專利名稱：用于連續(xù)非侵入式測量血壓的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于松弛動脈壁原理的連續(xù)非侵入式測量血壓的方法和裝置，其中，在各自包含相同或可比擬大小的動脈的至少一個第一和一個第二身體部分或身體區(qū)域上，定位有與與第一和第二可膨脹壓力測量腔具有相同或可比擬大小的第一和一個第二壓力箍帶，依從體積描記傳感器裝置的測量信號控制第一壓力測量腔中的壓力，以使體積描記測量信號的幅度最小化并從第一壓力測量腔獲得壓力測量信號。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療實踐中，經(jīng)常要求連續(xù)測量人的血壓。避免刺破動脈的非侵入式測量在這方面變得格外有利。一種已被證明具有特殊價值的非侵入式技術(shù)為“脈管卸除負載技術(shù)”(也被稱為松弛動脈壁的原理)，其中，在隨心跳搏動地變化的如手指的末端上，例如籍由包括光發(fā)射器和光探測器的光學(xué)傳感器裝置，體積描記地測量血液體積或血液流量。
在這種方法中，從外部置于動脈上并傳送其控制壓力到皮下動脈的可膨脹箍帶的壓力腔中的壓力，通過取決于體積描記信號的反饋環(huán)路改變，以使先前搏動的血液體積或血液流量在目前保持恒定或至少將搏動變化最小化。在這里，當(dāng)血液流量或血液體積較大時，箍帶中的壓力在心臟收縮階段增大，并在具有其較低的血液流量或血液體積的心臟舒張階段減少，。這將完全緩解動脈壁中以及動脈中以及其時僅通過自由浮動的膜分隔的(等于松弛的動脈壁)箍帶的張力，相等的壓力將擴散于連通的脈管中，同時在測量腔中測量到的所謂透壁壓PTm為零。因此在測量腔中所測得的壓力Pm直接等于脈搏曲線的動脈血壓PB1，如下面公式中所示PM＝PB1-PTm其中PTm＝0在“脈管卸除負載技術(shù)”的上下文中，如果箍帶壓力由體積描記信號控制(閉合反饋環(huán)路)，使用術(shù)語“閉環(huán)測量”，而如果箍帶壓力是恒定的或能獨立于體積描記信號調(diào)整時，則使用術(shù)語“開環(huán)測量”。下面是將提及“脈管卸除負載技術(shù)”，D1J.PENAZ手指的血壓、血液體積以及血液流量的光電測量，第10次醫(yī)療和生物工程國際會議1973Dresden；D2G.P.MOLHOEK，K.H.WESSELING，J.J.M.SETTELES，E.VANVOL LENHOVEN，H.WEEDA，B.DE WITT，A.C.ARNTZENIUS用于連續(xù)、非侵入式測量手指血壓的Penaz伺服體積描記壓力計的估值，Basic Res.Cardiol，79598-609，1984；D3J.C.DORLAS，J.A.NIJBOER，W.T.BUTJIN，M.A.VANDER HOEVEN，J.J.SETTELS，K.H.WESSELING用一種新的非侵入式方法(The FinapresR)連續(xù)測量手指中血壓的周邊血管收縮的效應(yīng)，麻醉學(xué)62342-345，1985。
為了在實際測量前找到壓力腔的最優(yōu)壓力，已知籍由在反饋環(huán)路閉合之前呈現(xiàn)于壓力傾斜或壓力階梯的形狀中的壓力變化確定一種所謂“設(shè)定點”。以這種方法選擇的該設(shè)定點將被粗略地作為所測腔內(nèi)的壓力，對此體積描記信號(即光檢測器的信號)的幅度處于其最大值位置或至少在最大值位置附近(例如參閱D1、D3)。
從WO 00/59369 A2和AT408.066中已知一種連續(xù)非侵入式血壓測量裝置，它基于松弛動脈壁原理并包括設(shè)計用于相鄰手指的雙指箍帶。通過測量體積描記傳感器裝置的測量信號控制兩個箍帶中的壓力腔，每個傳感器都包括一光發(fā)射機和光檢測器，兩壓力腔都連通于公共壓力控制腔。籍由一開關(guān)，可交替地施加閥壓力到第一箍帶或第二箍帶。公共壓力控制腔備有分離的入口和出口閥，以使壓力控制腔的壓力可迅速地跟隨體積描記測量信號的控制信息。
當(dāng)反饋環(huán)路閉合時，設(shè)定點可以不再正常地檢查。因此要求在已知方法中間歇地將連續(xù)操作中斷以重置設(shè)定點，否則設(shè)定點可能在測量中丟失，這將導(dǎo)致血壓下降或上升的錯誤指示。在這些情況下，用戶不能確定所觀察到的血壓或血壓振幅的改變是由于動脈內(nèi)血管的生理或病理變化所致還是由于設(shè)定點的偏移所致。這使得該方法不適用于特別護理單位或手術(shù)室，而這些地方卻是最迫切的。
DE 38 29 456 A1公開了一種具有用于上肢的兩個箍帶的血壓測量裝置，兩個箍帶都工作在低于心臟舒張的血壓的略微不同的壓力下。在一種變例中，兩個箍帶可被配置成一個雙指箍帶。然而壓力測量并不基于如上所述較佳的脈管向上負載技術(shù)。
DE 39 35 939 A1中闡述出一種非侵入式血壓測量裝置，它利用光學(xué)轉(zhuǎn)換器以獲得血壓信號，并使用一傳統(tǒng)的電子血壓箍帶以校準(zhǔn)測量裝置。
