Neben
dem willkürlichen,
somatosensorischen Nervensystem, das der Kontrolle des menschlichen
Bewusstseins unterliegt und beispielsweise unsere Muskeln steuert,
gibt es das vegetative Nervensystem, das die inneren Organsysteme
kontrolliert und nicht willkürlich
zu beeinflussen ist. Das vegetative Nervensystem wird deshalb auch
als autonomes Nervensystem bezeichnet. Letzteres ist im wesentlichen
aus zwei großen
Teilsystemen aufgebaut, die gegensätzliche Wirkungen auf die Organsysteme
haben: Das parasympathische System überwiegt in Ruhe, es dient
der Aufrechterhaltung des inneren Milieus und der Regeneration.
Das sympathische Nervensystem ist aktiv in Belastungssituationen.
Unter seinem Einfluss werden das Herzkreislaufsystem und der Stoffwechsel
umgestellt in Richtung Leistungsabgabe nach außen (fight/flightreactions).
Als
vegetative Balance bezeichnet man das ausgewogene Verhältnis von
sympathischer zu parasympathischer Aktivität. Störungen der vegetativen Balance
sind in der Regel gekennzeichnet durch ein Überwiegen der sympathischen
Aktivität
bei gleichzeitigem Fehlen des parasympathischen Einflusses.
Solche
Störungen
der vegetativen Balance können
in Folge von akuten und lang anhaltenden Belastungssituationen,
chronischen Stress und als Begeleiterscheinung häufiger Erkrankungen wie Diabetes
oder der koronaren Herzkrankheit auftreten. Aus zahlreichen Untersuchungen
ist bekannt, dass länger
andauernde Störungen
der vegetativen Balance weitreichende gesundheitliche Schäden nach
sich ziehen, die sich beispielsweise in einer erhöhten Sterblichkeit
oder dem vermehrten Auftreten potentiell lebensbedrohlicher Ereignisse
wie einem Herzinfarkt niederschlagen. Es gibt deshalb verschiedene Ansätze, Störungen der
vegetativen Balance zu messen und letztere durch Biofeedback-Methoden
günstig
zu beeinflussen. Unter Biofeedback versteht man in diesem Zusammenhang
die unmittelbare audiovisuelle Präsentation aktuell abgeleiteter
physiologischer Größen eines
Menschen. Durch das „sichtbar machen" eigener, sonst nicht
direkt erfahrbarer physiologischer Abläufe gelingt es dem Untersuchten leichter,
diese physiologischen Abläufe
in eine für
ihn günstige
Art und Weise zu verändern.
Zahlreiche Studien haben bestätigt,
dass Biofeedbackmethoden geeignet sind, um physiologische Vorgänge in gewünschter
Weise zu beeinflussen.
Ein
bekanntes Verfahren zur Messung der vegetativen Balance ist beispielsweise
die Messung des Hautleitwiderstands, wie es z.B. bei den sogenannten „Lügendetektoren" durchgeführt wird.
Bei letzteren fehlt allerdings das Biofeedback, weil der gemessene
Hautwiderstand dem Untersuchten nicht zur Anzeige gebracht wird.
Mittlerweile sind jedoch schon Systeme auf dem Markt, die Biofeedback über Hautleitwiderstand
nutzen, um Veränderungen
in der vegetativen Balance herbeizuführen.
Dieses
Verfahren ist allerdings nur bedingt geeignet, um die sympathiko-vagale
Balance zu messen, weil die Haut ausschließlich sympathisch innerviert
ist und Veränderungen
am parasympathischen Ast des vegetativen Nervensystems dort nicht messbar
sind.
Weitere
bekannte Verfahren zur Messung und Beeinflussung der vegetativen
Balance beruhen auf der Bestimmung der Herzratenvariabilität. Darunter
versteht man die Schwankungen der Herzfrequenz von Herzschlag zu
Herzschlag. Diese Schwankungen sind Ausdruck der beim Gesunden zu
jeder Zeit statt findenden Regelung der Herzfrequenz. Fehlen erstere
oder sind sie vermindert, so ist das ein ernster Hinweis auf mögliche Erkrankungen des
vegetativen Nervensystems. Die wichtigste Quelle der Herzratenvariabilität in Ruhe
ist der Einfluss der Atmung. Bei ruhiger und tiefer Atmung folgt die
Herzfrequenz der Atmung, Atemfrequenz und Herzfrequenz sind gekoppelt.
