DE2046301A1

DE2046301A1 - Herzüberwachungsgerät

Info

Publication number: DE2046301A1
Application number: DE19702046301
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dietrich 8521 Bubenreuth Sukkau
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1970-09-19
Filing date: 1970-09-19
Publication date: 1972-04-20
Also published as: GB1363744A; FR2107585A5; CH543875A

Description

Herzüberwachungsgerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät für die überwachung der Herztätigkeit aus dem Elektrokardiogramm (EKO) mit Mitteln zum Unterdrücken von Störsignalen. Bei diesen Geräten wird im allgemeinen die Pulsfrequenz bzw. die Abweichung der Pulsfrequenz von vorgegebenen Grenzwerten dadurch ermittelt, dass man aus dem EKO die R-Welle erfasst und der weiteren elektrischen oder elektronischen Verarbeitung im Gerät zugrundelegt. Die R-Welle des EKG eignet sich besonders für diesen Zweck, weil sie normalerweise die grösste Amplitude im EKO besitzt. Mittel zur Unterdrückung von Störsignalen bestehen bei bekannten Geräten demzufolge in einem Amplitudendiskrimlnator, dessen Schwellwert auf die Amplitude der R-Welle abgestellt ist, so dass geringere Amplituden unterdrückt und nicht weiterverarbeitet werden.

Diese bekannten Geräte versagen aber, sobald die Störsignale Amplituden besitzen, die gleich oder grosser sind als die Amplitude der R-Welle. Solche Störsignale treten betriebsmässig z.B. dann auf, wenn der überwachte Patient gleichzeitig an einen Pacemaker angeschlossen oder wenn ihm ein solcher eingepflanzt ist. Die von Pacemakern erzeugten Impulse sind zwar im Verhältnis zur R-Welle kurz (einige Millisekunden), ihre Amplitude ist dagegen um Grössenordnungen grosser, so dass wegen übersteuerungsvorgängen auch eine Impulsverbreiterung im Verarbeitungeteil des Gerätes erfolgt.

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Man könnte daran denken, den Pacemakerimpuls frequenzmässig auszufiltern. Dies würde jedoch einen beträchtlichen technischen Aufwand erfordern, weil die Frequenzanteile der R-Welle weitgehend mit dem verbreiterten Paceraakeritnpuls Übereinstimmen. Eine Selektion ist daher sehr schwierig.

Ausgehend davon ist es Aufgabe der Erfindung, bei Geräten der eingangs genannten Art mit einfachen und sicher wirkenden Mitteln Störimpulse zu unterdrücken, insbesondere solche Störimpulse, die mit bisher bekannten Mitteln nicht und mit denkbaren Mitteln nur unter verhältnismässig grossem Aufwand zu unterdrücken sind.

Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass die Störimpulse im Verhältnis zur Dauer einer R-Welle kurz sind. Darauf aufbauend ist die gestellte Aufgabe gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass dem Eingang des Gerätes ein Schaltglled nachgesehaltet ist, welches die Weiterleitung des zu verarbeitenden Signals erst dann ermöglicht, wenn das zu verarbeitende Signal länger als eine vorgebbare Zeitdauer, vorzugsweise 12 msec, ansteht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung.

Nachfolgend wird anhand von zwei Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild,

Fig. 2 ein normales EKO sowie mittels der Schaltung nach Flg. 1 daraus erzeugte Kurvenverläufe.