EP 0 377 554 A1公開一種用于測量血壓的方法，其中至少在一個位置和一個基準(zhǔn)位置處測量血壓。利用在該測量位置和基準(zhǔn)位置測得的血壓信號之間的相移來計算血壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是對上述用于血壓的連續(xù)、非侵入式測量的方法和裝置進行改善，連續(xù)、非侵入式測量采用脈管卸除負載技術(shù)，從而能可靠地確定所觀察到的血壓或血壓振幅的改變是由于動脈內(nèi)血管的生理或病理變化所致還是由于設(shè)定點的偏移所致。
根據(jù)本發(fā)明，該目的通過如下方法實現(xiàn)假設(shè)第二壓力測量腔用作獨立于第一壓力測量腔的一個基準(zhǔn)壓力腔，并且基準(zhǔn)壓力腔中的壓力根據(jù)可預(yù)選擇的壓力函數(shù)進行控制，基準(zhǔn)信號與所測得的壓力信號同時獲得，并且基準(zhǔn)信號被用于解釋所測得的壓力信號。
一種實現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置，其特點是第二壓力箍帶的壓力測量腔被配置成可同時與并獨立于第一壓力箍帶的壓力測量腔進行控制的基準(zhǔn)壓力腔，且第一壓力箍帶的壓力測量腔和第二壓力箍帶的基準(zhǔn)壓力腔各自具有分離的入口閥和出口閥，使基準(zhǔn)壓力腔中的壓力根據(jù)可預(yù)選擇的壓力函數(shù)籍由控制單元控制。由此能夠同時獲得測得的壓力信號和基準(zhǔn)壓力信號。
通過“看門狗”單元(如基準(zhǔn)壓力腔內(nèi)的開環(huán)測量)提供同時和連續(xù)地監(jiān)控閉環(huán)血壓測量的可能性，本發(fā)明回避了上面提到的不利因素。在這里尺寸被確定成或構(gòu)造成相似或相同的壓力腔必須置于類似或相同的動脈上。在WO 00/59369 A2中的雙指箍帶特別適于實現(xiàn)該目的，但是它必須適應(yīng)本發(fā)明的要求，主要通過提供各自帶有分離的入口閥和出口閥的第一壓力箍帶的壓力測量腔和第二壓力箍帶的基準(zhǔn)壓力腔而實現(xiàn)。
盡管壓力測量腔和基準(zhǔn)壓力腔在原理上可置于不同的動脈上，例如在動脈顳(arteria temporalis)或動脈徑(arteria radialis)上，如果將兩壓力箍帶較佳地置于手的兩毗鄰手指的相鄰的動脈上，則將具有特別的優(yōu)點-特別是在長時間測量中。由此另一只手可自由地觸及以實現(xiàn)密集護理目的。
如果根據(jù)本發(fā)明的兩變例，第二壓力箍帶上提供有動脈搏動描記器或較佳地設(shè)有體積描記傳感器裝置，在基準(zhǔn)壓力腔中的基準(zhǔn)信號可通過定位于該區(qū)域中的壓力傳感器以示波計量方法或較佳地以體積描記方法來測量。如果基準(zhǔn)壓力腔內(nèi)未提供體積描記傳感器，則只能測量由在所施加的不同壓力值下的動脈脈搏所引起的壓力振蕩幅度。如傳統(tǒng)的示波血壓測量中所知的那樣，振蕩的最大值對應(yīng)于動脈裝置壓力。
本發(fā)明所提出的本質(zhì)上相同的兩壓力腔以及兩箍帶的體積描記傳感器裝置的光發(fā)射和檢測裝置具有同步補償功能。當(dāng)一個壓力測量腔的體積描記傳感器裝置切換到“閉環(huán)”狀態(tài)并控制腔內(nèi)壓力以使光信號為常數(shù)而透壁壓力PTm等于或接近于零時，另一壓力腔就切換成開環(huán)操作(“看門狗”)，反之亦然。
根據(jù)本發(fā)明，基準(zhǔn)壓力腔中的壓力可以傾斜或階梯函數(shù)的形式改變。基準(zhǔn)壓力腔間歇地經(jīng)歷如壓力傾斜或壓力階梯的壓力變化以連續(xù)地監(jiān)視或調(diào)整設(shè)定點，并各自對設(shè)定點的偏移和動脈血壓中的實際生理或病理偏移之間進行區(qū)別。
本發(fā)明的另一顯著的有利的開發(fā)是提出至少兩種不同的監(jiān)控狀態(tài)第一狀態(tài)，其中僅觀察通過對基準(zhǔn)壓力腔施加一可預(yù)選的壓力函數(shù)(如壓力階梯函數(shù))而引起的體積描記基準(zhǔn)信號的改變(開環(huán))；第二狀態(tài)，其中基準(zhǔn)壓力腔的壓力籍由可預(yù)選的壓力函數(shù)并同時通過由體積描記方法獲得的基準(zhǔn)信號進行控制，以在(半閉環(huán))測量基準(zhǔn)壓力信號的同時最小化基準(zhǔn)信號幅度。在壓力改變期間，即當(dāng)應(yīng)用階梯函數(shù)，嘗試使體積描記信號最小化。在下文中基準(zhǔn)壓力腔的兩個狀態(tài)中的第一個被稱為開環(huán)階梯，第二個被稱為半閉環(huán)階梯，而壓力測量腔的狀態(tài)被稱為閉環(huán)。通過這種配置，閉環(huán)壓力測量腔的設(shè)定點可由看門狗或基準(zhǔn)壓力腔連續(xù)地控制和調(diào)整，體內(nèi)的實際血壓改變可從設(shè)定點的偏移中完全可靠地區(qū)別出來。
本發(fā)明假設(shè)如果壓力測量信號的平均壓力和/或振幅發(fā)生改變以及基準(zhǔn)信號或基準(zhǔn)壓力信號的振幅最大值完全不偏移或向相反方向偏移，就能推斷出壓力信號設(shè)定點丟失。
