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DE4427991C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung und Anzeige von Blutdruckveränderungen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Messung und Anzeige von Blutdruckveränderungen

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DE4427991C2
DE4427991C2 DE4427991A DE4427991A DE4427991C2 DE 4427991 C2 DE4427991 C2 DE 4427991C2 DE 4427991 A DE4427991 A DE 4427991A DE 4427991 A DE4427991 A DE 4427991A DE 4427991 C2 DE4427991 C2 DE 4427991C2
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signal
circuit
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Messung und Anzeige von Blutdruckänderungen.
Aus der US 3 734 086 ist eine Vorrichtung zur Messung eines Zeitintervalls bekannt, wobei das Zeitintervall zwischen einem Herzschlag, welcher durch ein EKG-Erfassungssystem erfaßt wird, und dem zugehörigen peripheren Puls liegt, welcher durch ein Pulserfassungssystem erfaßt wird. Es wird dabei die Pulsaus­ breitzeit erfaßt, d. h., die Zeit, die das Blut benötigt, um vom Herz zu einer Extremität, zum Beispiel einem Finger zu gelan­ gen.
Auch die US-Patentschrift US 4 869 262 beschreibt eine Anzeige­ vorrichtung für den absoluten diastolischen Blutdruck DWP, wo­ bei zur Anzeige dieses absoluten Wertes eine Kalibrierung not­ wendig ist.
Die Behandlung von primärem Bluthochdruck (essentieller Hyper­ tonie) wird durch Pharmakotherapie, Diät- und Bewegungsmaßnah­ men sowie andere nicht pharmakologische Maßnahmen vorgenommen. Die therapeutischen Erfolge dieser Möglichkeiten sind jedoch noch nicht zufriedenstellend. Da Bluthochdruck wesentlich zur Haupttodesursache in westlichen Industrienationen beiträgt, nämlich Tod durch Herz- und Kreislauferkrankungen, ist die Be­ handlung von primärem Bluthochdruck von großer Bedeutung. Die unzureichenden therapeutischen Effekte speziell medikamentöser Therapieprinzipien liegen u. a. darin, daß die Patienten nur in unbefriedigendem Maße die ärztlichen Anordnungen befolgen und sich nicht immer zu einer dauerhaften Einnahme der verordneten Medikamente bewegen lassen. Dies ist u. a. dadurch begründet, daß zum einen ein großer Teil hypertoner Patienten beschwerde­ frei ist, zum anderen antihypertone Medikation oft mit uner­ wünschten Nebenwirkungen behaftet ist.
Hypotone Patienten haben hingegen aufgrund ihres Leidensdrucks eine große Bereitschaft, aktiv gegen diese Symptome vorzugehen.
Es ist inzwischen bekannt, daß das Herz-/ Kreislaufsystem hin­ sichtlich seiner Funktion willentlich beeinflußt werden kann. (Miller, N. E. (1969). Learning of visceral and glandularrespon­ ses. Science, 163, 434-445). Dies setzt allerdings voraus, daß die betreffende Person bzw. der Patient den aktuellen Aktivier­ theitsgrad dieses Systems kennt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung und Anzeige von Blutdruckänderun­ gen anzugeben, mit dessen Hilfe ein Patient in der Lage ist, den Aktiviertheitsgrad seines Herz-/Kreislaufsystems zu erken­ nen.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 bzw. mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 12 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vor­ richtung nutzen den Effekt aus, daß die Pulstransitzeit (PTZ) eng mit der Dynamik des Blutdruckes zusammenhängt. Die Änderun­ gen der Pulstransitzeit entsprechen wesentlich Änderungen des Blutdruckes. Gemäß der Erfindung wird daher eine kontinuierli­ che Messung von Elektrokardiogramm (EKG) und Plethysmogramm vorgenommen, um die Pulstransitzeit mit geringem Aufwand für jeden Herzschlag zu messen. Anstelle der Anwendung des Photo­ plethysmogramms kann auch die Phonokardiographie Anwendung fin­ den.
