DE2423441C2

DE2423441C2 - Die Messung des arteriellen Perfusionsdruckes

Info

Publication number: DE2423441C2
Application number: DE19742423441
Authority: DE
Inventors: Albert Prof. Dr.med. 3350 Marbach Huch; Dietrich Prof. Dr.med. 4600 Dortmund Lübbers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-14
Filing date: 1974-05-14
Publication date: 1982-07-08
Also published as: CH590645A5; DE2423441A1

Description

Die Erfindung· betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Ausführung des Verfahrens zur Messung des arteriellen Perfusionsdruckes in mit

Blutkapillaren versorgtem Gewebe.

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. 2 einen Meßkopf mit veränderlichen Heizflache;

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.

Die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. I und

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

1 Patentansprüche:

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.