DE2423441C2 - Die Messung des arteriellen Perfusionsdruckes - Google Patents
Die Messung des arteriellen PerfusionsdruckesInfo
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Description
Die Erfindung· betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Ausführung des Verfahrens zur
Messung des arteriellen Perfusionsdruckes in mit
Es ist bereits vorgeschlagen worden (P 22 55 879.8-35), bei der Messung der Perfusionseffizienz, also der
gleichzeitigen Messung der Durchströmung eines Gewebes und der lokalen Konzentration eines durch
diese Durchströmung zugeführten Stoffes, die Temperatur an der Meßstelle von z. B. 37°C für einige Zeit auf
z. b. 42° C anzuheben, weil die durch diese Temperatur
verursachte thermische Hyperämisierung des Gewebes auch nach Rückgang der Erwärmung auf den Anfangs
wert anhält Dadurch ist die Indikatorkonzentration im
Blut an der Körperperipherie unter ähnlichen physiologischen Bedingungen meßbar, wie sie im Körperkern
vorliegen.
Bei solchen Messungen der Perfusionseffizienz hat
6ö sieh gezeigt, daß mit einem abgewandelten Meßverfähren noch weitere diagnostische Aufschlüsse erhalten
werden können, wenn erfindungsgemäß eine auf über Körperkerntemperatur, insbesondere auf 42° C temperierte, feinstgeregelte Heizfläche geringer Wärmekapa-
«5 zität auf die Oberfläche des Gewebes aufgesetzt und die
Heizleistung gemessen wird.
Die Feinstregelung, eine Regelung also, bei der nur kleine Regelabweichungen zugelassen sind, bei der also
für dynamische Messungen die Zeitkonstanten des
gesamten Reglers kleiner als die Zeitkonstanten der Heizfläche, die Zeitkonstanten von Heizfläche und
Regler zusammen kleiner als die Zeitkonstanten des Meßobjektes sein müssen, geht fiber die Erfordernisse s
bei der Perfusionsmessung hinaus, da dort die Messung
der zeitlich wenig veränderlichen mittleren Perfusion ausreicht Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß nunmehr die Perfusion des unter
der Heizfläche liegenden Gewebes bei der gewählten ι ο
hohen Temperatur unabhängig von den körpereigenen Regelmechanismen ist Aufgrund der gewonnenen
Konstanz der vorkapillären und kapillaren Widerstände
hängt die Perfusion im hyperämisierten Gebiet nur vom arteriellen Blutdruck ab, der in diesem Bereich herrscht,
so daß mit der Messung der Durchströmung eine kontinuierliche unblutige Messung dieses arteriellen
Blutdruckes, im folgenden als arterieller Perfusionsdruck bezeichnet, ermöglicht ist
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der Aortendruck gleichzeitig meßbar ist weil durch Abweichungen
zwischen dem peripheren und dem zentralen Blutdruck beispielsweise durch Shunts und Widerstände im
Kreislauf diese erkennbar und diagnostisch auswertbar werden.
Bei einem Meßkopf zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine als elektrisch beheiztes
Meßplättchen ausgebildete Heizfläche vorgesehen, in das ein einen Regelfühler bildender Wärmefühler gut
wärmeleitend eingelassen ist dessen Meßsignal einen den Heizstrom steuernden Regler beeinfußt wobei die
vom Regler an das Gewebe abgegebene Heizleistung durch ein Anzeigeinstrument meßbar ist
Es ist besonders vorteilhaft wenn die Heizfläche kleiner als 100 mm2 ist
Dadurch ist die Meßfläche so klein, daß im Mittel der durch die thermische Kapillareröffnung verursachte
vergrößerte Perfusionsstrom die Strömungswiderstände der die Kapillaren versorgenden großen Gefäße
nicht ändert und damit die Eigenschaften der Versorgungsgefäße keinen Einfluß auf die Messung nehmen.