Gemäß der Erfindung wird aus der EKG-Messung die R-Zacke her­ ausgeführt, während beispielsweise mit dem Photoplethysmogramm ein Pulswellen-Maximum ermittelt wird. Diese beiden Signale werden ausgewertet und ergeben die Puls­ transitzeit. Die Pulstransitzeit bzw. das Pulstransitzeit-Si­ gnal wird einer Signalformung und einer Auswertung unterworfen, bevor es dem Patienten als Anzeige dient.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der gesamten Vorrichtung zur Er­ fassung und Anzeige von Blutdruckänderungen entspre­ chenden Signalen,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Schaltung zur Ermittlung des R-Zacken-Signals,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Erfassung des Pulswellen-Maximum-Signals, und
Fig. 4 eine Darstellung einer Signalformschaltung, welcher das Pulstransitzeit-Signal zur Signalformung, Auswer­ tung und Anzeige zugeführt wird.
Ein Maß für die Pulstransitzeit (PTZ) ist der zeitliche Abstand der peripheren Pulswelle von der R-Zacke des EKGs. Die periphe­ re Pulswelle wird zum Beispiel am Finger oder Ohrläppchen durch ein Photoplethysmogramm gemessen. Verkürzungen der Pulstransit­ zeit entsprechen Erhöhungen des Blutdrucks, während Verlänge­ rungen der Pulstransitzeit in entsprechendem Maße von Blutdruc­ kerniedrigungen begleitet sind. Über die Messung von Verände­ rungen der Pulstransitzeit kann somit auf Veränderungen des Blutdrucks geschlossen werden. Absolute Umrechnungen von der Pulstransitzeit auf den Blutdruck sind dagegen nicht möglich und auch zum Zwecke des vorliegenden Verfahrens und der vorlie­ genden Vorrichtung nicht notwendig. Gemäß vorliegender Erfin­ dung interessiert zum Zwecke einer Selbstkontrollanwendung nur der dynamische Verlauf der Führungsgröße, das heißt der Pulstransitzeit.
Zur Ermittlung der Pulstransitzeit werden gemäß der Erfindung die elektrische Herzaktivität (EKG) und die Druckwelle im Ge­ fäßsystem (Photoplethysmogramm) gemessen.
Eine bloße Rückmeldung der Führungsgröße ist zur Ausbildung einer dauerhaften Blutdruck-Kontroll-Kompetenz ungeeignet; Ar­ tifizielle Fremdeinflüsse (Artefakte), unerwüschte Lernstrate­ gien und organisch bedingte Überlagerungen, zum Beispiel durch Atmung und Bewegung, sind dabei zu berücksichtigen bzw. auszu­ schließen.
Gemäß der Erfindung werden am Patienten an geeigneter Stelle und in geeigneter Weise sowohl die elektrische Herzaktivität als auch eine periphere Pulswelle abgeleitet. Die Ableiteorte für diese Signale sind dabei so gewählt, daß die hier interes­ sierenden Signalcharakteristiken, nämlich R-Zacke und Pulswel­ len-Maximum, möglichst deutlich hervortreten bzw. erfaßbar sind.
Aufgrund der Drehung des elektrischen Herzvektors im Herzzyklus muß zur Ableitung einer möglichst prominenten R-Zacke darauf geachtet werden, daß die in Bezug auf die Sagittallinie höhere Elektrode rechts und die niedrigere Elektrode links angebracht wird. Bei vorliegender Erfindung ist beabsichtigt, daß der Pa­ tient die Vorrichtung in die linke Hand nimmt, das heißt es wird eine EKG-Elektrode durch eine geeignet beschichtete Außen­ kante realisiert. Da an der Handinnenfläche durch die Größe des Kontaktbereichs sowie einer großen Zahl von Schweißdrüsen ein relativ geringer Übergangswiderstand vorliegt und die Anwendung besonders einfach ist, ist die Ausbildung der EKG-Elektrode am Gerät selbst sinnvoll. Die zweite Elektrode wird in Form eines metallisch beschichteten Ohrclips oder dergleichen realisiert, der ebenfalls sehr einfach anzuklemmen ist und darüberhinaus auch gleichzeitig die Möglichkeit bietet, die periphere Puls­ welle zu erfassen.
