DE2737709C3

DE2737709C3 - Anordnung und Verfahren zur transcutanen Bestimmung der Perfusionseffizienz

Info

Publication number: DE2737709C3
Application number: DE2737709A
Authority: DE
Inventors: Geb. Gutzeit Renate Dr.Med. Huch
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften
Priority date: 1977-08-22
Filing date: 1977-08-22
Publication date: 1982-11-04
Also published as: ATA611278A; DE2737709B2; US4230122A; DE2737709A1; AT382243B; CH636516A5

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur transcutanen Bestimmung der Perfusionseffizienz in mit Blut versorgtem Gewebe, bestehend aus einem Meßkopf zur Messung der Konzentration einer durch Perfusion transportierten Substanz innerhalb einer Anordnung zur Bestimmung der Perfusion.

Anordnungen der beschriebenen Art, wie sie beispielsweise durch die Produkt-Information SERVO-MED OXYMONITOR der Firma HELLlGE beschrieben sind (1976/7604-3), weisen Einrichtungen auf, die bei der Über- oder Unterschreitung von Grenzwerten der Indikatorkonzentration Alarmmeldungen geben.

Solche Alarmgeber sprechen jedoch dann nicht an, wenn die Indikatorkonzentration zwar innerhalb der Grenzwerte liegt, wenn aber das Indikatorfeld nicht perfusionsunabhängig ist.

In solchen Fällen ist die Versorgung des durch Kapillaren versorgten Gewebes so gering, daß das Indikatorfeld perfusionsabhängig wird und nur noch ein Teil der Indikatorkonzentration die Oberfläche erreicht

Ein solcher kritischer Fall ist meßtechnisch dadurch festzustellen, daß bei Perfusionsänderungen gleichzeitig auch parallele Änderungen der Indikatorkonzentration transcutan angezeigt werden.

Im minimalen Grenzfall hingegen verschwindet die Perfusion, während im maximalen Grenzfall die so Indikatorkonzentration unabhäng von der Perfusion ist

Eine Perfusionseffizienz unterhalb des maximalen Grenzfalls ist auch pathophysiologisch bedeutungsvoll.

Nachdem nun die Anordnung der beschriebenen Art häufig bei der Intensivüberwachung von Patienten eingesetzt wird, ist es, insbesondere bei langen Überwachungszeiten, beschwerlich, die Perfusionseffizienz direkt zu beobachten, da ja nur Änderungen, und zwar parallele Änderungen der beiden die Perfusionseffizienz bestimmenden Parameter, kritische Zustände ω signalisieren und deshalb Gegenmaßnahmen auslösen sollten.

Bei der Patientenüberwachung durch optische Messungen an der Haut ist es aus DE-PS 24 30 788 bereits bekannt einen Quotienten aus dem Reflexionssignal und dem Transmissionssignal zu bilden. Diese Methode der Relativmessung eliminiert patienteneigene zeitabhängige Amplitudenschwankungen von Pulskurven. Zur Aufdeckung paralleler Schwankungen zweier Meßwerte sind Relativmethpden jedoch nicht geeignet

Es besteht somit die Aufgabe,, eine Anordnung zu schaffen, die es ermöglicht, den meßtechnisch kritischen Fall des perfusionsabhängigen Indikatorfeldes zu erkennen, so daß meßtechnische, oder, klinische Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können. :

Gelöst wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des.Anspruches 1 dadurch, daß die_;vom Meß-Kopf zur Messung der Perfusion und vom Meßkopf zur Messung der Konzentration ausgehenden Signale einem einen Funktionsverstärker enthaltenden Prozessor zugeführt sind, wobei der Funktionsverstärker ein Produkt bildet und dieses Produkt durch einen ersten Taktgeber auf zwei um 180 Grad phasenverschoben angesteuerte Speicher geschaltet wird, deren Ausgänge über einen Komparator in bekannter Weise mit einem Schwellenwertschalter verbunden sind, der einen Alarmgeber schaltet.