Dem Eingang 1 der Schaltung wird das zu untersuchende EKO zugeführt, welchee in der Potenzierstufe 2 zur Vermeidung negativer Kurvenanteile quadriert wird. Das quadrierte EKG wird der Spannungsverglelchestufe j5 zugeführt, deren Schwellwert auf 5 % der-

Maximalamplitude, d.h. der Amplitude der R-Welle des zu unter-

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suchenden EKG, eingestellt ist. Bei Jeder SpannungsUbereinstimmung gibt die Spannungsvergleichsstufe ein Ausgangssignal ab, von denen das Jeweils erste sowohl einen Impulsgenerator 4 als auch einen Zähler 5 anstösst und von denen das Jeweils zweite den Impulsgenerator stoppt und den Zähler wieder airücksteilt. Bei Verwendung eines Multivibrators in der SpannungsvergleIchsstufe ist das erste Signal die ansteigende Flanke eines Impulses und dae zweite Signal die abfallende Flanke desselben Impulses (vgl. Kurve C von Fig. 2). Die vom Impulsgenerator 4 erzeugten Impulse werden über die Leitung 6 dem Zähler 5 zugeführt, welcher mehrere Ausgänge I, II und III besitzt, wobei am Ausgang I ein Schaltimpuls nach Eintreffen eines ersten Impulses und am Ausgang III ein Schaltimpuls beim Eintreffen des sechsten j Impulses einer vom Impulsgenerator 4 abgegebenen Impulsfolge auftritt. Der Impulsgenerator 4 und der Zähler 5 sind so aufeinander abgestimmt, dass der Schaltimpuls am Ausgang I nach 12 msec und der Schaltimpuls am Ausgang III nach 60 msec erzeugt wird. Der Ausgang I dee Zählers 5 ist über die Leitung 7 mit dem einen Eingang eines UND-Gliedes 8 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Eingang 1 der Schaltung - bzw. mit dem Schaltpunkt c nach der Spannungs Vergleiches tuf e J5 gemäss der gestrichelten Linie 9 - verbunden ist. Die dem UND-Glied 8 nachgeschaltete Auswerteelektronik 10 empfängt demzufolge ein EKG, dessen einzelne Wellen an ihrem Anfang um Jeweils 12 msec verkürzt sind, weil das UND-Glied 8 erst Jeweils 12 msec nach dem Anstehen einer Amplitude für die Weiterleitung an die Auswerteelektronik 10 ^ durchlässig wird. Auf diese Weise ist erreicht, dass Störimpulse, die kleiner sind als 12 msec, unterdrückt werden, ohne dass deshalb die Signifikanz des EKG für die Weiterverarbeitung leidet. Als Störimpuls wird also auch ein Pacemakerimpuls unterdrückt, dessen Impulsdauer bekanntlich nur einige msec beträgt. Unterdrückt werden ausserdem Störeinflüsse, die aus dem Netz kommen und sich dem EKG überlagert haben, da das Netz meistens 50 oder 60 Hz .hat und demnach die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden, darauf zurückzuführenden Ausgangssignalen der Span-

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nungsvergleichsstufe weniger als 12 msec beträgt. Der Wert von 12 msec ist ein guter Erfahrungswert j im Rahmen der Erfindung sind Jedoch andere Werte in dieeem Bereich ebenfalls sinnvoll.-» Die Wahl der günstigsten Zeitdauer hängt von den jeweiligen Umständen ab, durch welche die zu unterdrückenden Störimpulse erzeugt werden. Wenn Pacemakerimpulse unterdrückt werden sollen, so ergibt sich die untere Grenze für die zu wählende Zeitdauer durch die Länge eines verbreiterten Pacemakerimpulses und die obere Grenze 1st durch die Minimaldauer einer R-Welle gegeben.

Beim Auaführungsbeispiel ist der Zähler 5 der in Fig. 1 dargestellten Schaltung - wie anschliessend beschrieben wird - noch für eine weitere Punktion verwendet, nämlich für die Ermittlung von ventrikulären Extraeystolen. Ventrikuläre Extrasystolen machen sich dadurch bemerkbar, dass die von der EKG-Kurve umschriebene, über und unter dem Null-Linien-Potential liegende Pläche gegenüber normalen Herzaktionen vergrössert 1st.