由于兩個壓力箍帶的壓力腔完全相同的結(jié)構(gòu)，在預(yù)定時段或設(shè)定點丟失時，可將基準(zhǔn)壓力腔用作壓力測量腔并將壓力測量腔用作基準(zhǔn)壓力腔。因此看門狗壓力腔可在任何時間切換作為閉環(huán)壓力測量腔(反之亦然)。這種配置同樣具有很大的優(yōu)點，就是被用作閉環(huán)測量的身體一部分(例如手指)可自動地或手動地重復(fù)改變而不會中斷所記錄的脈搏曲線。只須就在切換到使用獲得自基準(zhǔn)壓力腔內(nèi)的最后設(shè)定點之前，以確定閉環(huán)測量的設(shè)定點并隨后在另一手指上的閉環(huán)測量結(jié)束之前切換到該手指上血壓的閉環(huán)測量。另一手指隨后被用于尋找和監(jiān)控設(shè)定點。
根據(jù)本發(fā)明可通過壓力測量信號的平均壓力和/或幅度的改變以及基準(zhǔn)信號或基準(zhǔn)壓力信號幅度最大值在相同方向上的偏移推斷出壓力測量信號的生理或病理變化。相關(guān)細節(jié)在對圖3和圖4的曲線討論中進行解釋。
根據(jù)本發(fā)明，可分析在壓力函數(shù)中的不同可預(yù)選壓力值處測得的基準(zhǔn)壓力信號，并將其與給定的理想脈動曲線比較，在找到離給定脈動曲線的最小偏差時，由此確定用于壓力測量信號的設(shè)定點。
在打印壓力曲線前，較佳為微處理器的控制和調(diào)整單元會將隨后的血壓曲線調(diào)整到先前的關(guān)于絕對高度以及幅度的血壓曲線。然而，只有執(zhí)行了所計劃、規(guī)劃的切換，這才能完成，但如果先前已發(fā)生過未校正的設(shè)定點偏移，這是無法完成的。這種新方法能明顯地減少兩手指中壓力負載和血液充血，同時壓力曲線的測量是無中斷進行的，且體內(nèi)真實的壓力變化可首次在線地從絕對確定性的設(shè)定點偏移中區(qū)別出來。隨之產(chǎn)生的很大的優(yōu)點使這種連續(xù)脈動曲線的非侵入式測量首次適用于在密集型護理單位或手術(shù)室中進行患者監(jiān)控。


下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行更詳細的說明，其中圖1是本發(fā)明基于松弛動脈壁原理對血壓進行連續(xù)、非侵入式測量的裝置的示意圖；圖2示出根據(jù)圖1裝置的一種變例的細節(jié)；圖3至圖5是本發(fā)明的測量裝置的測量信號或壓力信號的曲線；圖6是示出另一變例細節(jié)的示意圖；圖7是圖6的變例的曲線。
具體實施例方式
圖1示出用于血壓的連續(xù)、非侵入式測量裝置，它具有至少一個第一壓力箍帶1，該第一壓力箍帶固定于包含一動脈2的第一身體部分或身體區(qū)域3上并包括可膨脹的壓力測量腔4和第一體積描記傳感器裝置5，在那里設(shè)有控制和調(diào)整單元6，控制和調(diào)整單元6籍由體積描記傳感器裝置5的測量信號壓力測量腔4中的壓力，以最小化體積描記測量信號幅度。壓力測量腔4連接于至少一個壓力傳感器7以獲得壓力測量信號。本發(fā)明的裝置具有第二壓力箍帶1’，它固定于包含一動脈2’的第二身體部分或身體區(qū)域3’上并包括與可膨脹的壓力測量腔4相同設(shè)計的、帶壓力傳感器7’的可膨脹的壓力測量腔4’(看門狗壓力腔)。在基準(zhǔn)壓力腔4’中的壓力基于預(yù)選擇的壓力函數(shù)由控制和調(diào)整單元6控制。第二壓力箍帶1’包括第二體積描記傳感器單元5’。
在所示例子中，體積描記傳感器裝置5、5’各自裝備有光發(fā)射器8和光檢測器9，并因此能夠檢測照射量的脈動變化。壓力測量腔4和基準(zhǔn)壓力腔4’的分離的入口閥10、10’和出口閥11、11’置于由壓力管13、13’連接于壓力測量腔4和基準(zhǔn)壓力腔4’、并經(jīng)由入口閥10連接于公共壓力源14的分離的壓力控制腔12、12’中。也可直接將入口閥10、10’、出口閥11、11’以及壓力傳感器7、7’各自直接定位到壓力測量腔4和基準(zhǔn)壓力腔4’中，由此省去壓力控制腔12、12’。
兩個壓力箍帶1、1’較佳地配置成環(huán)形并通過連接件15本質(zhì)上剛性地連接，形成一雙指箍帶。在每個壓力腔4、4’內(nèi)設(shè)有易變形的膜16、16’。剛性連接件15具有下列優(yōu)點即將位于壓力腔4、4’和各指3、3’之間的體積描記傳感器裝置5、5’的光發(fā)射器6和光檢測器9保持在與各動脈2、2’相關(guān)的恒定和優(yōu)化的位置上。在測量前只需滑動雙指3、3’上的兩個指箍帶的兩個環(huán)形壓力腔4、4’，由此可保證光發(fā)射器θ和光檢測器9的合適定位。兩個壓力控制腔12、12’的分離的入口和出口閥10、11以及10’、11’通過由一個或多個微處理器6、6’、6”組成的控制和調(diào)整單元進行控制。