In dieser einfachen Ausführung gibt die Anordnung nach der Erfindung eine grobe Kontrolle der Perfusionseffizienz. Sie schaltet aber bereits dann auf Alarm, wenn eine starke Änderung nur eines der Parameter erfolgt, was aber meist noch keinen kritischen. Zustand darstellt

Zur Erhöhung der Schaltgenauigkeit weist deshalb der Prozessor je einen Kanal für die die Perfusionseffizienz bestimmenden Meßgrößen auf, in denen der zeitliche Differenzquotient der Meßgröße bestimmbar ist, wobei der dem Vorzeichen des Differe.nzenquotienten entsprechende Schaltzustand aus den beiden Kanälen je einem UND-Gatter zugeführt ist, deren Ausgänge über ein ODER-Gatter auf den Alarmgeber wirken. _;

Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß jetzt nur noch bei parallelen Änderungen der beiden Meßgrößen Alarm ausgelöst wird.

In Weiterentwicklung der Erfindung weist der Perfusionskanal und der Konzentrationskanai je einen einstellbaren Verstärker auf, dessen Ausgang mit einem von einem nach der Frequenz einstellbaren zweiten Taktgeber gesteuerten Integrator verbunden ist, daß der Ausgang des Schwellenwertschalters mit einem getakteten Analog/Digitalwandler verbunden ist, dessen nach der Frequenz einstellbarer dritter Taktgeber mit der vollen Arbeitsfrequenz den Analog/Digital wandler mit dem Schwellenwertschalter verbindet, der mit der halben Arbeitsfrequenz einen ersten Speicher und mit der halben, um 180° phasenverschobenen Arbeitsfrequenz einen zweiten Speicher mit. dem Ausgang des Analog/Digitalwandlers verbindet, daß ein Komparator mit dem Ausgang des ersten und zweiten Speichers verbunden ist, daß der Ausgang des Komparator sowohl für negatives als auch für positives Vorzeichen jedes der beiden Kanäle mit jeweils einem der beiden UND-Gatter verbunden ist

In dieser Fortbildung der Erfindung ist vor allem eine Optimierung des Signal-Rauschverhältnisses für die Schaltung vermittels der Einstellung des zweiten Taktgebers möglich.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich dadurch, daß zwischen den Ausgängen des Komparator und den Eingängen der UND-Gatter monostabile Vibratoren mit einstellbarer Schaltzeit vorgesehen sind, weil dadurch Verzögerungen bei Änderungen der Meßsignale ausgeglichen werden können.

Eine andere Weiterentwicklung der Erfindung, bei der der Nullausgang des Komparator des Perfusions-

kanals und der Minusausgang des !Comparators des Perfusionskanals über ein weiteres UND-Gatter mit dem ODER-Gatter verbunden sind, hat besonders dann Bedeutung, wenn die Sauerstoffversorgung bei voller Perfusion, beispielsweise durch Störungen im kleinen Kreislauf, nicht mehr aufrechterhalten werden kann.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn zwischen dem ODER-Gatter und dem Alarmgeber ein Integrator angeordnet ist, weil dadurch zu frühe Alarmauslösungen, insbesondere bei normalen Anpassungsschwankungen, beispielsweise bei physiologischen Experimenten, vermieden werden können.

Ein einfaches Verfahren zur Erzeugung von Perfusionsänderungen besteht darin, daß die Perfusionsmeßsonde mit einem Druck von mindestens 1 g/cm² auf das Gewebe aufgepreßt ist.

Dieser Druck kann durch ein wärmeisoliertes Gewicht oder durch Federn oder durch einen anderen Druckgeber erzeugt werden. Dabei werden die Kapillaren abgepreßt und somit die Perfusion verringert oder unterbunden.

Vor. besonderem Vorteil ist es, wenn der Druck entweder durch einen hydraulisch oder auch durch einen durch Gasdruck betätigbaren Druckgeber aufbringbar ist, weil dadurch eine selbsttätige Steuerung von induzierten Perfusionsänderungen, beispielsweise durch eine von einem vierten Taktgeber getaktete Pumpe ermöglicht ist Dadurch ist eine periodische Kontrolle des Gesamtversorgungsstatus bei Patienten sehr vereinfacht