Man bezeichnet diesen Zustand auch als „respiratorische Sinusarrhythmie". Die Ursache dafür sind Verschiebungen
im Blutvolumen innerhalb des Brustkorbs in Folge der tiefen Atmung,
die zu unterschiedlichen Füllungen
des Herzens und damit zu unterschiedlichen, mit der Atemlage veränderlichen
Schlagvolumina führen.
Dadurch kommt es zu rhythmischen Schwankungen des Blutdrucks. Das
vegetative Nervensystem versucht, diese Schwankungen durch Anpassung
der Herzfrequenz auszugleichen. Da die respiratorische Sinusarrhythmie über den
parasympathischen Zweig des vegetativen Nervensystems vermittelt
wird und sich mit schwindendem parsympathischen und wachsenden sympathischen
Einfluss verringert, ist ihre Größe ein brauchbares
Maß für den Zustand
der sympathiko-vagalen Balance.
Zur
genauen Bestimmung der Herzratenvariabilität muss der Herzschlag präzise registriert
werden. Üblicherweise
zeichnet man dazu ein Elektrokardiogramm (EKG) auf oder ermittelt
den Herzschlag aus einem photoplethysmographischen Signal. Zur Quantifizierung
der Herzratenvariabilität
sind verschiedene Verfahren gebräuchlich,
die sich in zwei große
Gruppen (Zeitbereich vs. Frequenzbereich) einteilen lassen. Verfahren
im Zeitbereich sind beispielsweise klassische statistische Verfahren
wie Mittelwert und Varianz, Verfahren im Frequenzbereich beruhen
auf Methoden der Frequenzanalyse, z.B. der Spektralanalyse mittels
FFT (Fast Fourier Transformation).
Die
WO 00/51677 beschreibt ein solches Verfahren zur Messung der vegetativen
Balance auf der Grundlage der Herzratenvariabilität, berechnet mittels
der Spektralanalyse.
Die
Ermittlung der Herzratenvariabilität mittels Spektralanalyse weist
jedoch mehrere Nachteile auf:
- • Die Bestimmung
der Herzratenvariabilität
mittels der Spektralanalyse ist sehr anfällig für Artefakte. Falsch erkannte
Herzschläge
verändern
die Periodizität
des Signals und führen
so zu Fehlbestimmungen der sympathiko-vagalen Balance.
- • Die
Frequenzanalyse setzt relativ lange (im Minutenbereich) Aufnahmezeiten
voraus, bevor mit der Berechnung der Herzratenvariabilität begonnen
werden kann.
- • Die
oft verwendete Einteilung des gemessenen Frequenzspektrums in Frequenzbänder und
die Zuordnung einzelner Bänder
zu entweder sympathischer oder parasympathischer Genese ist zu simplifizierend
und wird dem tatsächlichen
Sachverhalt nicht gerecht.
- • Menschen
mit chronischen Störungen
der sympathiko-vagalen Balance haben oft eine sehr eingeschränkte Herzratenvariabilität schon
in Ruhe, so dass sich eine akute Verschlechterung der Balance, z.B.
durch akuten Stress, in der Herzratenvariabilität kaum mehr erfassen lässt.
Demgegenüber liegt
der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes und vor allem
zuverlässiges
Verfahren und eine verbesserte und zuverlässige Vorrichtung zum Bestimmen
der sympathiko-vagalen bzw. vegetativen Balance anzugeben. Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
Die
Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, zur zuverlässigen Erfassung
der sympathiko-vagalen bzw. vegetativen Balance geeignete Parameter
der Herzratenvariabilität
mit geeigneten Parametern der Pulswellengeschwindigkeit zu einem
Maß für die vegetative
Balance zu verknüpfen.
