DE102005019007A1

DE102005019007A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der arteriellen Gefäßreagibilität

Info

Publication number: DE102005019007A1
Application number: DE200510019007
Authority: DE
Inventors: Rupert Prof.Dr. Gerzer; Rainer Dr. Sandau; Wolfgang Dr. Skrbek
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-11-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der arteriellen Gefäßreagibilität, umfassend mindestens eine Sensorik zur Erfassung der Hauttemperatur (T¶H¶), mittels derer die Temperaturregulation (R) im menschlichen Körper aufgrund einer gezielten lokalen Temperaturstörung (T¶S¶) beobachtbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der arteriellen Gefäßreagibilität.

Die Gefäßreagibilität des Menschen gibt Aufschluss über die Fähigkeit von Blutgefäßen, nach unterschiedlichsten Reizen die Wandspannung zu erhöhen oder zu erniedrigen. Daraus kann man Rückschlüsse über den Zustand von Reflexmechanismen des Herz-Kreislaufsystems und auf eine eventuell vorliegende Gefäßverkalkung ziehen.

Der Goldstandard zur Bestimmung der arteriellen Reagibilität ist die Verschlussplethysmographie, bei der der Oberarm mit z.B. 40 mm Hg abgedrückt wird, so dass der arterielle Blutstrom zum Unterarm nicht unterbunden wird, aber kein venöser Rückfluss mehr möglich ist. In den ersten Sekunden nach Abdrücken ist deshalb die Volumenzunahme des Unterarms direkt dem arteriellen Blutfluss proportional und kann durch verschiedene Verfahren (z.B. unterschiedliche Dehnmessstreifen) gemessen werden.

Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, dass die Ergebnisse stark von der Routine des Durchführenden abhängig sind, da beispielsweise die Geschwindigkeit des Aufpumpens der Druckmanschette Einfluss auf die Ergebnisse hat. Für volldynamische Aufzeichnungen ist dieses Verfahren nicht geeignet, da der Druck in der Staumanschette regelmäßig geändert wird, beispielsweise durch den arteriellen Blutstrom sowie beim Ablassen des Druckes und Neu-Aufpumpen. Ein weiterer Nachteil ist, dass dieses Verfahren nur eine globale Aussage der Gefäßreagibilität zulässt, beispielsweise hinsichtlich des Unterarmes.