Eine weitere Verbesserung der Anordnung läßt sich dadurch erreichen, daß ein fünfter Taktgeber die Temperatur der Perfusionsmeßsonde abwechselnd auf die Temperatur des Körperkernes und auf eine Temperatur von etwa 43° C einstellt, wobei die Konzentrationsmessung nur bei Vorliegen der Körperkerntemperatur ausführbar ist, weil dann nämlich die Überschußhyperämisierung aus dem Intervall der höheren Temperatur einerseits dafür sorgt, daß der maximale Grenzfall der Perfusion vorliegt, andererseits der Sauerstoffpartialdruck ungestört ist und demjenigen bei Körperkerntemperatur entspricht

Um die Totzeiten für die Messung während der Aufheizung zu vermeiden, ist mindestens eine weitere Anordnung der bezeichneten Gattung vorgesehen, wobei die Perfusionssonden von einem sechsten Taktgeber abwechselnd auf die Körperkerntemperatur und auf eine Temperatur von etwa 43°C eingestellt werden und die Konzentrationsmessung durch jeweils diejenige Konzentrationsmeßsonde vorgenommen wird, deren Temperatur die Körperkerntemperatur ist

Eine weitere Verbesserung der Anordnung besieht darin, daß mittels eines am Nullausgang des Komparators des Perfusionskanals liegenden Schalters eine zusätzliche Säuerstoffmeßsonde mit einem solchen Diffusionswiderstand der Membran einschaltbar ist, der groß ist gegen den Diffusionswiderstahd der Haut, weil dadurch eine sehr genaue, beziehungsweise eine absolute Bestimmung der Sauerstoffkonzentration möglich ist

Eine Weiterentwicklung der: Anordnung besteht "darin, daß' nicht■ nur eine 'einzige Konzentrationsmeßsonde verwendet ist, sondern daß die Konzentration 'mehrerer Indikatoren durch mehrere Konzentrationsmeßsöndeir^;'"gleichzeitig■' meßbar· sind," wobei die Ausgänge der den Konzentratibnsmeßsondeii zugeordneten: Prozessoren'fiber ein ODER-Gatter dem AlarmgeberZugeriihrtsnidi ^:.ί-;>^-.:"i-i■■;■·■'■ Durch diese Weiterentwicklung kann beispielsweise gleichzeitig die O₂-Konzentration und die CO2-Konzentration überwacht und damit noch genauer der Status von Intensivpatienten kontrolliert werden. Von Vorteil ist es auch, wenn die Konzentrationsmeßsonden in einem Meßkopf angeordnet sind.

Um die Temperaturabhängigkeit der Indikatorkonzentration zu eliminieren, wird vorteilhaft durch einen Temperaturfühler ein variabler Verstärker derart ίο verstellt, daß die Temperaturabhängigkeit gerade ausgeglichen ist Dadurch sind die Schaltbedingungen für den elektronischen Prozessor verbessert

Es kann weiterhin eine Verbesserung der Schaltgenauigkeit erreicht werden, wenn die Konzentration is weiterer Indikatoren durch weitere Konzentrationsmeßsonden gleichzeitig meßbar ist, daß die Konzentrationsmeßsonden mit einem Funktionsverstärker verbunden sind, der in bekannter Weise aus den Indikatorkonzentrationen eine weitere physiologische Größe ermittelt und daß die weitere physiologische Größe dem elektronischen Prozessor zugeführt ist

In den nachfolgenden Zeichnungen sind weitere Einzelheiten der Erfindung dargestellt Es zeigt F i g. 1 eine Anordnung nach der Erfindung,

Fig.2 eine besonders einfache Ausführung der Erfindung,

F i g. 3 eine Anordnung für genauere Schaltungen, F i g. 4 eine besonders genau arbeitende Schaltung, Fig.4a eine Meßkurve,

F i g. 4bi bis 4b₃ ein Impulsdiagramm der /l/D-Wandler und Speichersteuerung,

F i g. 5 eine Anordnung zur Induzierung von Perfusionsänderungen,

F i g. 6 eine Anordnung mit variabler Temperatur des Perfusionsmeßkopfes,

Fig.7 eine Anordnung mit alternativ geschalteten, variablen Perfusionsmeßköpfen,

F i g. 8 eine Anordnung mit zwei Konzentrationsmeßsonden,

Fig.9 eine Anordnung mit mehreren Konzentrationsmeßsonden enthaltendem Meßkopf und einem Funktionsverstärker,