Unter
Pulswellengeschwindigkeit versteht man die Ausbreitungsgeschwindigkeit
der Druckwelle entlang des arteriellen Gefäßsystems, ausgelöst durch
den Auswurf des Herzschlagvolumens in die Aorta während der
Austreibungsphase (Systole). Steigt der Blutdruck im arteriellen
System, so steigt auch die Pulswellengeschwindigkeit. Umgekehrt sinkt
die Pulswellengeschwindigkeit, wenn der Blutdruck sinkt. Aus Veränderungen
der Pulswellengeschwindigkeit kann deshalb auf Veränderungen
des Blutdrucks geschlossen werden. So beschreibt die
DE 102 49 863 (nachveröffentlicht)
ein Verfahren zur präzisen
Bestimmung des Blutdrucks aus der Pulswellengeschwindigkeit.
Eine
einfache Methode, um die Pulswellengeschwindigkeit zu bestimmen,
ist die Messung der Pulswellenlatenz zwischen zwei Messpunkten.
Registriert man die Ausbreitung der Pulswelle entlang des arteriellen
Gefäßsystems
mit zwei Sensoren, so bezeichnet die Pulswellenlatenz die Zeit,
welche die Pulswelle braucht, um von Sensor 1 bis zu Sensor 2 zu
gelangen. Da man im allgemeinen die Strecke zwischen den Sensoren
nicht kennt, verzichtet man in der Regel auf die Ermittlung der
Ausbreitungsgeschwindigkeit und belässt es bei der Pulswellenlatenz.
Um den Messaufwand zu vereinfachen, nimmt man für Sensor 1 oft das EKG-Signal.
Der zweite Sensor ist z.B. eine photoplethysmographische Messanordnung,
bestehend aus einem Sender und einem Empfänger von Licht einer geeigneter
Wellenlänge,
wodurch Veränderungen
des Blutvolumens in der Haut entweder mittels Transmission oder
mittels Reflexion bestimmt werden können.
Da
die mechanische Herzaktion eng an das EKG gekoppelt ist, kann man
den Zeitpunkt des Blutauswurfs und damit dem Beginn der Pulswelle
näherungsweise
mit dem Auftreten der R-Zacke im EKG gleichsetzen. 2 zeigt einen typischen Kurvenverlauf,
wie er von einer Messanordnung zur Gewinnung von Herzratenvariabilität (EKG-Signal 201;
R-Zacke 203) und Pulswellenlatenz 204 (Pulswellensignal 202;
Beginn der peripheren Pulswelle 205) registriert wird.
Man erhält
auf diese Art eine brauchbare Abschätzung der Pulswellenlatenz,
die einen Rückschluss
auf Richtung und ungefähre
Größe der Blutdruckänderung
erlaubt. Aus zahlreichen Untersuchungen ist bekannt, dass die nach
dem genannten Verfahren berechnete Pulswellenlatenz gut mit dem systolischen
Blutdruck korreliert. Eine präzise
Angabe des systolischen und diastolischen Blutdrucks ist allerdings
nicht möglich.
WO
00/51677 erwähnt
zwar das Verfahren der Pulswellenlatenz-Messung (dort PTT genannt
für „Pulse
Transit Time") in
Zusammenhang mit Störungen
der vegetativen Balance, allerdings in einem gänzlich anderen Zusammenhang:
Die WO 00/51677 zielt grundsätzlich
auf die Eigenschaft verschiedener Organsysteme zur Oszillation ab,
in der Annahme, dass das Erreichen von Oszillation für den Organismus
günstig
sei. Es geht vordringlich um das Erreichen bestimmter Oszillationsmuster
und das Synchronisieren der Muster von verschiedenen Organsystemen.
Die Pulswellenlatenz wird dort als Maß für den Zustand der Blutgefäßmuskulatur
angesehen. Dies ist nur bedingt richtig, weil die Pulswellenlatenz
in erster Linie mit dem Blutdruck korreliert und nicht mit der aktuellen
Kontraktion der Blutgefäße. Oft gehen beide, Blutdruck und Kontraktion der Gefäßmuskulatur,
Hand in Hand. Dies ist aber keineswegs immer der Fall. Gerade in
Ruhe, im entspannten Zustand, überwiegt
ja der parasympathische Einfluss, wogegen der Sympathikus weitestgehend
inaktiv ist. Der Parasympathikus innerviert allerdings die Blutgefäßmuskulatur
gar nicht. Diese werden ausschließlich von sympathischen Nervensystem
gesteuert. Deshalb sind die in Ruhe gut messbaren Schwankungen der
Pulswellenlatenz die Folge der Blutdruckänderungen im Rhythmus der Atmung. In
der WO 00/51677 wird zwar die Registrierung der Pulswellenlatenz
(PTT) angesprochen, allerdings ausschließlich um festzustellen, welcher
Ast des autonomen Nervensystems zu der Leistung in einem bestimmten
Frequenzbereich beiträgt.