Nachfolgend wird auf Fig. 1 Bezug genommen.
Am Patienten wird in der vorstehend beschriebenen Weise über Signalaufnehmer das EKG-Signal und die periphere Pulswelle er­ faßt. Die durch Signalaufnehmer 2, 3 abgeleiteten Signale wer­ den einer Signalverarbeitungsschaltung 4 zugeführt, deren Aus­ gangssignal die Pulswellenlaufzeit bzw. Pulstransitzeit repräsentiert. Dieses Ausgangssignal wird einer Signalform­ schaltung 6 zugeführt, die ausgangsseitig mit einer Auswerte­ schaltung 7 verbunden ist und ein Signal an eine Anzeigeeinheit 8 liefert. Der Patient ist damit in der Lage, über die Anzeige 8 Informationen über seinen Blutdruck zu erhalten und durch sein Verhalten bzw. durch willentliche Beeinflussung seinen Blutdruck zu verändern. Diese Veränderung wird dann wiederum über die Signalaufnehmer 2, 3 erfaßt.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung zur Erfassung des R-Zacken-Signals.
Das von dem Signalaufnehmer 2 abgenommene EKG-Signal wird gemäß Fig. 2 einem Differenzverstärker 10 zugeführt. Der Differenz­ verstärker weist einen hohen Eingangswiderstand für Gleichtakt­ signale auf, infolgedessen die Schaltung unempfindlich wird ge­ genüber unterschiedlich großen Übergangswiderständen der Ablei­ teorte, zum Beispiel der linken Hand und dem rechten Ohr. Wei­ terhin wird in dem Differenzverstärker 10 eine große Gleich­ taktunterdrückung gewährleistet, was berücksichtigt, daß die Signale an dem Signalaufnehmer 2, die die gleiche Phasenlage haben, aller Wahrscheinlichkeit nach keine R-Zacken-Signale sind. Der Differenzverstärker 10 weist vorzugsweise eine hohe Verstärkung auf und bewirkt zudem eine Dämpfung von niederfre­ quenten und sehr hochfrequenten Signalen.
An den Differenzverstärker 10 ist ein spannungsgesteuerter Ver­ stärker 12 angeschlossen, der einen Verstärkungsfaktor von 10 bis größer 100 hat und zusammen mit der Verstärkungssteuerung eine Mittelwertbegrenzung des gleichgerichteten Signals auf ca. 1 V bewirken soll. Die dem Verstärker 12 zugeführten Eingangs­ signale können Schwankungen bis zum Faktor 1000 aufweisen.
An den Verstärker 12 schließen sich vorzugsweise ein Bandpass­ filter 14, ein Tiefpassfilter 15 und ein Bandsperr-Filter 16 an, von welchen das Tiefpassfilter 15 eine Grenzfrequenz von vorzugsweise ca. 20 Hz und eine Filtercharakteristik ähnlich Chebychev aufweist. Das Bandsperrfilter 16 ist für den 50-60 Hz Netzbrumm vorgesehen und hat eine möglichst hohe Frequenzgenau­ igkeit sowie eine Güte größer 1,0. Das Bandpass-Filter 14 hat vorzugsweise eine Mittelfrequenz von 17 Hz, kann aber im Be­ darfsfall entfallen, wenn die Bandpass-Filtereigenschaft be­ reits durch die anderen Filter abgedeckt wird.
Ein an die vorgenannten Filter angeschlossener Zwischenverstär­ ker 18 ist mit einem Gleichrichter 20 verbunden, der zur Ver­ besserung der Signalqualität die Wechselspannung gleichrichtet und ein Ausgangssignal für die Verstärkungsregelung im Verstär­ ker 12 liefert.
An den Gleichrichter 20 ist ein Spitzendetektor 22 angeschlos­ sen, der die R-Zacke des EKGs mit einer adaptiven Schwellwert­ schaltung erfaßt.