F i g. 10 eine Anordnung mit Temperaturausgleich. In Fig. 1 ist A eine aus einer Meßsonde 1 zur Bestimmung der Perfusion und einer Meßsonde 2 zur Bestimmung der Konzentration bestehende Anordnung. Dabei kann die Meßsonde zur Bestimmung der Konzentration sowohl innerhalb als auch außerhalb der Meßsonde zur Bestimmung der Perfusion angeordnet sein. Die Signale der Meßsonden 1 und 2 werden einem elektronischer, Prozessor P. zugeführt, der ein Ausgangssignal abgibt, wenn sich die Signale derart stark ändern, daß eine im Prozessor eingestellte Änderungsgrenze überschritten wird. Das Signal des Prozessors P löst sodann einen Alarmgeber 7 aus. Da parallele Änderungen beispielsweise der beiden Signale den Zustand der Unterversorgungdes perfundierten Gewebes charakterisieren, kann durch die Anordnung einmal dieser kritische Zustand angezeigt .werdet. Zum anderen kann, wenn lediglich eine Konzentrationsmessung vorgenommen werden sou, durch dieses Signal darauf hingewiesen werden, wenn aufgrund: des zu hohen relativen Verbrauchs■>im "Gewebe?die wahre Konzentrationnichtmehrgemessenwerdenkanni; .

Den Aufbau ; des Prozessors P zeigt schematisch in einer einfachen Ausführung Fig.-?. DieSignale 1 und 2 sind emem Funktionsverstärker fl zugeführt, der. die

beiden Größen selbst oder Funktionen dieser Größen zu einer dritten Funktion verbindet Diese kann beispielsweise ein Produkt oder eine Exponentialfunktion oder eine der bekannten nomografischen Funktionen sein. Die Funktion muß nur die Bedingung erfüllen, daß dann, wenn die Konzentration eine Funktion der Perfusion ist, ein möglichst hohes Signal entsteht. Dadurch führt beispielsweise eine schwache parallele Änderung bei beiden Signalen zu einem gut unterscheidbaren Signal zur Auslösung des Alarmgebers 7. Dazu, wird das Ausgangssignal des Funktionsverstärkers F den Speichern 1400 und 1401 zugeführt, die, durch einen Taktgeber 1402 gesteuert, nacheinander den Wert am Ausgang des Funktionsverstärkers speichern. Ein Komparator !500 bildet daraus die Differenz, ein is Schwellenwertschalter 1600 filtert schwache Änderungen aus. Überschreitet eine Änderung, also ein Differenzenwert, der am Ausgang des !Comparators 1500 steht, den im Schwellenwertschalter 1600 vorgegebenen Schwellenwert, dann löst dieses Signal den Alarmgeber 7 aus.

Die Anordnung ist nur für eine grobe Überwachung geeignet, weil sie nicht genau unterscheiden kann, ob ein hohes Signal aus den kleinen Änderungen zweier Signale oder der großen Änderung eins der Signale bei konstantem zweiten Signal entstanden ist

Eine solche Unterscheidung ist mit einer Anordnung nach Fig.3 möglich. Hier wird aus den Signalen der Sonden 1 und 2 der Differenzenquotient in den Differenzenquotientenbildnern A und D 2 für den Perfusionskanal und den Konzentrationskanal unabhängig voneinander gebildet und vom Ausgang für positives Vorzeichen Ao, D₂₀ einem UND-Gatter 1070, vom Ausgang für negatives Vorzeichen Ai, At einem UND-Gatter 2070 zugeführt Die Ausgänge dieser beiden UND-Gatter steuern über ein ODER-Gatter 5 den Alarmgeber 7 an. Die Anordnung nach Fig.3 spricht dann und nur dann an, wenn parallele Änderungen beider Meßwerte auftreten.