Ein zur Festlegung der Größe der Meßfläche dienendes Verfahren besteht darin, daß parallel zur
Messung mit dem Meßkopf der Blutdruck unmittelbar mit einem der bekannten mechanisch-elektrischen
Druckwandler, beispielsweise einem Stathamelement, gemessen wird. Die optimale Meßfläche ist dann
erreicht wenn das Meßsignal parallel zum Signal des mechanisch elektrischen Druckwandlers verläuft und
eine weitere Flächenveränderung keine Änderung der Μ
Signalhöhe ergibt
In einer Anordnung zur Ausübung dieses Verfahrens ist die Meßfläche des Meßkopfes durch auf einen Dorn
der Heizfläche aufdrückbare Ringe veränderbar.
Der Vorteil dieser Anordnung besteht in der leichten Optimierbarkeit der Meßfläche auf die jeweils zu
messende Gewebefläche, da die Fläche möglichst geringer statistischer Meßwertschwankungen bei
gleichzeitig möglichst geringer Wärmekapazität je nach Kapillardichte des untersuchten Gewebes verschieden go
groß ist
Die Wärmedurchflutung, also der Durchgang von Wärme durch die Heizfläche in das Gewebe für eine
Temperatur der Heirfläche von 42* C beträgt vorteilhaft
bei einer Körperkerntemperatur von 370C etwa 50 mW &
pro mm2. In weiterer Ausbildung des Meßkopfes ist die Wärmekapazität des Meßkopfes kleiner als 0,05 cal pro
Grad Der Vorteil dieser Bemessung liegt darin, daß das
zeitliche Auflösungsvermögen für die Schwankungen
des arteriellen Perfusionsdruckes hinreichend groß ist, so daß zentral gesteuerte oder künstlich gesetzte
periphere Schwankungen ohne weiteres erfaßbar sind.
Die zur Erfassung solcher Schwankungen günstige dynamische Regelabweichung ist vorteilhaft kleiner als
10-*.
Wird die Körperkerntemperatur gleichzeitig gemessen, dann ist es vorteilhaft, mit der Temperaturdifferenz
von Meßkopf und Körperkem den Verstärkungsfaktor eines dem Leistungsanzeigeinstrument vorgeschalteten
Verstärkers so zu steuern, daß bei steigender Kerntemperatur der Verstärkungsfaktor steigt
Durch diese Anordnung ist das Blutdrucksignal unabhängig von der Körperkerntemperatur, so daß
auch bei ansteigendem oder hohem Fieber genauere Messungen des arteriellen Perfusionsdruckes möglich
sind.
In weiterer Ausbildung der Frfindung ist die elektrische Heizung als heizstromdmchflossener Thermistor ausgebildet mit dem das Metallplättchen gut
wärmeleitend verbunden ist und dessen Klemmenspannung die Regelstrecke für den Heizstrom steuert Der
Vorteil dieser Ausbildung der Erfindung ist die geringe Wärmeicapazität der Anordnung, so daß die durch den
Puls verursachten Druckschwankungen des Perfusionsdruckes zeitlich auflösbar werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Heizfläche seitlich und nach der der Heizfläche
abgewandten Seite hin thermisch isoliert
Durch diese Weiterbildung sind Fehlmessungen durch veränderliche Außenbedingungen vermieden.
Bei der Überwachung von Patienten ist neben der Blutdruckmessung meist die Messung von Blutgasen,
von bioelektrischen Potentialen, wie beispielsweise Hirn- und Herzaktionsspannungen, von Schall, wie
beispielsweise Herzschall oder von anderen diagnostisch relevanten physikalischen Größen, wie beispielsweise photometrischen Größen, erforderlich.
Erfindungsgemäß wird deshalb die Heizfläche mit einer oder mehreren Sonden für physikalische Meßwerte baulich vereinigt
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung eines Meßkopfes mit mehreren Sonden ist dann möglich, wenn die
Heizfläche die Meßwertsonden zentrisch umschließt.
Bei dieser Ausbildung gibt insbesondere die Verwendung von wahlweise pCCv oder pC>2-Sonden Baueinheiten von geringem Raumbedarf.