控制和調(diào)整單元同時完成多個任務(wù)。不同的處理器6或6’可用于同時執(zhí)行不同的控制任務(wù)，或者也可使用多任務(wù)或多線程處理器6、6’。監(jiān)察單元6”協(xié)調(diào)各任務(wù)并應(yīng)付緊急中斷和顯示。壓力測量腔4和基準(zhǔn)壓力腔4’由此可使用相同的壓力源14而施加予不同的壓力?？刂坪驼{(diào)整單元為顯示單元17和報警單元18服務(wù)。為了減少對兩壓力腔4、4’的柔順性，將剛性壁19設(shè)置在它們的外側(cè)而不是靠近本體部分是有利的。在每個這種柔順性降低的剛性壁內(nèi)或剛性壁上設(shè)有至少一個溫度傳感器。
如圖2的變例所示，加熱裝置21或固定在兩個壓力箍帶1、1’上或與壓力箍帶1、1’形成一體，該加熱裝置具有至少一個加熱元件22、22’(較佳為一加熱螺線圈或加熱箔)。該加熱單元21還能被設(shè)計成可裝拆于雙指箍帶上。因此可加熱壓力腔或動脈待測的人體的部分，如指3或3’，以促使血液循環(huán)的均勻聚集，以在震動情況下不會導(dǎo)致壓力箍帶1、1’的兩壓力腔中的兩個體積描記傳感器裝置5、5’的體積或流量信號丟失。除了提供約為37℃的生理溫度，如果要用到導(dǎo)熱充血，加熱單元將被用來產(chǎn)生更多的強熱量。
加熱單元21也可具有可加熱的、從末端向身體周邊延伸的附加物，例如護指套23、23’。這些護指套可延伸至指尖或指尖附近。加熱單元21可使附加物24、24’鄰近地向身體中央延伸，例如靠在手內(nèi)側(cè)或手背上。加熱裝置同樣形成象露指手套那樣包裹一個以上的手指或者可以是薄片形并通過一種即觸即收緊的固定件固定在手周圍。當(dāng)用于密集型護理單位時，較為有利的是至少指尖還有自由以使醫(yī)師能夠判斷血液循環(huán)和氧飽和度。
由于特別在手術(shù)室內(nèi)和密集型護理單位中每根額外的管線都是累贅，較為有利的是提供一包含氣壓饋送管道和電氣線路的、用于壓力箍帶1、1’以及加熱單元21的公共管25。加熱單元21可具有置于壓力箍帶1、1’的一個中的至少一個溫度傳感器20、20’，溫度傳感器的溫度信號被用于對加熱裝置21的熱輸出進行控制。
圖3和圖4所示的曲線A、B、C、D具有公共時間軸t在曲線A、B和D的縱軸上壓力被圖形化，而在曲線C的縱軸上基準(zhǔn)壓力腔的體積描記基準(zhǔn)信號的強度被圖形化。如果使用兩個壓力腔，曲線由于如上所述的參考壓力腔(看門狗壓力腔)的不同函數(shù)狀態(tài)，例如開環(huán)狀態(tài)(曲線C)以及半閉環(huán)狀態(tài)(曲線D)，僅一個接著另一個地出現(xiàn)，所以在壓力箍帶中的壓力測量腔4和基準(zhǔn)壓力腔4’中，僅需輪流地觀察曲線C和D。如果使用一個壓力測量腔和兩個基準(zhǔn)壓力腔(三個指箍帶)，可同時觀察到兩種狀態(tài)并因此觀察到曲線C和曲線D。圖3和圖4中任何的曲線同步不精確性只是由于作圖方法所致。在圖中的任何曲線通過基線偏移作了校正。
圖3的曲線A表示閉環(huán)操作中壓力測量腔內(nèi)的典型的壓力測量信號30，它示出由設(shè)定點的偏移造成的壓力幅度31和平均血壓32的變化。
曲線B表示預(yù)選擇壓力函數(shù)33、33’的示例，例如被應(yīng)用在看門狗壓力腔4’的連續(xù)階梯函數(shù)的壓力級。曲線C示出在看門狗壓力腔4’中觀察到的體積描記傳感器裝置5’的體積描記基準(zhǔn)信號34、34’，如光檢測器信號，而曲線D示出當(dāng)應(yīng)用階梯函數(shù)33、33’時看門狗壓力腔4’內(nèi)的另一種基準(zhǔn)壓力信號35、35’，但其時帶有基準(zhǔn)信號34、34’的同時被最小化的幅度(所謂的半閉環(huán)階梯)。曲線C表示在開環(huán)情況下的體積幅度，而曲線D示出在半閉環(huán)情況下的壓力幅度，并帶有最小體積信號變量以及所施加的階梯函數(shù)的壓力級。從曲線C中可以看出，獲取自看門狗壓力腔的基準(zhǔn)信號34的變量表示在幅度和與階梯函數(shù)33、33’的相同的施加壓力幅度最大值36、36’時的定位。在曲線D中的幅度最大值37、37’同樣顯示出在連續(xù)應(yīng)用相同階梯函數(shù)33、33’的相同壓力處的相同定位。
比如在一手上所觀察到的閉環(huán)壓力腔內(nèi)的變化的壓力幅度31和變化的平均壓力32(曲線A)，以及在另一手上幅度相同或近乎類似的位置以及基準(zhǔn)信號34(曲線C)在看門狗腔內(nèi)的階梯函數(shù)33、33’(曲線B)的相應(yīng)均等壓力級上的幅度最大值36、36’的差異的位置，各自與相對于半閉環(huán)狀態(tài)中的階梯函數(shù)33、33’的壓力級的基準(zhǔn)壓力信號35、35’的壓力幅度37、37’處于相同或類似位置，這意味著設(shè)定點的丟失而不表示血壓的真實下降?？撮T狗壓力腔4’可自動轉(zhuǎn)變以用作閉環(huán)壓力測量腔4，反之亦然，或者閉環(huán)壓力測量腔的設(shè)定點可重新調(diào)整。