Aus der Pulswellenlatenz selbst werden im genannten Patent keine
Rückschlüsse auf
den Zustand der vegetativen Balance gezogen.
Erfindungsgemäß wird die
Pulswellenlatenz als Maß für den aktuellen
Blutdruck in den physiologisch korrekten Kontext gestellt, und durch
Kombination mit der Herzratenvariabilität ein zuverlässiges Verfahren
zum Bestimmen der vegetativen Balance angegeben.
Eigene
Studien bestätigen
die zuverlässige Bestimmung
der vegetativen Balance durch Verknüpfung von Herzratenvariabilität und Pulswellenlatenz.
So zeigt 1 den Verlauf
von Herzratenvariabilität 101 (oberes
Bild), Pulswellenlatenz 102 (mittleres Bild) und subjektiv
empfundener Stressbelastung 103 (unteres Bild) beim Wechsel
von Entspannung zu Stress und wieder zurück in einen entspannten Zustand.
Die Herzratenvariabilität
und die Pulswellenlatenz in der entspannten Ausgangssituation wurden
als 100 % gesetzt, Veränderungen
im weiteren Verlauf wurden als relativer Wert in Prozent ausgedrückt. Dargestellt
ist der Verlauf von Mittelwert (fett) und Standardabweichung. Erfindungsgemäß sind dabei
die in der klinischen Praxis der vegetativen Diagnostik üblichen
Parameter zum Beschreiben der Herzratenvariabilität und der
Pulswellenlatenz bevorzugt. Besonders bevorzugt als Parameter für die Herzratenvariabilität sind z.B.
Standardabweichung, Variationskoeffizient, oder RMSSD (root mean square
of successive differences), da diese einfach zu berechnen und leicht
zu verwenden sind. Es ist deshalb erfindungsgemäß nicht notwendig, auf die komplexeren
Parameter der Frequenzanalyse zurückzugreifen, obwohl frequenzanalytische
Methoden grundsätzlich
ebenso verwendet werden können.
Anders ausgedrückt
ermöglicht
es die Erfindung, ohne die komplexeren Parameter der Frequenzanalyse
auszukommen. Die Pulswellenlatenz wird üblicherweise als Zeit im Millisekunden
ausgedrückt, ein
dem Blutdruckverlauf proportionales Maß ist der Kehrwert der Pulswellenlatenz,
multipliziert mit einer Konstante k.
Die
Veränderungen
der Herzratenvariabilität und
der Pulswellenlatenz können
für jeden
Menschen und in jeder Belastungssituation unterschiedlich sein.
Aus diesem Grund ist erfindungsgemäß die Verwendung eines Eichverfahrens
zur Bestimmung der individuellen vegetativen Reaktionsbreite bevorzugt.