Nachfolgend wird auf Fig. 3 Bezug genommen.
Gemäß Fig. 3 ist zur Erfassung des Pulswellen-Maximums ein Ein­ gangs-Differenzverstärker 26 vorgesehen, dessen Eingangssignal von dem Signalaufnehmer 3 abgeleitet wird. An den Differenzver­ stärker 26 schließt sich ein Filter 27 und an das Filter 27 ein Spitzendetektor 28 an. Das Filter 27 kann aus einem Tiefpass- und/oder Hochpassfilter bestehen, wobei die Grenzfrequenz des Tiefpasses bei 10 Hz und die des Hochpasses bei 0,1 Hz liegt.
Aus dem R-Zacken-Signal, das am Ausgang der Blockschaltung nach Fig. 2 erhalten wird, und dem Pulswellen-Maximum-Signal, das am Ausgang der Schaltung nach Fig. 3 erhalten wird, wird nun die Pulstransitzeit (PTZ) bestimmt. Gemäß vorliegender Erfindung liegt die zeitliche Auflösung bei mindestens einem kHz, um das zeitliche Auftreten der logischen Signalwerte mindestens mit Millisekundenauflösung registrieren zu können.
Die Pulstransitzeit ermittelt sich aus der Differenz des Zeit­ punktes des Auftretens des Pulswellen-Maximums und dem vorange­ henden Maximum der R-Zacke. Die Pulstransitzeit wird somit in der Schaltung 4 (Fig. 1) ermittelt unter Einsatz verschiedener Algorithmen. Zur Vermeidung von Artefakten, zum Beispiel durch Bewegungen oder kurzfristig schlechte Kontakte, muß eine Kon­ trolle der ermittelten Pulstransitzeit erfolgen, das heißt es wird ermittelt, ob die erfaßte Pulstransitzeit plausibel ist oder nicht. Aus der zeitlichen Abfolge ergibt sich, daß eine negative Pulstransitzeit ausgeschlossen ist und auf einen nicht detektierte R-Zacke hinweist. Entsprechend sind unphysiologi­ sche RR-Abstände (kleiner 400 ms oder größer 1300 ms) bzw. Pulstransitzeiten (kleiner 170 ms oder größer 400 ms) auszu­ schließen. Ergänzend wird geprüft, ob die ermittelte Pulstran­ sitzeit um mehr als eine Standardabweichung von der empirischen Verteilung der bisherigen als gültig erachteten Pulstransitzei­ ten abweicht.
Die Pulstransitzeit-Werte sind an den Herzzyklus gebunden und treten daher mit dessen Frequenz auf. Dies ist ungünstig, weshalb ein Resampling der Pulstransitzeit er­ folgt. Dieses Resampling wird mit exakt 1 Hz vorgenommen, so daß der Patient unabhängig von seiner Herzfrequenz einmal pro Sekunde aktuelle Informationen über seinen Blutdruck angezeigt bekommt.
Die auf diese Weise von der Herzfrequenz entkoppelten Pulstran­ sitzeit-Signale werden in der Signalformschaltung 6 bearbeitet. Diese Verarbeitung beinhaltet eine z-Transformation einer gleitenden Epoche bzw. Periode der jeweils letzten 30 s, mit der die absolute Meßgröße standardisiert wird, um intra- und interindividuelle Offsetschwankungen auszugleichen. Diese z- Transformation ist beschrieben beispielsweise in Diehl/Kohr, "Descriptive Statistik, Methoden in der Psychologie", Band 1, Fachbuchhandlung für Psychologie, Verlagsabteilung, Frankfurt, 1977, Seite 123 ff. Dabei werden die Werte einer Periode als Stichprobe aufgefaßt. Durch Subtraktion des Mittelwertes einer Stichprobe von Originalwerten und durch anschließende Division dieser Differenzen durch eine ermittelte Standardabweichung der Stichprobe werden die Einzelwerte so standardisiert, daß die Stichprobe der standisierten Werte einen Mittelwert von 0,0 und eine Standardabweichung von 1,0 haben.