Besonders vorteilhaft bei diesen Anordnungen ist insbesondere die symmetrische Verteilung der Meßsonden innerhalb des von der Heizfläche zentrisch
umschlossenen Raumes, wie sie bei pO2-Sonden nach
LUBBERS und HUCH (PFLÜGERs Archiv 337,187 bis
198/1972) verwendet ist
Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Meßkopf stetig mit einstellbarem sowie
meßbarem Auflagedruck auf das zu messende Gewebe aufdrückbar ist
Der Vorteil einer solchen Anordnung liegt darin, daß die Perfusion des Gewebes durch Anwendung von
Druck auf den Meßkopf zum Stillstand gebracht werden kann, daß dieser Stillstand am Anzeigeinstrument
einfach feststellbar ist und daß der gemessene Auflagedruck dann den kapillaren Perfusionsdruck
angibt Auf diese einfache Weise ist der Absolutwert des Perfusionsdruckes schnell und sicher bestimmbar.
Vorteilhaft ist der Meßkopfteil einer Manschette für die Blutdruckmessung, weil dieser Aufbau besonders
einfach und in bekannter Weise leicht zu handhaben ist.
In der nachfolgenden Zeichnung sind weitere Einzelheiten der Erfindung schematisch dargestellt. Es
zeigt
F i g. I eine Anordnung zur Messung des arteriellen Perfusionsdruckes;
F i g. 3 eine Anordnung mit sehr kleiner Wärmeträgheit.
In F i g. 1 ist ein Körper 1 aus einem Stoff von möglichst geringer spezifischer Wärme und möglichst
hohem Wärmeleitvermögen, der vorteilhaft aus Gold besteht, mit einer Heizwicklung 2 versehen. Zwischen
Stromversorgungsanschlüssen B\ — BI und der Heizwicklung
2 ist eine Regelstrecke 3 eingeschaltet, die von einem Wärmefühler 4, beispielsweise einem Thermistor,
gesteuert wird. Heizstrom und Heizspannung werden als Heizleistung durch ein l.eistungsanzeigeinstmment 5
angezeigt, nachdem die Meßwerte in einem Vorverstärker 6 verstärkt worlen sind. Fin Anzeigeinstrument 7
mißt mit dem Spannungsabfall über dem Thermistor die Temperatur auf der Oberfläche 0 eines mit Kapillaren
versorgten Gewebestüc kes.
Die gesamte Meßanordnung ist vorteilhaft, beispielsweise
auch zusammen mit weiteren Vorrichtungen 8,80 zur Messung anderer diagnostisch verwertbarer Variablen
in einem Gehäuse 9 und einem vorteilhaft mit Isolierstoff 12 umkleideten Meßkopf 1000 unterge
bracht, der durch I eitungen 20 mit dem Gehäuse 9 verbunden ist.
In Fig. 2 ist ein mit einer Bohrung versehenes Metallplättchen 10 auf einen Dorn Il aufgedrückt und
steht mit der Hei/fläche I in gut wärmeleitender Verbindung. Durch Metallplättchen mit unterschied!!
chem Durchmesser und gleicher Bohrung können — je
nach Objekt — wahlweise verschiedene Meßflächengroßen verwendet und damit in Verbindung mit der
Messung des zentralen Blutdruckes durch einen der bekannten mechanisch elektrischen Druckwandler,
beispielsweise durch das bekannte Stathamelement. eine Optimierung erreicht werden. Die optimale
Meßfläche ist dann erreicht, wenn sich das Signal am
Leistungsanzeigeinstrument 5 nicht weiter verändert, wenn die Meßfläche weiter verändert wird. Der
Meßkopf 1001 ist mit Isolierstoff 12 umkleidet.
Anstelle einer Heizwicklung 2 kann vorteilhaft zur Verringerung der Wärmeträgheit der Anordnung auch
ein einlagiges Heizband verwendet werden. Dadurch ist die Wärmekapazität des Meßkopfes verringert, allerdings
auch die Strombelastung der Regelstrecke vergrößert, so daß dort auch der Aufwand für die
Regelung größer ist als in der vorbeschriebenen Anordnung.