如果曲線C中的幅度最大值36、36’或曲線D中的壓力幅度的最大值表現(xiàn)出沿測量于閉環(huán)壓力測量腔的壓力變化的相反方向偏移的話(例如基準(zhǔn)信號34(開環(huán))的最大幅度36、36’以及看門狗壓力腔內(nèi)的壓力幅度37、37’(半閉環(huán))的向較高壓力區(qū)平移，同時壓力測量信號30中的平均壓力32或血壓幅度31趨向較低壓力區(qū)時)，也可各自重新調(diào)整壓力測量腔的設(shè)定點而將看門狗壓力腔轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫y量腔。
圖4曲線A中示出與圖3中所示的壓力測量信號30中的壓力幅度31和平均壓力32的同樣的變化，但在該例中此變化是由于血壓中的實際病理性變化而引起的。由于曲線C和曲線D中的幅度最大值的位置的X量偏移發(fā)生于階梯函數(shù)33、33’(曲線B)相應(yīng)的均等的壓力級下，因此這能夠通過將基準(zhǔn)信號34、34’(曲線C，開環(huán)狀態(tài))的最大幅度36、36’平移X，或者從測量于看門狗壓力腔的基準(zhǔn)壓力信號35、35’的最大壓力幅度直接地看出來曲線曲線。如圖3所示，曲線D示出具有最小體積信號改變并額外施加階梯函數(shù)的壓力的半閉環(huán)的壓力幅度。在本例中，基準(zhǔn)信號34’(曲線C，開環(huán))的最大幅度36’和最大壓力幅度37’(曲線D，半閉環(huán))在明顯較低的血壓值處被找到。這就明白地表示血壓的真實下降，并在超過某個極限值的情況下將會立即產(chǎn)生一種由報警單元18發(fā)生的光和/或聲警報。因此本裝置適用于連續(xù)血壓監(jiān)控并能滿足最苛刻的要求。
在圖5中，除了壓力幅度的位置外，還示出了在關(guān)于施加有壓力階梯函數(shù)的看門狗壓力腔的基準(zhǔn)壓力腔中半閉環(huán)測量所得到的基準(zhǔn)壓力信號35的區(qū)域38、39、40的曲線形狀，同樣表明設(shè)定點是否發(fā)生了偏移。如圖5所示，取決于以半閉環(huán)形式由階梯函數(shù)所施加的、具有最小基準(zhǔn)信號的壓力是否太低38或較佳為太高40，脈動波形將改變。如果看門狗壓力腔中的壓力處在其最優(yōu)狀態(tài)，壓力形狀曲線非?？拷貙?yīng)于由侵入式測量所得知的生理壓力曲線，例如具有一陡峭上升斜率、一圓頂、一在壓力幅度的1/2到2/3的典型高度上的重脈波以及一種脈動曲線的近似為指數(shù)擴展的衰減(如39所示)。然而，如果壓力階梯函數(shù)的壓力太低，半閉環(huán)形式的脈動曲線不僅具有更小的幅度并同時失去其病理形狀，即如38所示它將變得又平又寬，而且，重脈切口將沿舒張血壓方向移動。如果半閉環(huán)形式中壓力階梯函數(shù)的壓力過高(區(qū)域40)，脈動曲線具有尖峰且重脈波不再相似于病理脈動形狀39。
這意味著除了將壓力波的振幅外和脈動波的形狀用于確定半閉環(huán)方式的壓力階梯的優(yōu)化壓力值，為了這個目的，僅需分析曲線的形狀并確定其相對于給定的理想脈動曲線的偏差。在所測量得到的脈動曲線相對于理想脈動曲線的偏差為最小的半閉環(huán)方式壓力階梯的的那個壓力點上，計數(shù)壓力等于理想的計數(shù)壓力，其中透壁壓力PTM接近于零，并因此等于必須設(shè)置在壓力測量腔中的設(shè)定點值?，F(xiàn)已知道生理脈動形狀隨年齡或動脈粥樣化癥的影響而改變。在較硬的血管中，重脈波例如沿心臟收縮峰的方向平移且甚至?xí)г诜逄帯Ｒ虼溯^為有利的是在微處理器中存儲不僅是一條而且是多條生理壓力曲線，將半閉環(huán)方式下所測得的脈動曲線與其進行比較。
施加于基準(zhǔn)壓力腔和看門狗壓力腔的壓力變化并不局限于傾斜或階梯形狀；每種其它類型的給定壓力函數(shù)都可使用于本發(fā)明的方法中。
所闡述的變例將作為根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置的示例；可以想像出多種其它實施例，諸如用壓力杯代替壓力箍帶，它可置于動脈徑或動脈顳上。也可以考察位于其它身體部分的移位的壓力腔，但這會帶來較大的評估困難，因為血的壓力和流量情況僅在同一人員類似或相同大小的動脈部分中相同。除了所描述的光描記傳感器裝置，還能使用任何其它的流量和體積測量方法。
另外還提出將一種小動脈中(例如在手指動脈中)的壓力測量，通過計算機化的方法來應(yīng)用于已被獨立測量的大動脈中壓力，這是因為已知在小動脈中的壓力不一定等于大動脈中的壓力。因此必須通過一種獨立裝置初始地或間歇地測量大動脈中的壓力，而隨后必須將如本發(fā)明所述血壓的連續(xù)測量調(diào)整至與心臟收縮相關(guān)的絕對值相適配以及將心臟舒張血壓調(diào)整至在大動脈中測量的壓力。
如果需要，一方面可以測量在壓力測量腔和/或基準(zhǔn)壓力腔(看門狗壓力腔)之間的流體靜壓力以及另一方面可以測量心臟高度(例如通過液體柱)，如圖3和圖4的曲線A所示所獲得的壓力曲線可對看門狗測量腔4和/或基準(zhǔn)壓力腔4’之間的流體靜壓力進行校正。如果相對于其上固定有兩個壓力腔4、4’或它們的壓力箍帶1、1’的身體部分心臟的高度是連續(xù)變化的，這將變得尤為重要。
