Cuff sphygmomanometry: Theoretical analyses for determining differences between diastolic and systolic arterial pressures and the corresponding cuff pressures in terms of quantities that can be measured on line

Abstract

In conventional cuff sphygmomanometry the operator monitors the cuff pressure at the onset of the appearance and muffling of Korotkoff sounds, and associates them with the desired brachial arterial systolic and diastolic pressures. Based on stability analyses of the brachial arterial-cuff system, the differences between these monitored cuff pressures or the auscultatory pressures and the actual brachial arterial pressures have been shown to be functions of the geometrical, material and vibratory parameters of the brachial artery. This information delineates the importance of knowing these differences, for obtaining accurate measures of the brachial arterial pressures. Hence, in order to facilitate and provide the basis for the calculation of these differences in an online arrangement which can be used clinically, in this paper we express the modulus of elasticity of the tube material in terms of the velocities of pulse propagation in circular-cylindrical and biconcave-cylindrical tubes, at systole and diastole; the pulse velocity is in turn expressed in terms of quantities which can be measured online, namely the cuff width and the dominant frequency f of the disturbance, and hence of the Korotkoff sounds. We have further invoked experimental observations obtained by others during the laboratory simulation of Korotkoff sounds to delineate the values of the geometrical parameters of the brachial artery-cuff system and finally to obtain expressions for the differences between the auscultatory and direct brachial arterial pressures in terms of the measurable cuff width and the dominant frequency of the Korotkoff sounds; the paper hence concerns theoretical analyses for obtaining the actual systolic and diastolic brachial arterial pressures in terms of quantities that can be measured online.

Sommaire

Dans la sphygmomanométrie habituelle, avec brassard l'opérateur relève la pression brassard dès l'apparition et l'assourdissement des sons de Korotkoff et les associe aux pressions brachiales artériennes systoliques et diastoliques désirées. A partir d'analyses de stabilité du système brachialartérien au brassard. Les différences entre ces pressions du brassard contrôlées ou les pressions auscultatoires, et les pressions brachiales artériennes réelles se sont révélés être fonction des paramètres géométriques, matériels et vibratoires de l'artère brachiale. Ces renseignements soulignent l'importance de connaître ces différences pour obtenir des mesures précises des pressions artériennes brachiales. De ce fait, pour faciliter les calculs de ces différences et leur donner une base dans un agencement direct, utilisable cliniquement, l'auteur exprime le module d'élasticité du matériau constitutif du tube en vitesses de propagation d'impulsions dans des tubes cylindriques circulaires et dans des tubes cylindriques biconcaves, à la systole et à la diastole. La vitesse des impulsions est elle-même exprimée en quantités pouvant être mesurées directement, notamment la largeur du brassard et la fréquence dominantef de la perturbation et, de ce fait, les sons de Korotkoff. Nous avons en outre fait appel aux observations expérimentales obtenues par d'autres chercheurs, au cours de la simulation en laboratoire des sons de Korotkoff pour décrire les valeurs des paramètres géométriques du système à brassard d'artère brachiale et, enfine, pour obtenir des expressions des différences entre les pressions artériennes brachiales auscultatoires et directes sous forme de largeur de brassard mesurable et de la fréquence dominante des sons de Korotkoff; de ce fait, l'article est rélatif à des analyses théoriques servant à obtenir les pressions artériennes brachiales systoliques et diastoliques réelles sous forme de valeurs mesurables directement.

Zusammenfassung

Bei der konventionellen Blutdruckmessung am Handgelenk überwacht derjenige, der das Meßgerät bedient, den Blutdruck am Handgelenk zu Beginn des Auftretens und beim Abklingen der Korotkoffschen Töne und bringt sie mit dem gewünschten systolischen und diastolischen Druck der Armarterie in Verbindung. Durch die Stabilitätsanalyse des Armarterien-/Handgelenksystems hat es sich gezeigt, daß die Unterschiede zwischen diesen überwachten Handgelenkdrücken oder den auskultatorischen Drücken und den eigentlichen Drücken der Armarterie Funktionen von geometrischen, Material- und Schwingungsparametern der Armarterie sind. Diese Angaben unterstreichen die Bedeutung, die der Kenntnis dieser Unterschiede zukommt, um genaue Messungen des Drucks der Armarterie zu erhalten. Um daher eine Grundlage für die Berechnung dieser Unterschiede bei einer direktgekoppelten Anordnung zu schaffen, die ikinisch eingesetzt werden kann, drücken wir in diesem Artikel den Elastizitätsmodul des Tubenmaterials in der Geschwindigkeit der Pulsübertragung in runden zylindrischen und in bikonkav zylindrischen Tuben bei Systole und Diastole aus. Die Pulsgeschwindigkeit wird wiederum in Mengen ausgedrückt, die sich direktgekoppelt messen lassen, nämlich der Handgelenkbreite und der dominierenden Störfrequenzf und somit der Korotkoffschen Töne. Ferner haben wir experimentelle Beobachtungen angeführt, die andere durch Laborsimulation der Korotkoffschen Töne erhielten, um die Werte der geometrischen Parameter des Armarterien-/Handgelenksystems darzustellen und um schließlich Ausdrucksmöglichkeiten für die Unterschiede zwischen dem auskultatorischen und direkten Druck der Armarterie in bezug auf die meßbare Handgelenkbreite und die dominierende Frequenz der Korotkoffschen Töne zu erhalten. Der Artikel bezieht sich daher auf die theoretische Analyse, um die eigentlichen systolischen und diastolischen Armarteriendrücke hinsichtlich Mengen zu erhalten, die direktgekoppelt gemessen werden können.