In F i g. 3 ist der Thermistor 4 als Heizelement in einem Metallplättchen 100 von sehr geringer Wärmeträgheit
eingesetzt und wird über den Regler 3 mit Heizstrom versorgt. Der Meßkopf 1002 ist ebenfalls mit
Isolierstoff 12 umkleidet
An einem Vorverstärker 60 des Leistungsanzeigeinstrumentes 5 ist weiterhin zusätzlich ein Wärmefühler
101 zur Messung der Körperkerntemperatur angeschaltet, dessen Signal den Verstärkungsfaktor des Vorverstärkers 6 erhöht, je höher die Körperkerntemperatur
steigt, je kleiner also die Differenztemperatur zwischen Heizfläche 1 und dem Körperkern K ist. Auf diese
Weise wird für unterhalb der Heizflächentemperaturen liegende Körperkerntemperaturen ein von der Körperkerntemperatur unabhängiges Meßsignal für den
arteriellen Perfusionsdruck erreicht.
to Fi g. 3 besteht darin, daß der Regler 3, der zusammen
mit dem MeOkopf einen Feinstregler, also einen Regler mit einer Regelgeoauigkeit von beispielsweise weniger
als 10- 2 statisch und dynamisch bis 5 Hz bildet, der die
durch die Kühlwirkung des im Gewebe O fließenden
is Blutes aus der Wärmemeßfläche 1 abtransportierte Wärmemenge mittels der Heizwicklung ersetzt, und daß
die Größe dieses Ersatzes durch das Leistungsanzeigeinstrument 5 angezeigt wird. Da die Regelfähigkeit
der Bhitkapillaren durch die an der Heizflärhr I anliegende Temperatur von beispielsweise — bei
menschlicher Haut — etwa 42°C ausgeschaltet ist, ist die /ur Temperaturkonstanz benötigte und zugeführte
Wärmemenge nur noch von der Strömungsgeschwindigkeit des Blutes, also nur noch vom arteriellen
Perfusionsdruck abhängig. Damit kann das Leistungsanzeigeinstrument 5 in Blutdruckwerten geeicht werden.
In F i g. 4 umschließt ein ringförmiges mit einer Heizsc'richt 200 erwärmtes Heizplättchen 110 eine
Mehrfachsonde 13, die aus symmetrisch angeordneten
so Elektroden 14, 15, 16 von etwa 15 μ Durchmesser
besteht, die als Meßelektroden /ur polarographischen
Sauerstoffbestimmung verwea-ibar sind, wenn das Meßplättchen 110 aus Silber besteht und auf der
Meßfläche 111 einer Ag/AgCI-Schicht bedeckt ist. und
is wenn weiterhin eine sauerstoffdurchlässige Teflonmembran
112 von z.B. ca. 12 μ Dicke die mit einem
Elektrolyten bedeckte Meßfläche 111 abschließt.
Die gesamte Anordnung stellt einen Meßkopf 1003
dar. Anstelle der Mehrfachsonde 13 können andere Sonden zur Messung diagnostisch verwertbarer physikalischer
Größen verwendet werden.
In Fig. 5 ist eine Kapsel 24 in eine Blutdruckmanschette
25 eingelassen. Die Kapsel ist mit einer beweglichen Membran 26 abgeschlossen, unter der ein
Meßkopf 1000 so angebracht ist, daß die Meßfläche des Meßkopfes 1000 mit der Innenfläche der Blutdruckmanschette
25 fluchtet.
