Motivation

Die weltweit am häufigsten angewandten medizinischen Untersuchungsverfahren sind Blutdruckmessungen. Gegenwärtige Messgeräte lassen sich in zwei Gruppen einteilen: In invasive – sehr genau und kontinuierlich messende Systeme – und in nichtinvasive Systeme. Letztere arbeiten üblicherweise oszillometrisch bzw. auskultatorisch mit aufblasbarer Manschette. Sie sind sehr einfach zu bedienen, aber aufgrund der abdrückenden Manschette unangenehm für den Patienten, lassen keine kontinuierliche Überwachung zu und messen recht ungenau. Die mittleren Korrelationen solcher Systeme bezüglich des invasiven Blutdrucks liegen etwa bei 0,80 (systolisch) und 0,70 (diastolisch), die mittleren Standardabweichungen betragen ca. 12 mmHg (systolisch), bzw. 10 mmHg (diastolisch).

Methode

Daher bedarf es einer innovativen Methode, den Blutdruck eines Patienten ohne abdrückende Manschette dauerhaft und belastungsfrei überwachen zu können. Durch die Erfassung der kardiovaskulären Parameter Blutfluss und Pulswellengeschwindigkeit ist es möglich, den Blutdruck mittels einer intelligenten Signalverarbeitung Puls für Puls zu bestimmen.

Hierzu werden verschiedene Biosignale aufgezeichnet und daraus Merkmale extrahiert, welche zur Berechnung des systolischen und diastolischen Blutdruckwerts herangezogen werden. Die Rekonstruktion des Blutdrucks erfolgt aus einem EKG-Signal und der Blutflussgeschwindigkeit, die mit einem Laser-Doppler Flusssensor aufgenommen wird.

Realisierung

Der kontinuierliche, nichtinvasive Blutdruckmonitor besteht aus einem medizinischen Panel PC zur Berechnung und Visualisierung der gemessenen Werte. Die Steuerung erfolgt über einen integrierten Touch-Panel. Über ein analoges Signalverarbeitungsmodul werden die zur Erfassung der kardiovaskulären Parameter benötigten Sensoren angeschlossen. Dabei handelt es sich um einen Laser-Doppler Flusssensor zur Messung des Flusspulses am Finger und um ein Ein-Kanal EKG. Damit wird online Puls für Puls der Blutdruck berechnet.

Studien

Mit dem vorgestellten System wurden in Studien an der Klinik für Anästhesiologie der Universität Erlangen-Nürnberg durchschnittliche Korrelationen von 0,90 (systolisch), bzw. 0,81 (diastolisch) gemessen. Die dabei ermittelten Standardabweichungen von 5,8 mmHg (systolisch) sowie 2,3 mmHg (diastolisch) liegen über denen herkömmlicher Manschettensysteme. In der obenstehenden Graphik ist für eine Beispielmessung an einem Patienten der zeitliche Verlauf des systolischen (rot) und diastolischen (blau) Blutdrucks dargestellt. Die dunkleren Linien sind die Verläufe des invasiven Referenzblutdrucks.

Integration

Der Blutdruckmonitor ist aufgrund der medizinischen Bedeutung ein zentrales Element des Personal Health Monitoring Systems. Über eine Bluetooth-Schnittstelle können die Daten auf eine mobile Basisstation des Patienten übertragen werden. Von dort ist eine Speicherung der Daten in der zentralen elektronischen Patientenakte des Systems möglich. In einem weiteren Schritt erfolgt die Miniaturisierung des Blutdruckmonitors zu einem mobilen Gerät, das erstmals eine dauerhafte Messung des Blutdrucks unter normalen Bedingungen ermöglicht.