Wie sich aus der vorangehenden Beschreibung ergibt, wird durch die Auswertung der Pulstransitzeit dem Patienten eine Anzeige über seine Blutdruckveränderung in der vorstehend beschriebenen Weise gegeben.
Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben ist, wird das Verhalten des Patienten, d. h. die Veränderung seiner Blut­ druckwerte erfaßt, separat ausgewertet und mit einer entspre­ chenden Wertung mit dem Signal aus der Pulstransitzeit ge­ mischt, bevor es der Auswerteschaltung 7 und der dann folgenden Anzeige zugeführt wird.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform nach Fig. 4 ist ein Taktgenerator 30 vorgesehen, der vorzugsweise ein 1-Hz Signal an eine Abtasteinrichtung 32 anlegt. Die Abtasteinrichtung 32 empfängt als weiteres Signal das PTZ-Signal, das in Fig. 4 mit 33 bezeichnet ist. Durch die Abtasteinrichtung 32 wird das er­ faßte PTZ-Signal in vier gleitende Mittelwertsignale mit unter­ schiedlich großen Zeitfenstern aufgespaltet, wie dies durch die Blöcke 34 bis 37 in Fig. 4 angedeutet ist. Im einzelnen wird in dem Block 34 ein gleitender Mittelwert in einem Zeitfenster von 10 Minuten erfaßt, im Block 35 ein gleitender Mittelwert in ei­ nem Zeitfenster von 5 Minuten und im Block 36 ein gleitender Mittelwert in einem Zeitfenster von 2 Minuten, wobei der Block 37 die Länge des Zeitfensters mit beispielsweise 30 s festlegt.
In einem Block 38 wird ein Algorithmus realisiert, in welchem die Differenz gebildet wird zwischen dem Ausgangssignal des Blockes 34 und des Blockes 37, die Differenz zwischen dem Si­ gnal des Blockes 35 und 37 und die Differenz zwischen dem Si­ gnal des Blockes 36 und des Blockes 37, wobei die einzelnen Differenzen mit einem Bewertungsfaktor multipliziert werden und die dadurch erhaltenen Produkte aufsummiert werden. Auf diese Weise werden durch die Einrichtung 38 sogenannte Bonus-Werte aufgrund der vorangehenden Blutdruckänderungen ermittelt. In einer Clip-Schaltung 40 wird der vom Block 38 erhaltene Signal­ wert auf 0 bis maximal 12 ms als kritischem Wert begrenzt, wie dies nachfolgend noch beschrieben ist. Das Ausgangssignal der Clip-Schaltung 40 wird in einer Skalierschaltung 42 bearbeitet. Das Ausgangssignal der Skalierschaltung 42 und das von dem Block 37 erhaltene Signal werden einer Schaltung 46 zugeführt. Das Ausgangssignal des Blockes 37 wird nach einer z-Transforma­ tion gemäß obiger Beschreibung, die in Block 37 stattfindet, in eine Tabelle 44 (z-Tabelle) gegeben. Die Tabelle 44 ist vor­ zugsweise eine elektronische Speichereinheit, in der abhängig von den zugeführten z-Werten zugeordnete p-Werte ermittelt und ausgegeben werden.
Die Ausgangssignale der Schaltungsteile 42 und 44, die p-Werte darstellen, werden einer Schaltung 46 zugeführt, deren Funktion nachfolgend beschrieben ist. Das Ausgangssignal der Schaltung 46 wird einer vorzugsweise vorgesehenen Glättungsschaltung 47 zugeführt. Dieses Signal aus der Glättungsschaltung 47 wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der in Fig. 4 nicht gezeigten Anzeigeeinrichtung zugeführt.
