
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Auch ein Flüssigkeitsmangel ist feststellbar, insbesondere in Abhängigkeit eines Vergleichs der Druckwellenlaufzeit mit einem Vergleichswert, insbesondere bei Überschreiten des Vergleichswertes.
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Ein Sauerstoffmangel, insbesondere in Abhängigkeit eines Vergleichs der Druckwellenlaufzeit mit einem Vergleichswert, insbesondere bei Unterschreiten des Vergleichswertes kann ermittelt werden.
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Das Verfahren eignet sich auch zur Leistungs- bzw. Wirkungskontrolle von Blutdruck mindernden Präparaten, insbesondere durch die Überprüfung von Reflektionsparametern an Verzweigungen, insbesondere in Abhängigkeit einer Amplitudenänderung zwischen unreflektierter Druckwelle und der wenigstens ersten reflektierten Druckwelle oder durch ein zeitweises Abbinden einer insbesondere hinteren Extremität und Messung/Erfassung der stehenden bzw. hin- und herlaufenden Druckwelle, insbesondere unter Erfassung der Amplitudenabnahme mit jeder Reflektion.
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Eine Weiterbildung des Verfahren kann es vorsehen das Verfahren parallel gleichzeitig durchzuführen an mehreren Pulsmessstellen des Körpers, mit einer einzigen Messvorrichtung pro jeweiliger Pulsmessstelle.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung werden anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
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Die 1 zeigt eine symbolisierte Darstellung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung in Anordnung relativ zu einem Unterarm, der in der 1 im Querschnitt dargestellt wird. Es kann hier also beispielsweise vorgesehen sein, eine Messung an der Arteria radialis am Unterarm vorzunehmen.
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Die 1 symbolisiert eine Manschette 1, die beispielsweise als Armreif, insbesondere gummierter Armreif ausgebildet sein kann und um den Unterarmquerschnitt am Pulsmessort befestigt werden kann. Es kann hier vorgesehen sein, dass zwischen der Manschette und dem Unterarm ein Versteifungselement 2 angeordnet ist, dass im wesentlichen ebenso ringförmig ausgebildet ist wie die Manschette, hierbei jedoch zwei einander gegenüberliegende offene Enden aufweisen kann.
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Für die wesentliche erfindungsgemäße Ausführung der Messvorrichtung ist es hier vorgesehen, dass diese Messvorrichtung eine piezoresistive Platte 3 aufweist, hier mit einem kreisförmigen Querschnitt, die mit ihrer Oberfläche in der Messvorrichtung im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Pulsmessortes bzw. der Hautoberfläche ausgerichtet ist. Eine solche piezoresistive Platte 3 reagiert bevorzugterweise auf Durchbiegung mit einer Ladungstrennung, die messtechnisch erfasst werden kann, hier bevorzugterweise durch niederohmigen Anschluss an einen Messverstärker, um die hierbei fließenden Ströme zur erfassen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht hier weiterhin vor, dass die piezoresistive Platte rückseitig, das heißt auf der vom Messort abgewandten Seite, an einem Trägerelement 4 angeordnet ist, welches im vorliegenden Fall ringförmig mit einer inneren Ausnehmung ausgebildet ist, so dass hier die piezoresistive Platte im Wesentlichen nur mit ihrem Rand von dem ringförmigen Trägerelement 4 getragen wird, hingegen ein mittiger Bereich der piezoresistiven Platte 3 bei einer Druckbeaufschlagung durch die Arteria radialis in das Innere des ringförmigen Trägerelementes 4 zurückweichen kann und hierdurch eine Ladungstrennung erzeugt, die an wenigstens zwei entsprechenden hier nicht gezeigten Elektrodenanschlüssen abgegriffen werden kann. Die Elektrodenanschlüsse können hier durch die Kontaktstifte 7 elektrisch kontaktiert sein.
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Zwecks einer besseren Druckübertragung auf die piezoresistive Platte 3 an einer Pulsmessstelle sieht es die Erfindung hier vor, mehrere Kraftübertragungselemente 5 einzusetzen, die vorspringend von der Oberfläche der piezoresistiven Platte 3 eine verbesserte mechanische Ankopplung an die Gefäßwand der Arteria radialis zur Platte 3 erzielen. Es kann so ein verbesserter Kraftfluss zur piezoresistiven Platte erzielt werden, ohne die Ausbreitung der Druckwelle innerhalb der Arterie signifikant zu beeinflussen. Besonders die Ankopplung an eine Pulsmessstelle mit einer oberflächennahen, insbesondere tastbaren Arterie kann hierdurch verbessert werden.
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Die 1 zeigt als weitere bevorzugte Ausführungsvariante weiterhin, dass auf der dem Pulsmessort abgewandten Seite des ringförmigen Trägerelementes 4, ein Andruckkissen 6 vorgesehen ist, welches im Wesentlichen die Gestalt eines Tores aufweist und demnach eine mittige Ausnehmung aufweist, die bei der hier gezeigten Anordnung im Wesentlichen fluchtet mit der Ausnehmung des Trägerelementes 4. Es kann so eine gleichmäßige Kraftausübung auf das Trägerelement 4 zum Zweck der Befestigung am Pulsmessort über dieses Andruckkissen 6 erzielt werden, was beispielsweise vollständig aus Silikon ausgefertigt sein kann oder zumindest Silikon umfasst.