In einer Anordnung nach F i g. 4 ist die Geanuigkeit *o der Alarmgabe weiter wesentlich erhöht Für den als Beispiel angenommenen Fall der Sauerstoffkonzentrationsmessung bezeichnet wieder 1 die Perfusionsmeßsonde, 2 eine Sauerstoffmeßsonde, die beide mit jeweils einem Kanal, dem Perfusionskanal A und dem «5 Konzentrationskanal D₂ verbunden sind. Beide Kanäle sind durch gemeinsame zweite und dritte Taktgeber 3 und 4 und mindestens über je ein UND-Gatter 107,207 mit einem ODER-Gatter 5 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gatters 5 ist über einen Integrator 6 mit dem so Alarmgeber 7 verbunden. Jeder der Kanäle arbeitet wie folgt:

Das Meßsignal ist über einen einstellbaren Verstärker dem durch einen einstellbaren zweiten Taktgeber 3 getakteten Integrator 101 zugeführt Die Integrationszeit ist dabei so eingestellt, daß schnelle Rauschänderungen des Signals ausgemittelt werden, die vom Meßobjekt ausgehenden langsameren Schwankungen jedoch nicht integriert werden. In F i g. 4a ist der Verlauf des Signals Q

a. ohne Integration in der Zeit to - ii

b. nach Integration in der Zeh fi —1₂

c. die vom Meßobjekt ausgehende Signaländerung in der Zeit f₂-f3

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dargestellt

Der auf den Integrator 101 folgende Schwellenwertschalter 102 sichert eine klare Trennung von Rausch und

Signaländerung.

Ein nach dem Schwellenwertschalter 102 vorliegendes Signal Q wird über einen getakteten Analog/Digitalwandler 103 zwei Speicher 1041,1042 zugeführt. Die Schaltphasen der Elemente 103, 1041, 1042 sind in F i g. 4b, 1 -3 dargestellt Danach wird der Analog/Digitalwandler 103 mit einer bestimmten Frequenz f₀ eines dritten Taktgebers getaktet, während der Speicher 1041 mit der Frequenz f_t = fo/2, der Speicher 1042 mit der Frequenz Z₂=/o/2, aber mit einer Phasenverschiebung von 180° gegenüber /, getaktet ist Durch diesen Schaltablauf wird der Wert beispielsweise von Q(t₂) und Q(h) gespeichert Die Werte Q(t₂) und Q(h) werden im Komparator 105 verglichen, also CPlT^- <3fV gebildet Dabei interessiert nur noch das Vorzeichen. Dies liegt deshalb als digitaler Schaltzustand an den Ausgängen

1051 -1053, und zwar etwa bei Werten Q(I₃)- Q(t₂)> 0 an Ausgang 1051, für Werte Q(h)~ Q(t₂)< 0 an Ausgang

1052 und für CKh)- (^(V=O an Ausgang 1053 an. Diese in jedem der beiden Kanäle A und D₂ vorliegenden Schaltzustände werden nunmehr zwei UND-Gattern 107, 207 zugeführt, durch die entschieden wird, ob paralleles Verhalten der beiden Meßwerte vorliegt In einem solchen Fall wird über ein ODER-Gatter 5 der Signalgeber 7 ausgelöst

Da zwischen den Änderungen der beiden Meßwerte Verzögerungen liegen können, sind die Ausgänge 1051-1052; 2051-2052 mit monostabilen Vibratoren 1061, 1062, 2061, 2062 als einstellbaren Verzögenmgsgliedern versehen, die dafür Sorge tragen, daß asymmetrische, also für jeden Kanal verschiedene Verzögerungen in der Reaktion des Meßobjektes aufgefangen werden.

Der Fall, daß bei konstanter Perfusion der Sauerstoffdruck abfällt — ebenfalls ein kritischer Zustand — wird durch ein UND-Gatter 2070, das den Ausgang 2052 des {Comparators 205 für fallenden Sauerstoffdruck und den Ausgang 1053 für konstante Perfusion des Komparators 105 verbindet, überwacht.

Ein Integrationsglied 6 erlaubt die Ausmittelung über mehrere Parallelschwankungen, was bei Gewebetypen mit starken Anpassungsschwankungen eine zu frühe Alarmauslösung verhindert.

Die Anordnung kann dadurch verbessert werden, daß eine zusätzliche Sauerstoffmeßsonde 2000 mit einem solchen Diffusionswiderstand der Sondenmembran einschaltbar ist, der groß gegen den Diffusionswiderstand der Haut ist Diese Sonde mißt den Sauerstoffdruck dann sehr genau, wenn keine Schwankungen im Sauerstoffdruck auftreten. Ein solcher Zustand ist aber durch den Ausgang 2053 des Komparator» 205 bestimmt, der die Bedingung

anzeigt Der Ausgang 2053 kann also vorteilhaft mittels eines Schalters 2001 zur Einschaltung einer Sauerstoffmeßsonde 2000 mit einem gegen die Haut großen Diffusionswiderstand zur Erhöhung der Meßgenauigkeit verwendet werden, deren Werte sodann durch eine Anzeige 2002 angezeigt werden.