Vorangehende gleitende Mittelwerte der Pulstransitzeit sind je nach ihrem zeitlichen Abstand unterschiedlich gewichtet und werden angerechnet. Als Maß für den Signalverlauf vergangener Zeitfenster werden somit gleitende, nicht normierte Mittelwerte über jeweils 30 sec jeweils 2 min, 5 min und 10 min in den Schaltungen 34 bis 37 errechnet, wobei die vorstehend angege­ benen Zeitwerte nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgege­ ben sind. Dann werden die Differenzen zwischen den gleitenden Mittelwerten zum jeweils jüngsten Mittelwert, das heißt den Mittelwert des gleitenden 30 sec langen Zeitfensters in dem Block 38 berechnet und gehen als Maß für die Verbesserung bzw. Verschlechterung des Blutdruckwertes in die Berechnung ein. Bei dieser Gewichtung ist zu berücksichtigen, daß frühere Mittel­ werte mit weniger Gewicht in die Berechnung eingehen als der aktuelle Mittelwert. Die Gewichte werden gemäß einer bevorzug­ ten Ausführungsform, in aufsteigender Reihenfolge, d. h. zeit­ lich zurückgehend, festgelegt als F0 = 0,75, F1 = 0,15, F2 = 0,10. Bei einer Modifikation dieser Gewichte ist darauf zu ach­ ten, daß sie in ihrer Summe 1,0 ergeben.
Der auf diese Weise ermittelte Wert wird daraufhin in der Clip- Schaltung 40 nach unten sowie nach oben begrenzt, so daß sich stetig verbessernde Verläufe nicht zu nachhaltig auf die durch die Anzeigeeinrichtung 8 angezeigten Werte auswirken. Um hier­ aus einen Bonus zu errechnen, wird in der Schaltung 42 das Aus­ gangssignal der Clip-Schaltung 42, das in ms skaliert ist, in einen p-Wert (Wahrscheinlichkeit) umgerechnet. Hierbei wird davon ausgegangen, daß eine Änderung der Pulstransitzeit um 12 ms im Verlaufe einer Beobachtung der Anzeige durch die Anzeige­ einrichtung 8 in der gewünschten Richtung als substantiell auf­ zufassen ist. Weiterhin wird festgesetzt, daß der Bonus die Wahrscheinlichkeit um nicht mehr als 35% erhöht. (Schaltung 42). Der Bonus ist daher in der Skalierschaltung 42 so ska­ liert, daß eine Änderung von 12 ms und mehr zu maximal 35% erhöhter Wahrscheinlichkeit führt. Durch Rücktransformation des aktuellen, das heißt aus dem 30 sec Zeitfenster errechneten z- Wertes in eine Wahrscheinlichkeitsdichte kann der Bonus addiert und das Ergebnis auf der Basis der Standardnormalverteilung in der Schaltung in einen z-Wert rücktransformiert werden. Damit wird die Anzeige neben dem z-Wert aus dem aktuellen 30 sec Zeitfenster auch durch vorangegangene Mittelwerte in der be­ schriebenen Weise bestimmt.
Die Anzeigeeinrichtung 8 bringt einen nochmal durch gleitende Mittelung aus mehreren Einzelwerten geglätteten z-Wert zur An­ zeige. Dieser stetige z-Wert, der wegen der statistischen Nor­ mierung in 95% aller Fälle die Grenzen von ±2 nicht verlassen kann, kann durch Kategorisierung in die erforderliche Anzahl diskreter Stufen umgerechnet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Anzeigeeinheit 8 eine dieser Stufen­ zahl entsprechende Zahl von Anzeigemöglichkeiten auf, zum Bei­ spiel zweimal acht lichtemittierende Dioden. Für positive und negative z-Werte aus der Anzeige kann der Patient daraus schließen, ob sein Blutdruck gesunken oder gestiegen ist.
Gemäß der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform kann eine zusätzliche Einheit vorgesehen sein, die sich an die Glättungs­ schaltung 47 anschließt und die nachfolgend beschrieben wird.