Dafür bevorzugt
sind beispielsweise die klassischen neurologischen Testverfahren
zur klinischen Diagnostik vegetativer Störungen wie Ewing-Test, Valsalva-Manöver und
tiefe Atmung (respiratorische Sinusarrhythmie). Erfindungsgemäß wird ein
solches Testverfahren automatisiert durchgeführt und für die Zielparameter der Herzratenvariabilität und der Pulswellenlatenz
automatisch ausgewertet. Unter Berücksichtigung der Eichung wird
nun sowohl auf die aktuellen Messwerte der Herzratenvariabilität, als auch
auf die aktuellen Messwerte der Pulswellenlatenz eine Transformationsfunktion
T angewandt. Durch die Transformationsfunktion T kann nun für jeden
Zeitpunkt t eindeutig bestimmt werden, wo die Parameter der Herzratenvariabilität (HRV)
und Pulswellenlatenz innerhalb der verfügbaren vegetativen Reaktionsbreite
einzuordnen sind. HRVtrans(t) = T(HRVgemessen(t)) (1)HRVtrans(t): transformierter HRV-Parameter zum
Zeitpunkt t, bezeichnet die Lage innerhalb des vegetativen Reaktionsraums
T:
Transformationsfunktion
HRVgemessen(t):
aktuell bestimmter HRV-Parameter zum Zeitpunkt t
Bevorzugt
wird folgende Transformationsfunktion auf die Herzratenvariabilität angewandt: HRVtrans(t)
= ((HRVgemessen(t)-HRVEichungmin)/(HRVEichungmax-HRVEichungmin) (2)HRVtrans(t): transformierter HRV-Parameter zum
Zeitpunkt t; bezeichnet die Lage innerhalb des vegetativen Reaktionsraums
HRVgemessen(t): aktuell bestimmter HRV-Parameter zum
Zeitpunkt t
HRVEichungmin Minimalwert
der HRV aus der Eichung
HRVEichungmax Maximalwert
der HRV aus der Eichung
Analog
dazu wird die Pulswellenlatenz (PWL) transformiert: PWLtrans(t)
= T(PWLgemessen(t)) (3)PWLtrans(t): transformierter PWL-Parameter zum
Zeitpunkt t; bezeichnet die Lage innerhalb des vegetativen Reaktionsraums
T:
Transformationsfunktion
PWLgemessen(t):
aktuell bestimmter Pulswellenlatenz-Parameter zum Zeitpunkt t
Eine
bevorzugte Transformationsfunktion für die Pulswellenlatenz analog
zu (2) ist: PWLtrans(t) = ((PWLgemessen(t)-PWLEichungmin)/(PWLEichungmax-PWLEichungmin) (4)PWLtrans(t): transformierter Pulswellenlatenz-Parameter
zum Zeitpunkt t; bezeichnet die Lage innerhalb des vegetativen Reaktionsraums
PWLgemessen(t): aktuell bestimmter Pulswellenlatenz-Parameter
zum Zeitpunkt t
PWLEichungmin Minimalwert
der Pulswellenlatenz aus der Eichung
PWLEichungmax Maximalwert
der Pulswellenlatenz aus der Eichung
Erfindungsgemäß wird.
die bestimmte vegetative Balance audiovisuell dargestellt, um so
der getesteten Person ein Feedback bezüglich der gegenwärtigen Situation
zu geben.
Für die audiovisuelle
Darstellung der aktuellen vegetativen Balance ist eine lineare Darstellung möglich, doch
verursachen bei dieser Darstellungsform Veränderungen im normalen, wünschenswerten Bereich
der vegetativen Balance genauso große Änderungen in der Darstellung,
wie Veränderungen
im abnormalen Bereich. Mehr bevorzugt ist daher eine Darstellung,
die Fluktuationen im Normbereich stärker unterdrückt als
Schwankungen im abnormalen Bereich, bzw. der Wechsel von abnormal
zu normal und umgekehrt. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch Anwendung
einer Abbildungsfunktion A auf die transformierten Parameter von
Herzratenvariabilität und
Pulswellenlatenz. HRVabb(t) = A(HRVtrans(t)) (5)HRVabb(t): HRV-Parameter zum Zeitpunkt t; bezeichnet
eine virtuelle Lage innerhalb eines vegetativen Reaktionsraums mit
Betonung von Veränderungen im
abnormalen Bereich
A: Abbildungsfunktion
HRVtrans(t):
transformierter HRV-Parameter zum Zeitpunkt t
Eine
bevorzugte Abbildungsfunktion ist: HRVabb(t) = 1-e(HRVtrans(t)·k) (6)HRVabb(t): HRV-Parameter zum Zeitpunkt t; bezeichnet