Um Perfusionsänderungen unter Hyperämie induzieren zu können, ist ein Druck auf die Gewebeoberfläche von mindestens 1 g/cm² erforderlich. Mit einer Anordnung nach Fig.5 ist dies intermittierend durch einen nicht gezeichneten vierten Taktgeber möglich. Eine Anordnung A befindet sich nämlich innerhalb eines Druckgebers 8, der mit einer Membran 9 abgeschlossen und über eine Zuleitung 10 mittels Gas oder hydraulisch

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unter Druck zu setzen ist Ist die gesamte Anordnung mittels eines Kleberings 11 auf der Gewebeoberfläche O befestigt, dann kann über eine getaktete Pumpe (nicht gezeichnet) nach Ablauf eines festgelegten Zeitintervalls die Perfusion des gemessenen Gewebestückes durch Druckerhöhung kurzzeitig unterbrochen werden. Die sich daran anschließende Änderung beider Meßgrößen erlaubt sodann die Feststellung, ob der gewünschte maximale Grenzwert der Perfusionseffizienz vorliegt.

Anstelle der Druckdose können auch eine aufblasbare Manschette oder ähnliche bekannte Einrichtungen verwendet werden.

Die Weiterentwicklung der Anordnung, die in F i g. 6 dargestellt ist, kann darin bestehen, daß ein fünfter Taktgeber 1000 verwendet ist, um durch Änderung der Heizleistung die Perfusionsmeßsonde 1 abwechselnd mit einer Temperatur von etwa 43° C und sodann mit der Körperkerntemperatur, meist etwa 37° C, zu betreiben. Bei der niederen, von einem Temperaturfühler 1010 gemessenen Temperatur besteht nämlich eine zeitlang Überschußhyperämisierung aus der Betriebszeit mit 43° C, so daß einerseits die maximal mögliche Perfusion besteht, gleichzeitig aber der Sauerstoffdruck den arteriellen Wert bei Körperkerntemperatur annimmt Durch eine elektrische Verriegelung V ist dafür gesorgt, daß nur dann gemessen werden kann, wenn die Temperatur der Perfusionsmeßsonde etwa Körperkerntemperatur beträgt

Die Weiterentwicklung dieser Anordnung in F i g. 7 umfaßt mindestens zwei aus einer Konzentrationsmeßsonde 2 und einer Perfusionsmeßsonde 1 bestehende Anordnungen Ai und A₂, die durch einen sechsten Taktgeber 1001 abwechselnd auf Körperkerntemperatur und auf etwa 43° C gebracht werden, wobei der Taktgeber 1001 mittels der Schalter Vi und V₂ jeweils diejenige der Anordnungen Ai, A₂ mit dem Prozessor P verbindet deren Temperatur gerade etwa Körperkerntemperatur beträgt

Mit Anordnungen nach Fig.8 können mehrere Indikatorkonzentrationen überwacht werden. So liegt beispielsweise auch dann ein kritischer physiologischer Zustand vor, wenn die CO₂-Konzentration mit der Perfusion schwankt Ist Ai ein Meßkopf zur Messung der O₂-Konzentration, A₂ ein Meßkopf zur Messung der

CO₂-Konzentration, sind P], P₂ die den beiden Meßköpfen zugeordneten Prozessoren, 300 ein ODER-Gatter, dann wird der Alarmgeber 7 immer dann ausgelöst, wenn entweder kritische O₂-Werte oder kritische CO₂-Werte vorliegen. Dabei ist es bekannt, daß die O₂, beziehungsweise die CO₂- Konzentrationen nach dem HENRY'schenGesetz

ot pO₂ = C

α: Löslichkeitskoeffizient
pO₂: Sauerstoffdruck
C: Konzentration

dem Druck proportional sind, so daß die Konzentrationen von O₂ und von CO₂ zweckmäßig durch Messung

is des Partialdruckes bestimmt werden.