要注意這樣的事實，即受壓力作用的身體部分(例如手指3)是處于一種由連續(xù)和有節(jié)奏地膨脹的壓力腔4施加應(yīng)力而在生理學(xué)上不可控制的情況下。另外，不論基準(zhǔn)壓力腔的看門狗功能如何，壓力測量腔的設(shè)定點都可能丟失，因為壓力測量腔引起的局部閉塞會導(dǎo)致被測量的身體部分中的生理學(xué)適應(yīng)，這不同于那些在從屬于基準(zhǔn)壓力腔的身體部分中的生理學(xué)適應(yīng)。
所產(chǎn)生的問題具有共同的原因，例如，在所測量的身體部分中(如手指中)的血液流動可純粹基于生理學(xué)并由因子100波動。這些絕對血壓流量的大波動將造成在小動脈中的血壓與大動脈中的血壓相背離。沿血液循環(huán)周緣的低的血液流量(如手指中)是細動脈的狹隘所造成的結(jié)果。這將引起在狹隘處的脈動波的強反射并由此造成與前述較大的動脈相比較小的動脈中壓力的增加。反之，與前述較大的動脈相比，敞開的細動脈沒有狹隘處且反射較少，因而不產(chǎn)生壓力增加或壓力增加很小，有時甚至?xí)饓毫ο陆?。如果在例如手指周緣的體積或絕對或相對血液流量的變化是已知的，則同樣能夠知道跟隨于壓力測量腔的細動脈中的壓力波的反射量，并能校正周緣處所測得的血壓值以獲得大動脈中的絕對值。
根據(jù)本發(fā)明，如圖6所示至少一個傳感器41、42、44可設(shè)置在遠離壓力測量腔4和/或基準(zhǔn)壓力腔4’的位置以測量身體部分3的體積改變。較佳為手指的末端身體部分3上可設(shè)置一阻抗傳感器42、一應(yīng)變儀41和/或一附加的體積描記傳感器44。較佳地，身體部分3的體積變化可在壓力測量腔和/或基準(zhǔn)壓力腔的壓力處被測量。壓力測量腔和/或基準(zhǔn)壓力腔的壓力小于動脈血壓，例如40mm Hg。然后，在壓力測量腔和/或基準(zhǔn)壓力腔遠端的身體部分的體積變化可用于由壓力測量腔連續(xù)測得的血壓的計算性校正。
如果在壓力測量腔和/或基準(zhǔn)壓力腔遠端設(shè)置至少一個用于血壓流量測量的傳感器45，例如一種閉塞血管體積描記或激光-多普勒-血液-流量測量裝置，該方法所描述的測量精度可進一步提高。
如在圖6中示意性表示的那樣，至少一個應(yīng)變儀41或多個阻抗電極42可固定于身體部分3(如手指)，它將連續(xù)監(jiān)測在壓力箍帶1及其測量腔4遠端的有關(guān)身體部分的體積狀態(tài)。至于阻抗電極，要注意各外部電極42用于饋電，同時各內(nèi)內(nèi)部電極42b用于阻抗測量。電流和阻抗電極可以由一種普通的支承箔片43承載。當(dāng)壓力測量腔4和/或基準(zhǔn)壓力腔4’中的壓力增加，例如增加到40mm Hg，血液從一開始僅流入到身體部分3，而不再回流這會造成身體部分隨時間t的體積V的增加，如圖7的曲線所示。體積增加的斜率表示高血液流(體積曲線Va)并因此表示與低血液流動處(體積曲線Vb)所必須的血壓差值的血壓值校正。低的血液流動和體積緩慢增加導(dǎo)致細動脈收縮并意味著脈動波更強的向中央的反射以及與身體部分的低流量和少量體積增加相比在待檢身體部分處的更高的血壓值。用于確定大動脈中的血壓(這是最有利害關(guān)系的)的血壓值校正最好是通過確定測量于測量腔4的血壓與同時由另一種傳統(tǒng)方法獲取的大動脈中的血壓之間的偏差，作為在血管收攏期間遠離壓力測量腔和/或基準(zhǔn)壓力腔的的身體部分的體積增加百分比的函數(shù)，在經(jīng)驗基礎(chǔ)上進行。
如果體積增加很大，由于可能會影響到壓力測量腔和基準(zhǔn)壓力腔的快速交換，為避免在有關(guān)身體部分中過多的中心增壓和水腫，獲取關(guān)于體積增加和隨之產(chǎn)生的手指中的血液流量的信息是較為有利的，。如果血液流量低，將可能產(chǎn)生在壓力測量腔和基準(zhǔn)測量腔的變化之間更長的間隔。
另外，手指體積的臨界增加同樣造成壓力測量腔中血壓測量期間的設(shè)定點的丟失。這種體積的臨界增加將同樣通過檢測手指體積(例如通過閉塞血管體積描記)進行檢測。一開始在血液的流入不受阻礙的條件下會發(fā)現(xiàn)體積快速增加；當(dāng)手指變得充血，生物組織的內(nèi)部壓力上升，這不僅導(dǎo)致體積的緩慢增加還導(dǎo)致動脈的壓縮和體積信號的減小并由此導(dǎo)致壓力測量腔的設(shè)定點的丟失。如果知道了在所檢測的身體部分的充血增壓曲線的臨界變化，通過測量位于壓力測量腔和/或基準(zhǔn)壓力腔遠端的體積以及改變壓力測量腔4和/或基準(zhǔn)壓力腔4’，就可防止設(shè)定點的丟失。
根據(jù)對本發(fā)明另一種開發(fā)，在壓力測量腔4和/或基準(zhǔn)壓力腔4’遠端的位置處設(shè)置用于測量血液氣體(如CO2或O2部分壓力)的至少一個傳感器46。生物組織中氧壓力或CO2濃度的測量可用來控制壓力測量腔4和/或基準(zhǔn)壓力腔4’中的壓力。
例如通過已知的經(jīng)皮膚的氧或二氧化碳測量裝置來測量壓力測量腔和/或基準(zhǔn)壓力腔遠端的氧壓力或二氧化碳壓力，該測量裝置較為有利地用作一種警告裝置，表示有改變或控制壓力測量腔和/或基準(zhǔn)壓力腔的必要，由于在壓力測量腔和/或基準(zhǔn)壓力腔遠端的氧氣部分壓力的減少和/或二氧化碳壓力的增加能表示生物組織的腫大以及因此而對設(shè)定點損失的威脅。