Das geglättete Signal der Schaltung 47 wird zusätzlich zur An­ zeigeeinrichtung 8 auf zwei Summierschaltungen 50, 51 gelegt, von denen die Summierschaltung 50 ausschließlich positive z- Werte und die Summierschaltung 51 ausschließlich negative z- Werte aufsummiert. Die Signale der Summierschaltungen 50, 51 wird an eine Verhältnisschaltung 52 angelegt, die z. B. das Ver­ hältnis aus der Summe der negativen Werte gegenüber der Summe aus summierten positiven und summierten negativen z-Werten bil­ det. Das Signal der Verhältnisschaltung 52 wird an eine zusätz­ liche Anzeigeeinrichtung 54 angelegt. Die Anzeigeeinrichtung 54 zeigt eine Blutdrucksenkung während des gesamten Beobachtungs­ zeitraumes als relativen Wert an.

Claims (20)

1. Verfahren zur Messung und Anzeige von Blutdruckänderungen, welches die folgenden Schritte aufweist:
Ableiten eines EKG-Signales und eines peripheren Pulswel­ lensignales von einer Person,
Erfassen der R-Zacke des EKG-Signales und des Pulswellen­ maximums des Pulswellensignales,
Berechnen der Pulstransitzeiten (PTZ) als Zeitdifferenzen zwischen dem Auftreten einer R-Zacke und eines Pulswellen­ maximums in einer Signalverarbeitungsschaltung (4),
Vergleichen der berechneten Pulstransitzeiten (PTZ) mit den bisher als gültig abgespeicherten Pulstransitzeiten und Abspeichern als gültige Pulstransitzeit, wenn die be­ rechnete Pulstransitzeit (PTZ) innerhalb eines Stan­ dardabweichungsbereichs der bereits abgespeicherten gül­ tigen Pulstransitzeiten liegt,
statistisches Normieren der abgespeicherten gültigen Pulstransitzeiten durch eine Signalformschaltung (6),
Anzeigen des normierten Ausgangssignales der Signalform­ schaltung (6) durch eine Anzeigeeinrichtung (8) als Maß für die Blutdruckänderung der Person.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das berechnete Pulstransitzeitsignal (PTZ) mit einer bestimmten Abtastfrequenz abgetastet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfrequenz 1 Hz beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem abgetasteten Pulstransitzeitsignal (PTZ) meh­ rere gleitende nicht normierte Mittelwerte mit unter­ schiedlich langen Zeitfenstern berechnet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Differenzwerte zwischen dem gleitenden Mittelwert mit dem kürzesten Zeitfenster und den übrigen gleitenden Mit­ telwerten berechnet werden, wobei diese Differenzwerte mit vorbestimmten Gewichtungsfaktoren multipliziert und zu einem Bonuszeitwert aufsummiert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bonuszeitwert durch eine Begrenzungsschaltung (40) auf einen vorbestimmten Zeitbereich begrenzt wird und der begrenzte Bonuszeitwert in einer Skalierschaltung (42) auf einen Bonuswahrscheinlichkeitswert skaliert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gleitende Mittelwert mit dem kürzesten Zeitfenster mit einer statistischen z-Transformation normiert wird und mittels einer abgespeicherten Tabelle ein zugehöriger Wahrscheinlichkeitswert ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bonuswahrscheinlichkeitswert und der ermittelte Wahrscheinlichkeitswert addiert und dann mittels einer abgespeicherten Standardnormalverteilung in einen nor­ mierten Wert transformiert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere durch Transformierung ermittelte normierte Werte durch gleitende Mittelung in einer Glättungsschal­ tung (47) geglättet und durch eine Anzeigeeinrichtung (8) angezeigt werden.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Kontrollschritt geprüft wird, ob die erfaßte R-Zacke des EKG-Signals von der vorherigen R-Zacke in einem vorbestimmten ersten Zeitbereich von 400 ms bis 1300 ms liegt.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zweiten Kontrollschritt geprüft wird, ob die berechnete Pulstransitzeit (PTZ) innerhalb eines vorbe­ stimmten zweiten Zeitbereichs von 170 ms bis 400 ms liegt.