Bei Anordnungen nach Fig.9 sind einmal die Konzentrationsmeßsonden 2, 20 für verschiedene Indikatoren in einem Meßkopf A₃ zusammen mit der Perfusionsmeßsonde 1 angeordnet. Weiterhin sind die Konzentrationsmeßsonden mit einem Funktionsverstärker F₂ verbunden, der beispielsweise mittels bekannter nomografischer Funktionen in bekannter Weise etwa aus den O₂- und den CO₂-Konzentrationen den pH-Wert oder, nach Feststellung des Löslichkeitskoeffi-

zienten für Sauerstoff, die Hämoglobinsättigung von Blut ermittelt Die Schwankungen dieser Werte werden in der bereits beschriebenen Weise sodann im Prozessor ^verwertet

Die Anordnung nach Fig. 10 enthält vor dem

Eingang des Prozessors P oder an anderer Stelle des Konzentrationsmeßkanals einen variablen Verstärker 1014, der, durch einen Temperaturfühler 1010 gesteuert, den Temperaturgang der Indikatorkonzentration ausgleicht Dabei sind die Korrekturwerte dadurch zu

erhalten, daß aus den mit der Anordnung nach F i g. 6 bestimmten Werten bei höherer und bei niederer Betriebstemperatur das Verhältnis gebildet ist Zweckmäßig wird dabei nicht nur 43° C als Maximaltemperatur gewählt, sondern nacheinander mehrere Werte aus dem

Intervall von 37° C bis 43° C eingestellt, so daß sich dadurch eine Tabelle für die in diesem Intervall gültigen Korrekturwerte ergibt Es können die Korrekturwerte für Blut beispielsweise aber auch aus der O₂-Bindungskurve erreicht werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

W37709 Patentansprüche:

1. Anordnung zur transcutanen Bestimmung der Perfusionseffizienz in mit Blut versorgtem Gewebe, bestehend aus einem Meßkopf zur Messung der Konzentration einer durch Perfusion transportierten Substanz innerhalb einer Anordnung zur Bestimmung der Perfusion, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die vom Meßkopf (!) zur Messung der Perfusion und vom Meßkopf (2) zur Messung der Konzentration ausgehenden Signale einem einen Funktionsverstärker (F₁) enthaltenden Prozessor (P) zugeführt sind, wobei der Funktionsverstärker (Fi) ein Produkt bildet und dieses Produkt durch einen ersten Taktgeber (1402) auf zwei um 180 Grad phasenverschoben angesteuerte Speicher (1400, 140!) geschaltet wird, deren Ausgänge über einen Komparator (1500) in bekannter Weise mit einem Schwellenwertschalter (1600) verbunden sind, der einen Alarmgeber (7) schaltet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Prozessor je einen Kanal (D_x, D₂) für die die Perfusionseffizienz bestimmenden Meßgrößen aufweist, in denen der zeitliche Differenzenquotient der Meßgröße bestimmbar ist, daß der dem Vorzeichen des Differenzenquotienten entsprechende Schaltzustand aus den beiden Kanälen je einem UND-Gatter (1070,2070) zugeführt ist, deren Ausgänge über ein ODER-Gatter (5) auf den Alarmgeber (7) wirken.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Perfusionskanal (D₁) und der Konzentrationskanal (Di) je einen Verstärker (100, 200) aufweist, dessen Ausgang mit einem nach der Frequenz einstellbaren zweiten Taktgeber (3) gesteuerten Integrator (101, 201) verbunden ist, dessen Ausgang mit einem einstellbaren Schwellenwertschalter (102, 202) verbunden ist, daß der Ausgang des Schwellenwertschalters (102, 202) mit *o einem getakteten Analog/Digitalwandier (103, 203) verbunden ist, dessen nach der Frequenz einstellbarer dritter Taktgeber (4) mit der vollen Arbeitsfrequenz den Analog/Digitalwandler (103,203) mit dem Schwellenwertschalter (102,202) verbindet, mit der halben Arbeitsfrequenz einen ersten Speicher (1041, 2041) mit dem Ausgang des Analog/Digitalwandlers (103, 203), mit der um 180° phasenverschobenen halben Arbeitsfrequenz einen zweiten Speicher (1042, 2042) mit dem Ausgang des Analog/Digital- so wandlers (103, 203) verbindet, daß ein Komparator (105,205) mit dem Ausgang des ersten (1041,2041) und des zweiten (1042, 2042) Speichers verbunden ist, daß der Ausgang des Komparator (105, 205) sowohl für negatives (1052, 2052) als auch für positives (1051, 2051) Vorzeichen jedes der beiden Kanäle mit jeweils einem der beiden UND-Gatter (107,1051,2051,207,2051,2051) verbunden ist