eine virtuelle Lage innerhalb eines vegetativen Reaktionsraums mit
Betonung von Veränderungen im
abnormalen Bereich
HRVtrans(t): transformierter
HRV-Parameter zum Zeitpunkt t
k: Konstante
Analog
dazu wird die Abbildungsfunktion auch auf die Parameter der Pulswellenlatenz
angewendet: PWLabb(t) = A(PWLtrans(t)) (7)PWLabb(t): Pulswellenlatenz-Parameter zum Zeitpunkt
t; bezeichnet eine virtuelle Lage innerhalb eines vegetativen Reaktionsraums
mit Betonung von Veränderungen
im abnormalen Bereich
A: Abbildungsfunktion
PWLtrans(t): transformierter Pulswellenlatenz-Parameter
zum Zeitpunkt t
Eine
bevorzugte Abbildungsfunktion hierfür ist wiederum: PWLabb(t)
= 1-e(PWLtrans(t)·k) (8)PWLabb(t): Pulswellenlatenz-Parameter zum Zeitpunkt
t; bezeichnet eine virtuelle Lage innerhalb eines vegetativen Reaktionsraums
mit Betonung von Veränderungen
im abnormalen Bereich
PWLtrans(t):
transformierter Pulswellenlatenz-Parameter zum Zeitpunkt t
k:
Konstante
Aus
den Parametern der Herzratenvariabilität und der Pulswellenlatenz
nach Gleichung (5) und (7) wird mittels der Funktion G eine Größe H der
vegetativen Balance errechnet. H(t) := G(HRVabb(t);PWLabb(t)) (9)H(t):
Maß für die vegetative
Balance zum Zeitpunkt (t)
G: Funktion G generiert aus Herzratenvariabilität und Pulswellenlatenz
die beschreibende Größe der vegetativen
Balance
HRVabb(t) siehe Gleichung 5
PWLabb(t) siehe Gleichung 7
Eine
bevorzugte Funktion G ist in Gleichung (10) gezeigt. H(t) := a1·HRVabb(t) + b1·PWLabb(t) (10)H(t):
Maß für die vegetative
Balance zum Zeitpunkt (t)
HRVabb(t)
siehe Gleichung 5
PWLabb(t) siehe Gleichung
7
a1: Gewichtung der Herzratenvariabilität-Parameter
b1: Gewichtung der Pulswellenlatenz-Parameter
Die
Größe H(t)
wird nun in bevorzugter Ausführungsform
in geeigneter audiovisueller Form dem Benutzer zur Ansicht gebracht.
Beispielsweise kann die Größe H(t)
als Winkelgeschwindigkeit einer drehenden Kugel auf einem Computerbildschirm
umgesetzt werden. Ist die vegetative Balance in der Norm, dreht
sich die Kugel langsam, beziehungsweise ruht. Mit zunehmender Abweichung
von der Norm dreht sich die Kugel immer schneller.
Die
Funktion G aus Gleichung 9 wird in einer weiter bevorzugten Ausführungsform
durch eine Schar von Funktionen G1-n ersetzt,
so dass sich eine Schar von Maßzahlen
H1-n ergibt. H1-n(t) := G1-n(HRVabb(t);PWLabb(t)) (11) H1-n(t): Maß für die vegetative Balance zum
Zeitpunkt (t)
G1-n: Funktionenschar
G1-n generiert aus Herzratenvariabilität und Pulswellenlatenz
die beschreibende Größen H1-n der vegetativen Balance
HRVabb(t) siehe Gleichung 5
PWLabb(t) siehe Gleichung 7
Durch
geeignete, mehrkanalige audiovisuelle Darstellung der resultierenden
Größen H1-n wird bevorzugt der Status und der Verlauf
der vegetativen Balance umfassender dargestellt, als es mit einer einzelnen
Größe H möglich wäre. So lässt sich
beispielweise durch eine Funktion G1 in
einer Größe H1 mehr die Herzratenvariabilität-Komponente und durch
eine Funktion G2 in einer Größe H2 mehr die Pulswellenlatenz-Komponente betonen.
Ordnet man nun H1 z.B. die Winkelgeschwindigkeit
um die vertikale Achse und H2 z.B. die Winkelgeschwindigkeit um
eine horizontale Achse zu, erhält
man ein Bewegungsmuster, dem man sowohl den Gesamtstatus der vegetativen
Balance, als auch einen Hinweis auf den Ort der Störung, nämlich entweder
im Bereich der Herzfrequenz- oder Blutdruckregulation entnehmen
kann.
Durch
die beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren der Erfindung wird
ein präzises
und leistungsfähiges
System zur Messung und Beeinflussung der vegetativen Balance zur
Verfügung
gestellt.