在例如手指中測量血液流量具有進一步的優(yōu)點例如危及生命的休克引起的血壓降低一方面是由血液循環(huán)的聚集導(dǎo)致，例如由于失血，同時伴隨在例如手指周緣的血液流量的減少。另一方面，由于周緣血管的過度敞開同樣會引起休克，從而使血壓循環(huán)的充血體積不再足以承受血壓，并可能導(dǎo)致例如敗血休克。在這種情況下周緣中的血液流量很高。第一種形式的休克需要進行與第二種形式所要求的、非常不同的理療。因此本發(fā)明裝置同樣可用于血壓降的差別診斷并由此可根據(jù)休克狀態(tài)而進行更好的理療。
權(quán)利要求
1.一種基于松弛動脈壁原理的連續(xù)、非侵入式測量血壓的方法，其中，在各自包含相同或可比擬大小的動脈的至少一個第一和一個第二身體部分或身體區(qū)域上，定位有與一個第一和一個第二可膨脹壓力測量腔相同或可比擬大小的一個第一和一個第二壓力箍帶，第一壓力測量腔中的壓力依從于體積描記傳感器裝置的測量信號被控制成使體積描記方法所測得的振幅最小化，并且從第一壓力測量腔獲得壓力測量信號，其特征在于，所述第二壓力測量腔被用作獨立于第一壓力測量腔的一個基準(zhǔn)壓力腔，且所述基準(zhǔn)壓力腔中的壓力根據(jù)預(yù)選的壓力函數(shù)進行控制，基準(zhǔn)信號與所測得的壓力信號同時獲得，并且，基準(zhǔn)信號被用于解釋所測得的壓力信號。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，籍由基準(zhǔn)信號連續(xù)地監(jiān)控和/或調(diào)整壓力測量信號的設(shè)定點。
3.如權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，在基準(zhǔn)壓力腔中通過示波測量方法來測量基準(zhǔn)信號。
4.如權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，在基準(zhǔn)壓力腔中通過體積描記方法測量基準(zhǔn)測量信號。
5.如權(quán)利要求1至4所述方法，其特征在于，根據(jù)重復(fù)階梯或傾斜函數(shù)來控制基準(zhǔn)壓力腔中的壓力。
6.如權(quán)利要求4或5所述方法，其特征在于，根據(jù)可預(yù)選的壓力函數(shù)并同時通過由體積描記而獲得的基準(zhǔn)信號以在測量基準(zhǔn)壓力信號時使基準(zhǔn)信號幅度最小化的方式而控制基準(zhǔn)壓力腔中的壓力。
7.如權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，分析在壓力函數(shù)的多種可預(yù)選壓力值處所測得的基準(zhǔn)壓力信號，并與預(yù)先給定的理想脈動曲線作比較，當(dāng)與預(yù)先給定的脈動曲線偏差為最小時，用來確定壓力測量信號的設(shè)定點。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述方法，其特征在于，從壓力測量信號的平均壓力和/或幅度的改變以及基準(zhǔn)信號或基準(zhǔn)壓力信號的幅度最大值在相同方向上的偏移來推斷出壓力測量信號的生理或病理變化。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述方法，其特征在于，從壓力測量信號的平均值和/或振幅值發(fā)生改變以及基準(zhǔn)信號或基準(zhǔn)壓力信號的振幅最大值無偏移或向相反方向偏移來推斷出壓力信號設(shè)定點的丟失。
10.如權(quán)利要求3至9中任一項所述方法，其特征在于，在預(yù)選擇的時間間隔處或由設(shè)定點丟失所觸發(fā)，基準(zhǔn)壓力腔被用作壓力測量腔而壓力測量腔被用作基準(zhǔn)壓力腔。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項所述方法，其特征在于，兩個壓力箍帶被定位在兩相鄰的動脈上，較佳為一手的兩毗鄰的手指上。
12.一種基于松弛動脈壁原理的連續(xù)非侵入式血壓測量裝置，包括至少一個第一壓力箍帶(1)與一個具有相同或可比擬大小的第二壓力箍帶(1’)，所述第一壓力箍帶(1)和第二壓力箍帶(1’)可固定在包含相同或可比擬大小的動脈(2、2’)的第一和第二身體部分或身體區(qū)域(3、3’)中的一個上、且各自具有一個可膨脹的壓力測量腔(4、4’)，第一壓力箍帶(1)上設(shè)有連接于控制和調(diào)整裝置(6)的第一體積描記傳感器裝置(5)，所述第一體積描記傳感器裝置(5)采用體積描記傳感器裝置(5)中的測量信號來控制第一壓力測量腔(4)中的壓力，在那里壓力測量腔(4)連接于壓力傳感器(7)以獲得壓力測量信號，其特征在于，第二壓力箍帶(1’)的壓力測量腔被配置為基準(zhǔn)壓力腔(4’)，所述基準(zhǔn)壓力腔(4’)同時與并獨立于第一壓力箍帶的壓力測量腔(4)受到控制，并且第一壓力箍帶(1)的壓力測量腔(4)以及第二壓力箍帶(1’)的基準(zhǔn)壓力腔(4’)各具有分離的入口閥(10、10’)以及出口閥(11、11’)，且通過控制和調(diào)整裝置(6)根據(jù)預(yù)選擇的壓力函數(shù)來控制基準(zhǔn)壓力腔(4’)的壓力。
