Entwicklung eines modellbasierten optimierten Mess- und Regelalgorithmus zur Erfassung von oszillometrischen Blutdruckkurven

Abstract

Einleitung:<br />Das Ziel dieser Arbeit war es einen neuen effizienteren Regelalgorithmus zur genaueren Messung der oszillometrischen Blutdruckkurve zu entwickeln und in dem Pulswellen-Kardiographen CardioMon zu implementieren. Durch den Einsatz dieser neuen Bestimmungsmethode der oszillometrischen Druckkurve soll in weiterer Folge die Berechnung des Blutdrucks verbessert werden.<br />Methodik:<br />Es wurde ein Modell mit Zustandsautomaten entwickelt und in die digitale Recheneinheit des CardioMon implementiert. Das System bestehend aus einem Probanden und CardioMon mit zugehöriger Manschette bildet einen Regelkreis. Für die konstante Regelung des Ablassprozesses wurde ein Modell mit einem vom Puls abhängigen PI-Regler entworfen. Während des Ablassens des Drucks aus der Manschette wird aus den Druckoszillationen die oszillometrische Blutdruckkurve ermittelt und an den Prozess zur Berechnung des systolischen und diastolischen Blutdruckwerts weitergegeben.<br />Ergebnisse: Bei 5 virtuellen Probanden des Blutdrucksimulators SmartArm mit Blutdruckwerten zwischen 80 und 200 mmHg systolisch und 48 und 140 mmHg diastolisch wurden jeweils 20 Messungen durchgeführt. Weiters wurden insgesamt 34 Messungen an 11 Personen durchgeführt. Bei allen Probanden (virtuelle und menschliche) wurde der Blutdruck mit dem neu entwickelten Algorithmus des Kardiographen CardioMon gemessen und nach jeder Messung wurden zusätzlich weitere Referenzmessungen mit einem CardioMon mit dem aktuellen Algorithmus und mit einem BosoMedicus Blutdruckmessgerät durchgeführt. Zur Verifikation des neuen Algorithmus wurden zusätzlich zu den Messungen die Ablasskurven zwischen den beiden CardioMon-Versionen nach dem Messvorgang verglichen.<br />Durch die neu entwickelte optimierte Regelung ist der Druckabfall beim Ablassen des Drucks aus der Manschette konstanter. Dies führt zu einer stärker linearen Ablasskurve. Der Vergleich zwischen altem und neuen Algorithmus zeigt, dass die gemessenen Blutdrücke im gleichen Bereich liegen und wenig schwanken.<br />Schlussfolgerung:<br />Der neue Algorithmus ermöglicht durch die optimierte Regelung eine bessere und genauere Erfassung der oszillometrischen Druckkurve als bisher.<br />

Introduction:<br />The aim of this work was to develop a new efficient control algorithm for precise measurement of the oscillometric pressure curve of blood pressure and to implement it in the pulse waves cardiograph CardioMon.<br />The further consequence of using this new method for detecting the oscillometric pressure curve is, that the calculation of the blood pressure should be improved.<br />Methodology: A model with a state machine was developed and implemented in the digital processing unit of the CardioMon. The system, which consists of a proband, the CardioMon and the cuff forms a closed control loop. For the constant control of the deflation process, a model with a pulse based PI-controller was designed. During the pressure deflation from the cuff, the oscillometric blood pressure curve is determined from the oscillatoric pressure curve and is given to the process for calculating the systolic and diastolic blood pressure value.<br />Results:<br />From 5 virtual probands from the blood pressure simulator SmartArm with blood pressure values from 80 to 200 mmHg systolic and 48 to 140 mmHg diastolic have been taken each 20 measurements. Furthermore 34 measurements have been taken from 11 persons. The blood pressure of all probands (virtual and human) was measured with the newly developed algorithm of the cardiograph CardioMon. After each measurement further reference measurements have been taken with a CardioMon with the current algorithm and with a BosoMedicus blood pressure meter. For verification of the new algorithm, the deflation curves of the two versions of the CardioMon were compared after the measurement.<br />The deflation of the pressure from the cuff in the newly developed optimized control leads to a more constant value. The comparison between the old and the new algorithm shows that the blood pressures are in the same range and fluctuate just a little.<br />Conclusion:<br />The optimized control in the new algorithm allows a better and more accurate recording of the oscillometric pressure curve than before.