Die
Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
1 den Verlauf von Herzratenvariabilität, Pulswellenlatenz
und subjektiv empfundener Stressbelastung beim Wechsel von Entspannung
zu Stress und zurück
in einen entspannten Zustand;
2 einen typischen Kurvenverlauf
von EKG und Pulswellensignal; und
3 eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist eine Einrichtung 301 zur Aufnahme des EKGs, sowie eine
weitere Einrichtung 302 zur Aufnahme des peripheren Pulswellensignals,
entsprechende Sensoren für
das EKG (Sensoren 308) und das Pulswellensignal (Sensor 307),
einen A/D-Wandler 303, dem die Signale des aufgenommenen
EKG und des Pulswellensignals zugeführt werden, und eine Schnittstelle 304 auf. Über die
Schnittstelle 304 ist eine Datenverarbeitungseinheit 305 angebunden,
welche die gemessenen Biosignale in eine oder mehrere Größen der
vegetativen Balance umsetzt. Über
eine audiovisuelle Ausgabe 306 erfolgt eine Ausgabe der
aktuell ermittelten Größen im Sinne
eines Biofeedbacks.
Vorzugsweise
sind die Messaufnahmeeinrichtungen 301 und 302 für EKG und
Pulswelle sowie der A/D-Wandler in einem gemeinsamen Gehäuse 309 untergebracht.
Die Sensoren 307 (beispielsweise photoplethysmographischer
Messsensor) und 308 für
Pulswelle und EKG sind an der Gehäuseaußenseite angebracht oder in
entsprechenden Öffnungen des
Gehäuses
angeordnet. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist der Nutzer in
der Lage, mit beiden Händen
das Gehäuse
zu fassen und dabei die Finger an die entsprechenden Sensoren zu
legen bzw. diese zu berühren,
so, dass EKG und Pulswellensignal über einen oder mehrere Finger
jeder Hand erfassbar sind. Die erfassten Signale werden A/D-gewandelt und über die
Schnittstelle der Datenverarbeitungseinheit 305 zur Verarbeitung
zugeführt.
In der Datenverarbeitungseinheit werden die gemessenen Parameter
miteinander verknüpft
und anschließend
mittels der Ausgabeeinheit 306 zur Ansicht gebracht. Auf
diese Weise kann das Gehäuse 309 als
mobile Einheit losgelöst
von der Datenverarbeitungseinheit 305 transportiert und
individuell eingesetzt werden. Beispielsweise werden die erfassten
Daten telemetrisch an die Datenverarbeitungseinheit 305 weitergegeben.
In einer alternativen Ausführungsform
sind die Einrichtungen zur Datenerfassung 301, 302, 303, 304, 307 und 308 zusammen
mit der Datenverarbeitungseinheit 305 und der Ausgabeeinheit 306 in
einem gemeinsamen Gehäuse
untergebracht, die vorzugsweise tragbar ist, wie beispielsweise
einem Pocket-PC oder einem Mobiltelefon.
Die
Ausgabeeinheit dient dazu, dem Nutzer ein Biofeedback über die
gegenwärtige
Situation zu geben. Dies kann über
Ton und/oder Bild geschehen. Bevorzugt ist dabei die Darstellung
mittels einer Kugel, deren Winkelgeschwindigkeiten abhängig von den
erfassten Parametern variieren, wie oben bereits erläutert.
Der
Sensor 307 zur Registrierung der peripheren Pulswelle in
der gezeigten bevorzugten Ausführungsform
arbeitet nach dem photoplethysmographischen Reflexionsverfahren
mit einem Lichtsender einer Wellenlänge zwischen 700 und 1200 nm
und ist mit einem in diesem Wellenlängenbereich empfindlichen Lichtempfänger ausgeführt.
Alternativ
zu den im Gehäuse 309 vorgesehenen
Sensoren sind der Sensor zur Registrierung des EKGs und/oder der
Sensor zur Registrierung der peripheren Pulswelle an anderen Körperstellen
als den Händen
angebracht, beispielsweise am Brustkorb oder den Armen (EKG), oder
am Ohr (Pulswelle).
Weiter
bevorzugt ist zusätzlich
ein weiterer Sensor zum Bestimmen des Hautleitwiderstandes vorgesehen.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird das erfindungsgemäße Verfahren
bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Behandlung von Bluthochdruck und vegetativen Funktionsstörungen wie z.B.
der diabetischen autonomen Neuropathie verwendet.