Ebenfalls bekannt sind doppler-sonographische Aufnahmen. Nachteilig an diesen sind, dass diese ebenfalls stark vom Untersucher abhängen, beispielsweise wie dieser den Messkopf ansetzt. Des Weiteren erlaubt dieses Verfahren ebenfalls nur globale Aussagen über regionale Gefäßabschnitte.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der arteriellen Gefäßreagibilität zur Verfügung zu stellen, das die zuvor beschriebenen Probleme minimiert bzw. vermeidet.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Hierzu ist mindestens eine Sensorik vorgesehen, mittels der die Hauttemperatur erfasst wird und die Temperaturregulation im menschlichen Körper aufgrund einer gezielten lokalen Temperaturstörung beobachtbar ist. Dabei wird ausgenutzt, dass durch lokale Temperaturstörungen Kreislaufreflexe ausgelöst werden, die dann über eine Änderung der Gefäßwandspannung zu einer Temperaturänderung entsprechender Hautareale führen. Im Umkehrschluss kann nun über den zeitlichen Verlauf der Hauttemperatur ein Rückschluss auf die Gefäßreagibilität gezogen werden. Ganz vereinfacht ausgedrückt spricht eine sehr langsame Änderung der Hauttemperatur für eine geringe Gefäßreagibilität, wohingegen eine zu schnelle Regulation beispielsweise auf ein Raynaud-Syndrom hinweisen könnte. Die lokale Temperaturstörung kann dabei sowohl durch lokale Erwärmung als auch Temperatursenkung bewirkt werden, wobei vorzugsweise hierzu Eiswasser benutzt wird. Dabei taucht der Proband beispielsweise seine linke Hand in Eiswasser, wohingegen die Hauttemperatur an Arealen der rechten Hand gemessen wird. Als Reaktion auf das Eiswasser sollte bei ausreichender Gefäßreagibilität die Hauttemperatur an der rechten Hand ebenfalls sinken und nach Herausnahme aus dem Eiswasser wieder steigen. Dieses zeitliche Temperaturverhalten kann dann Rückschlüsse auf die Gefäßreagibilität liefern. Durch zusätzliche Berücksichtigung weiterer Parameter, wie beispielsweise Blutdruck, Herzfrequenz und/oder Herzrhythmus, können dabei auch komplexe Reflexmechanismen erfasst werden, so dass diese vorzugsweise ebenfalls miterfasst werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorik als strahlungsmessendes System, weiter vorzugsweise als IR-Kamera ausgebildet. Der Vorteil von strahlungsmessenden Systemen ist, dass diese ohne aufwendige Verkabelung sehr genau arbeiten können. Vorzugsweise wird mit einer Temperaturauflösung von 0,1 K gearbeitet, was für handelsübliche IR-Kameras kein technisches Problem darstellt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird mittels der Sensorik die Hauttemperatur zweidimensional erfasst, d.h. über eine Hautfläche. Hierdurch ist auch eine lokale Aussage über die Gefäßreagibilität möglich, beispielsweise ob einzelne kleinere Arterien verstopft zu sein scheinen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorik mit einem Tracking-Mechanismus ausgebildet, mittels dessen Bewegungen der Haut ausgleichbar sind. Dies ist vorteilhaft, da gewisse Bewegungen des Probanden zwangsläufig sind und zu einer Verfälschung der Messergebnisse führen würden. Durch den Tracking-Mechanismus wird nun gewährleistet, dass die Sensorik über die Messreihe stets das gleiche Hautareal ausmisst.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Abtastzeit zwischen 10–100 ms, weiter vorzugsweise bei 50 ms, was 20 Messungen pro Sekunde entspricht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Ermittlung der arteriellen Gefäßreagibilität.
Die Vorrichtung zur arteriellen Gefäßreagibilität umfasst eine IR-Kamera 1 mit einer nachgeschalteten Steuer- und Auswerteeinheit 2. Die Steuer- und Auswerteeinheit 2 liest die zweidimensionale IR-Verteilung aus und rechnet diese in eine zweidimensionale Temperaturverteilung um. Die Steuer- und Auswerteeinheit 2 taktet dabei vorzugsweise die IR-Kamera 1. Des Weiteren können der Steuer- und Auswerteeinheit Filter zugeordnet sein, die vorzugsweise adaptiv ausgebildet sind, beispielsweise um das System an unterschiedliche äußere Bedingungen anzupassen (z.B. unterschiedliche Raumtemperaturen). Weiter umfasst die IR-Kamera 1 einen Matrix-Sensor 3, der einen Marker 4 auf der Haut 5 des Probanden erfasst. Der Marker 4 ist beispielsweise als Kreuz ausgebildet. Hierdurch ist ein Tracking bzw. Matching der IR-Kamera 1 möglich, um Bewegungen des Probanden bei der Auswertung auszugleichen. An einer Stelle der Haut 5, beispielsweise der rechten Hand, wird eine lokale Temperaturstörung T_S erzeugt, beispielsweise indem diese Hand in Eiswasser getaucht wird. An einer anderen Stelle der Haut 5, beispielsweise der linken Hand, wird dann die Hauttemperatur T_H räumlich und zeitlich aufgelöst aufgenommen. Aufgrund des intrahumanen Temperaturreglers R ändert sich die Hauttemperatur T_H aufgrund der Temperaturstörung T_S. Aufgrund des Verlaufes von T_H können dann Rückschlüsse auf die Gefäßreagibilität räumlich aufgelöst gezogen werden, da beispielsweise eine verkalkte Arterie langsamer auf die Temperaturstörung T_S anspricht. Die exakte Auswertung erfolgt dann beispielsweise durch Abgleich mit Vergleichsdaten, wobei durch entsprechende Filteralgorithmen starke Abweichungen von einem Normverhalten erfassbar sind.

Claims

Vorrichtung zur Ermittlung der arteriellen Gefäßreagibilität, umfassend mindestens eine Sensorik zur Erfassung der Hauttemperatur (T_H), mittels derer die Temperaturregulation (R) im menschlichen Körper aufgrund einer gezielten lokalen Temperaturstörung (T_S) beobachtbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik als strahlungsmessendes System ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik als IR-Kamera (1) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik zweidimensional die Hauttemperatur (T_H) erfasst.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik mit einem Tracking-Mechanismus ausgebildet ist, mittels dessen Bewegungen der Haut ausgleichbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastzeit der Sensorik zwischen 10–100 ms liegt.
Verfahren zur Ermittlung der arteriellen Gefäßreagibilität, mittels mindestens einer Sensorik zur Erfassung der Hauttemperatur (T_H), umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Lokales Stören des Temperaturgleichgewichtes und b) Erfassen des zeitlichen Verlaufs der Hauttemperatur (T_H) an mindestens einer anderen Stelle.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauttemperatur (T_H) durch Strahlungsmessung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauttemperatur durch eine IR-Kamera ermittelt wird.
Verfahren nach einer der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauttemperatur (T_H) zweidimensional ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik mit einem Tracking-Mechanismus ausgebildet ist, mittels dessen Bewegungen der Haut ausgeglichen werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastzeit der Sensorik zwischen 10–100 ms liegt.