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgängen des Komparators (1051, 1052; 2051, 2052) und den Eingängen der UND-Gatter (107,207) monostabile Vibratoren (1061,1062, 2061, 2062) mit einstellbarer Schaltzeit vorgesehen sind.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nullausgang (1053) des Komparator (105) des Perfusionskanals (D₁) und der Minusausgang (2052) des !Comparators (205) des Konzentrationskanals (D₂) über ein weiteres UND-Gatter (2070) mit dem ODER-Gatter (5) verbunden sind.

6. Anordnung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ODER-Gatter (5) und dem Alarmgeber (7) ein einstellbares Integrationsglied (6) angeordnet ist.

7. Verfahren zur Erzeugung einer Perfusionsänderung für Anordnungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Perfusionsmeßsonde mit einem Druck von mindestens 1 g/cm² auf die Gewebeoberfläche gepreßt ist

8. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck durch ein wärmeisoliertes Gewicht ausgeübt ist

9. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck durch einen hydraulisch oder durch Gasdruck betätigbaren Druckgeber (8) aufbringbar ist.

10. Anordnung nach den Ansprüchen 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck durch einen vierten Taktgeber gesteuert ist

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß ein fünfter Taktgeber (1000) die von einem Temperaturfühler (1010) gemessene Temperatur der Perfusionsmeßsonde (1) abwechselnd auf die Temperatur des Körperkernes und auf eine Temperatur von etwa 43° C einstellt

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere Anordnung (A2) der bezeichneten Gattung vorgesehen ist, wobei die Perfusionsmeßsonden (1,1') von einem sechsten Taktgeber (1001) abwechselnd auf die Körperkerntemperatur und auf eine Temperatur von etwa 43° C eingestellt werden und wobei die Konzentrationsmessung durch jeweils diejenige Konzentrationsmeßsonde (2, 2') vorgenommen wird, deren Temperatur die Korperkerntemperatur ist

13. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der elektronische Prozessor eine Anzeige betätigt, solange die zeitliche Signaländerung unter einer dem Prozessor vorgegebenen Änderungsgrenze liegt

14. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines am Nullausgang (2053) des Komparators (205) des Perfusionskanals (D₂) liegenden Schalters (2001) eine zusätzliche Sauerstoffmeßsonde (2000) mit einem solchen Diffusionswiderstand der Membran einschaltbar ist der groß ist gegen den Diffusionswiderstand der Haut

15. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationsmeßsonde eine 02-Elektrode ist.

16. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationsmeßsonde eine CO₂- Elektrode ist.

17. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationen mehrere Indikatoren durch mehrere (A_x, Ai, ...) Sonden gleichzeitig meßbar sind, wobei die Ausgänge der den jeweiligen Konzentrationsmeßsonden zugeordneten Prozessoren (P_x, P₁,...) über ein ODER-Gatter (300) dem Alarmgeber (7) zugeführt sind.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Konzentrationsmeß-

sonden (2, 20, ...) in einem Meßkopf (A₃) angeordnet sind.

19. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler (1010) einen variablen Verstärker (1014) der.irt verstellt, daß die Temperaturabhängigkeit der Indikatorkonzentration gerade ausgeglichen ist

20. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration weiterer Indikatoren durch weitere Konzentrationsmeßsenden (2, 30, ...) gleichzeitig meßbar ist, daß die Konzentrationsmeßsonden mit einem Funktionsverstärker fiy verbunden sind, der in bekannter Weise aus den Indikatorkonzentrationen eine weitere physiologische Größe ermittelt und daß die weitere physiologische Größe dem elektrischen Prozessor ("^zugeführt «st

21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationsmeßsonden (2, 20) eine 0₂-Sonde sowie eine CO₂-Swnde sind.

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