13.如權(quán)利要求12所述裝置，其特征在于，所述第二壓力箍帶(1’)上設(shè)有示波檢測傳感器裝置。
14.如權(quán)利要求12所述裝置，其特征在于，所述第二壓力箍帶(1’)上設(shè)有第二體積描記傳感器裝置。
15.如權(quán)利要求12至14所述裝置，其特征在于，壓力測量腔(4)和基準(zhǔn)壓力腔(4’)的分離的入口閥(10、10’)和出口閥(11、11’)被置于分離的壓力控制腔(12、12’)中，壓力控制腔(12、12’)經(jīng)由分離的壓力管(13、13’)連接到壓力測量腔(4)和基準(zhǔn)壓力腔(4’)，并經(jīng)由入口閥(10、10’)連接在公共壓力源(14)。
16.如權(quán)利要求12至15所述裝置，其特征在于，兩個壓力箍帶(1、1’)是環(huán)形的且較佳地以雙指箍帶形式基本上剛性地彼此連接，。
17.如權(quán)利要求12至16所述裝置，其特征在于，所述加熱裝置(21)與兩個壓力箍帶(1、1’)形成一體或固定在壓力箍帶(1、1’)上，所述加熱裝置(21)設(shè)有至少一個加熱元件(22、22’)，較佳為一加熱箔或加熱螺線圈。
18.如權(quán)利要求17所述裝置，其特征在于，加熱單元(21)具有可加熱的、從末端向身體周邊延伸的附加物，例如護指套(23、23’)。
19.如權(quán)利要求17或18所述裝置，其特征在于，加熱單元21具有附加物(24、24’)，所述附加物(24、24’)鄰近地向身體中央延伸，例如靠在手內(nèi)側(cè)或手背上。
20.如權(quán)利要求17或18所述裝置，其特征在于，所述加熱裝置(21)具有位于兩壓力箍帶(1、1’)中的一個上的至少一個溫度傳感器(20、20’)，所述溫度傳感(20、20’)的溫度信號用來控制加熱單元(21)的熱量輸出。
21.如權(quán)利要求17至20所述裝置，其特征在于，設(shè)有包含用于兩壓力箍帶(1、1’)以及加熱單元(21)的氣壓饋送管道和電氣線路的公共管(25)。
22.如權(quán)利要求12至21任一項所述裝置，其特征在于，在用來測量身體部分(3)體積變化的壓力測量腔(4)和/或基準(zhǔn)壓力腔(4’)遠端位置處設(shè)有至少一個傳感器(41、42、44)。
23.如權(quán)利要求22所述裝置，其特征在于，阻抗傳感器(42)、應(yīng)變儀(41)和/或附加的體積描記傳感器(44)被定位在本體(3)上，較佳為手指的末端。
24.如權(quán)利要求12至23任一項所述裝置，其特征在于，在壓力測量腔(4)和/或基準(zhǔn)壓力腔(4’)遠端設(shè)置至少一個用于血壓流量測量的傳感器(45)，例如一種閉塞血管體積描記或激光—多普勒—血液—流量測量裝置。
25.如權(quán)利要求12至24任一項所述裝置，其特征在于，在壓力測量腔(4)和/或基準(zhǔn)壓力腔(4’)遠端位置處設(shè)置用于測量血液氣體，例如CO2或O2的局部壓力的至少一個傳感器46。
26.如權(quán)利要求12至25任一項所述裝置，其特征在于，設(shè)置兩個處理器(6、6’)或者多任務(wù)或多線程處理器(6、6’)，用作控制和調(diào)整單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種根據(jù)松弛動脈壁原理、用于連續(xù)非侵入式血壓測量方法和裝置，包括至少一個第一壓力箍帶(1)和一個具有相同或可比大小的第二壓力箍帶(1’)，所述壓力箍帶分別具有一個可膨脹的壓力測量腔(4、4’)并能應(yīng)用于分別包含一可比擬或相同大小的動脈(2、2’)的第一和第二身體部分或身體區(qū)域(3、3’)，第一壓力箍帶(1)上設(shè)有連接于控制和調(diào)整裝置(6)的第一體積描記傳感器裝置(5)，所述第一體積描記傳感器裝置(5)籍由體積描記傳感器裝置(5)中的測量信號控制第一壓力測量腔(4)中的壓力，里壓力測量腔(4)連接于至少一個壓力傳感器(7)以獲得壓力測量信號。根據(jù)本發(fā)明，第二壓力箍帶(1’)的壓力測量腔被具體用作基準(zhǔn)壓力腔(4’)，所述基準(zhǔn)壓力腔(4’)可同時與并獨立于第一壓力箍帶的壓力測量腔(4)受到控制，而第一壓力箍帶(1)的壓力測量腔(4)以及第二壓力箍帶(1’)的基準(zhǔn)壓力腔(4’)各具有分離的入口閥(10、10’)以及出口閥(11、11’)，籍由控制和調(diào)整裝置(6)根據(jù)預(yù)選擇的壓力函數(shù)來控制基準(zhǔn)壓力腔(4’)中的壓力。
文檔編號A61B5/0225GK1771005SQ200480009337
公開日2006年5月10日 申請日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月1日
發(fā)明者F·斯克拉博, J·福汀 申請人:Cn體系藥物技術(shù)有限公司