12. Vorrichtung zur Messung und Anzeige von Blutdruckänderun­ gen mit
mindestens zwei Signalaufnehmern (2, 3), von denen ein erster Signalaufnehmer (2) zum Ableiten eines EKG-Signales und ein zweiter Signalaufnehmer (3) zum Ableiten eines peripheren Pulswellensignales von einer Person vorgesehen ist,
einer an die Signalaufnehmer (2, 3) angeschlossenen Si­ gnalverarbeitungsschaltung (4), welche eine Einrichtung (4a) zur Erfassung der R-Zacken des EKG-Signales, eine Einrichtung (4b) zur Erfassung des Pulswellen-Maximums des Pulswellensignales sowie eine Einrichtung zur Berechnung einer Pulstransitzeit (PTZ) als Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten einer R-Zacke und eines Pulswellenmaximums auf­ weist, mit
einer Signalformschaltung (6), welche eine Entscheidungs­ einrichtung zum Entscheiden, ob die berechnete Pulstran­ sitzeit (PTZ) innerhalb eines Standardabweichungsbereichs der bereits in einer Speichereinrichtung abgespeicherten Pulstransitzeiten liegt, und welche
eine Normierungseinrichtung zum statistischen Normieren der abgespeicherten Pulstransitzeiten aufweist, und mit einer Anzeigeeinrichtung (8) zur Anzeige des normierten Ausgangsignales der Signalformschaltung (6) als Maß für die Blutdruckänderung der Person.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (4a) zur Erfassung der R-Zacken des EKG-Signales einen Differenzverstärker (10), eine Filter­ schaltung (14, 15, 16) und einen Gleichrichter (20) ent­ hält, welche ausgangsseitig an einen Spitzendetektor (22) angeschlossen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (4b) zur Erfassung der Pulswellenma­ xima einen Differenzverstärker (26), eine Filterschaltung (27) und einen Spitzendetektor (28) aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung (4a) zur Erfassung der R-Zacken des EKG-Signals eine erste Kontrolleinrichtung nachgeschaltet ist zur Prüfung, ob die Zeitabstände zwischen den R-Zacken innerhalb eines ersten vorbestimmten Zeitbereichs liegen.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalverarbeitungsschaltung (4) eine zweite Kon­ trolleinrichtung nachgeschaltet ist zur Prüfung, ob die berechnete Pulstransitzeit innerhalb eines zweiten vorbe­ stimmten Zeitbereichs liegt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:
eine Abtasteinrichtung (32) zum Abtasten des berechneten Pulstransitzeitsignales (PTZ)
eine erste Berechnungsschaltung (34, 35, 36, 37) zur Be­ rechnung mehrerer gleitender nicht normierter Mittelwerte aus dem abgetasteten Pulstransitzeitsignal, eine Bonus­ wertberechnungsschaltung mit einer zweiten Berechnungs­ schaltung (38) zur Bildung von Differenzwerten zwischen dem Mittelwert mit dem kürzesten Zeitfenster und den übrigen gleitenden Mittelwerten sowie zur Multiplikation der Differenzwerte mit Gewichtungsfaktoren und Aufsummie­ ren zu einem Bonuszeitwert, einer der zweiten Berechnungs­ schaltung (38) nachgeschaltete Begrenzungsschaltung (40) zur Begrenzung des berechneten Bonuszeitwertes auf einen vorbestimmten Bereich, und
einer der Begrenzungsschaltung (40) nachgeschaltete Ska­ lierschaltung (42) zur Skalierung des begrenzten Bonuszeitwertes auf einen Bonuswahrscheinlichkeitswert.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinheit (37) zur Berechnung des glei­ tenden Mittelwertes mit dem kürzesten Zeitfenster an eine Speichervorrichtung (44) angeschlossen ist, in die eine Tabelle zur statistischen z-Transformation abgespeichert ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Berechnungseinrichtung (46) vorgesehen ist, welche die Ausgangssignale der Bonuswertberechnungs­ schaltung (38, 40, 42) und der Tabellenschaltung (44) ad­ diert und mittels einer abgespeicherten Standardnormalver­ teilung in einen normierten Wert transformiert.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der dritten Berechnungseinrichtung (46) eine Glättungsschaltung (47) nachgeschaltet ist.
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