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Die an hier nicht visualisierten Elektroden der piezoresistiven Platte aufgrund der Ladungstrennung mit jeder Druckwelle vorliegenden Elektronen werden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren unmittelbar bevorzugt niederohmig einem Messverstärker zugeführt, das heißt die Ladungstrennung wird durch einen Stromfluss ausgeglichen, wobei hier messtechnisch der Strom als wesentliche Größe erfasst wird, welcher unmittelbar eine Druckänderung am Ort der Pulsmessung repräsentiert, statt wie bisher im Stand der Technik die absolute Druckhöhe.
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Die 2 visualisiert eine gegenüber der Zeit aufgenommene Folge von Messwerten, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der 1 erfasst wurden.
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Es zeigt sich hier, dass nach einem zeitlich nicht weiter visualisierten Herzschlag ein Peak P1 in den Messwerten identifiziert werden kann, der zurückgeht auf die unmittelbar vom Herzen an der Pulsmessstelle einlaufenden, unreflektierten Druckwelle. Dieser Peak P1 wiederholt sich zwangsläufig mit der Herzfrequenz, so dass aus einer solchen zeitlichen Folge von Messwerten demnach auch unmittelbar auf die Herzfrequenz zum aktuellen Messzeitpunkt bzw. zwischen zwei Messzeitpunkten geschlossen werden kann.
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Die 2 zeigt sehr deutlich, dass in der Folge der Messwerte, die hier zeitlich aufgetragen sind, nach der unmittelbar vom Herzen, ohne eine Reflexion einlaufenden Druckwelle, weitere Druckwellen anhand von Messwert-Peaks festgestellt werden können, nämlich zum Beispiel anhand des Peak P2 eine aus dem Bauchraum reflektierte Welle, anhand des Peak P3 eine von der Bifurkation zu den Beinen reflektiere Welle und anhand des Peak P4 eine zweite reflektierte Welle von der Bifurkation zu den Beinen.
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Es wird hier gegenüber dem Stand der Technik demnach eine deutlich verbesserte zeitliche Auflösung erzielt, die auf das zugrundeliegende Messverfahren, nämlich der Messung einer Druckänderung statt des absoluten Druckes zurückzuführen ist.
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Es lassen sich zwischen den einzelnen Peaks jeweils Pulswellenlaufzeiten ermitteln unter Berücksichtigung der körperlich gegebenen Abstände zwischen dem Herz und den Reflexionsorten Ausbreitungsgeschwindigkeiten der Pulswellen bestimmen.
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So können beispielsweise anhand der Auswertung der Laufzeit zwischen dem Peak P1 und P2, das heißt der direkten Welle vom Herzen sowie der aus dem Bauchraum reflektieren Welle, Rückschlüsse gezogen werden auf die Elastizität der Gefäßwandung der Aorta.
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Eine Vermessung der Pulswellenlaufzeit zwischen dem Peak P2 und P3 kann Rückschlüsse zulassen auf die Elastizität der Gefäßwandung der Aorta und/oder Armarterie. Hierfür kann es auch sinnvoll sein, die Pulswellenlaufzeiten zwischen den Peaks P1-P2 und P1-P3 in Relation zueinander zu setzen.
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Das Dämpfungsverhalten der Arterien kann insbesondere hier durch Vergleich der Messwertmaxima in den jeweiligen Peaks ermittelt werden. Anhand der 2 ist es ersichtlich, dass so, wie es grundsätzlich im Stand der Technik bekannt ist, einige der auftretenden Peaks konkret bestimmten Reflexionsbereichen innerhalb des Körpers zugeordnet werden können.
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Das erfindungsgemäße Messverfahren weist eine derart hohe zeitliche Auflösung auf, dass hier auch die Möglichkeit besteht, anhand von zusätzlichen Maxima bzw. Peaks, die zusätzlich neben den bekannten Reflexionsstellen in einem solchen zeitlichen Verlauf vorhanden sind, auch weitere pathologische Gefäßveränderung erkannt werden können, wobei sich die Möglichkeit erschließt aus der zeitlichen Lage auch auf den Ort der pathologischen Gefäßveränderung zurückzuschließen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es auch in einer Langzeitanwendung am Patienten Verwendung finden kann, ohne dass es als störend empfunden wird, insbesondere da ein periodisches Aufpumpen und Luftablassen bei einer Druckluftmanschette entfällt, wie es der bisherige Stand der Technik kennt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird demnach als angenehmer empfunden und weist die hier beschriebene höhere Genauigkeit gegenüber dem Stand der Technik auf. Des Weiteren weist das System eine hohe räumliche Flexibilität auf, aufgrund der kleinen geometrischen Abmessungen.