Wird mit einem Gummibalg 22 nach Einstellung des Handventils 23 die Kapsel 24 unter Druck gesetzt, dann
drückt sich der Meßkopf 1000 auf das durchblutete Gewebe 0 auf. Das Blutdruckmeßsignal des MeCopfes
1000, daß über die Leitungen 20 dem Anzeigegerät zugeführt wird, gestattet die genaue Bestimmung des
Perfusionsdruckes, insbesondere die Festlegung des Nullpunktes des Perfusionsdruckes. Dieser Nullpunkt
entsteht dann, wenn der Druck der Meßkapsel auf das Gewebe 0 gerade hinreicht um alle Kapillaren
abzudrücken und zu verschließen. Der genaue Druck ist sodann an einem Manometer 21 ablesbar. Damit ist es
möglich, den absoluten Blutdruck im Kapillarsystem zu messen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (22)
1. Verfahren zur Messung des arteriellen Perfusionsdruckes in mit Blutkapillaren versorgtem
Gewebe, dadurch gekennzeichnet, daß eine fiber Körperkerntemperatur feinstgeregelte
Heizfläche geringer Wärmekapazität auf die Oberfläche des Gewebes aufgesetzt und die Heizleistung
gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfläche auf 42° C temperiert ist
3. Meßkopf zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
eine als elektrisch beheiztes Metallplättchen ausgebildete Heizfläche (1) vorgesehen ist, in das ein einen
Regelfühler bildender Wärmefühler (4) gut wärmeleitend eingelassen ist, dessen Meßsignal einen den
Heizstrom steuernden Regler (3) beeinflußt, und daß die vom Regler (3) an das Gewebe (0) abgegebene
Heizleistung durch ein Leistungsanzeigeinstrument (5) meßbar ist
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfläche (1) kleiner als 100 mm2
ist
5. Verfahren zur Optimierung der Heizflächengröße eines Meßkopfes nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß parallel zur Messung mit dem Meßkopf der Blutdruck unmittelbar mit einem
mechanisch elektrischen Druckwandler gemessen wird.
6. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfläche des Meßkopfcs (1000) durch auf einen Dorn
(11) der Heizfläche auftirüdr'-are Ringe (10)
veränderbar ist
7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Wärmedurchflutung für eine
Temperatur der Heizfläche (1) von 42°C bei einer Körperkerntemperatur von 37° C etwa 5OmW pro
mm2 beträgt
8. Anordnung nach Anspruch 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekapazität des
Meßkopfes kleiner als 0,05 cal pro Grad ist.
9. Anordnung nach Anspruch 3 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Regelabweichung etwa
< 10-2 beträgt
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 3, 4, 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Körperkerntemperatur durch einen zweiten Meßfühler (101)
gleichzeitig meßbar ist und das Temperaturdifferenzsignal von MeCkopf (1000) und von dem zweiten
Meßfühler (101) den Verstärkungsfaktor eines dem Leistungsanzeigeinstrument (5) vorgeschalteten
Verstärkers (6) so steuert, daß bei steigender Kerntemperatur der Verstärkungsfaktor zur Kompensation dieser Abweichung steigt
11. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizung als heizstromdurchflossener Thermistor (4) ausgebildet ist, der mit
dem Metallplättchen (100) pt wärmeleitend verbunden ist und dessen Klemmenspannung die Regelstrecke (3) für den Heizstrom steuert
12. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfläche (10) seitlich und nach
der der Heizfläche abgewandten Seite hin durch Wärmeisolation (12) thermisch isoliert ist.
13. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfläche (110) mit einer oder
mehreren Sonden (14, 15, 16) für physikalische Meßwerte baulich vereinigt ist
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfläche (110) die Meßwert-
sonden (14,15,16) zentrisch umschließt
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet daß die Meßsonde (15) eine pO^Sondeist
16. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde eine pCO2-Sonde
ist
17. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (14, 15, 16)
innerhalb des von der Heizfläche (110) zentrisch
umschlossenen Raumes (13) symmetrisch verteilt
sind.
18. Meßkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß der Meßkopf (1000) stetig und mit
durch bekannte Mittel (22, 23) einstellbarem sowie
mit einem Druckmesser (21) meßbarem Auflagedruck auf das zu messende Gewebe (0) aufdrückbar
ist
19. Meßkopf nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet daß der Meßkopf Teil einer Manschette
(24) für die Blutdruckmessung ist
20. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfläche (1) aus gut wärmeleitendem Material wie Gold besteht
21. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß sie zusammen mit weiteren Vorrich
tungen (8) zur Messung anderer diagnostisch verwertbarer Variablen in einem Gehäuse (9)
untergebracht und mit dem Meßkopf durch Leitungen (20) verbunden ist
22. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß eine einlagige Heizschicht (200) zur
Heizung verwendet ist.
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