Die Auswerteelektronik 10 hat mehrere Ausgänge 11, von denen einer zum Schaltglied 12 führt, welches beim Auftreten einer R-Welle, die durch die Auswerteelektronik 10 erfasst wird, einen Schaltvorgang für 100 msec aufrechterhält, welcher in Fprm eines durch einen Multivibrator erzeugten 100 msec-Impulses auf das UND-Glied 1} gegeben wird, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang III des Zählers 5 verbunden ist. (An diesem Ausgang III liegt ein Auegangssignal, wenn eine Welle des EKG eine Dauer von mehr als 60 msec hat.) Am Ausgang 14 der Schaltung wird also nur dann ein Signal abgegeben, wenn gleichzeitig der 100 msec-Impuls des Sohaltgliedes 12 und das 60 msec-Ausgangssignal des Zählere 5 vorliegt. Das Auftreten eines Signals am Ausgang 14 gibt an, dass im Kammeranfangskomplex eine R-Welle festgestellt wurde, deren Dauer die Zeitspanne von 60 msec überschritten hat, was als Kriterium für das Vorliegen einer ventrikulären Extraeystole benutzt ist. <.,

In Fig. 2 ist mit A ein normales EKG bezeichnet. Nach Quadrierung in der Stufe 2 hat das EKG die Form gemäss Kurvenzug B

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venzug

(bei geändertem Amplitudenmaßstab).Die Spitze der R-Welle im Kurhat den Amplitudenwert 100 %. Der Schwellwert der Spannungsvergleichsstufe 3 ist auf 5 % dieses Amplitudenwertes eingestellt, wie duroh die 5 % Angabe bei B angedeutet ist. Die Spannungs-Vergleichestufe gibt al^so Jeweils an den mit dicken Punkten markierten Stellen ein Ausgangssignal ab, das von einem Multivibrator in den Impulskurvenzug C umgesetzt werden kann.

Die von der Spannungsvergleichsstufe erzeugten Impulse können aber auch einem Sägezahngenerator zugeführt werden, welcher dann die Kurve C* liefern wird.

Während der Dauer der Impulse gemäss Kurve C liefert der Impulsgenerator 4 alle zwölf Millisekunden einen Impuls. Das Starten des Impulsgenerators kann mit der positiven Flanke der Impulse von Fig. 2, Kurve C erfolgen und das Stoppen des Impulsgenerators mit der negativen Flanke desselben Impulses. In gleicher Weise kann der Zähler 5 gestartet und wieder zurückgestellt werden. Der den Kurvenzug C' liefernde Sägezahngenerator kann anstelle des Impulsgenerators und des Zählers benutzt werden; er muss Jedoch mit einer SpannungsVergleichestufe zusammenarbeiten, welche einen Schaltimpuls an das UND-Glied IJ abgibt, so bald der Sägezahn eine Amplitude erreicht hat, die mit dem Schwellwert dieses SpannungsvergleIchsgliedes übereinstimmt. Die Anstiegssteilheit der Sägezahnkurve und der Sohwellwert des Spannungsvergleichegliedes sind dabei so einzustellen, dass Spannungsgleichheit 60 msec nach dem Starten des Sägezahngenerators herrscht. Der Sohwellwert 1st In Kurve C¹ durch die Linie 15 angedeutet.

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Claims

Pa ten tans prü o he

Iy Gerät für die überwachung der Herztätigkeit aus dem EKO mit Mitteln zum Unterdrücken von Störsignalen, dadurch gekennzeichnet, dass dem Eingang des Gerätes ein Sohaltglied naohgesehaltet ist, welches die Weiterleitung des zu verarbeitenden Signals erst dann ermöglioht, wenn das zu verarbeitende Signal länger als eine vorgebbare Zeltdauer, vorzugsweise 12 msec, ansteht.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schaltglied ein UND-Glied verwendet ist.
2· Qerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Spannungsvergleichsstufe, welche bei Spannungegleichheit der EKG-Kurve mit einem eingestellten Schwellwert, der vorzugsweise 5 % der R-Wellen-Amplitude beträgt, Jeweils ein Au&gangsalgnal zum Starten und Beenden eines zeitabhängigen Vorganges auslöst.
4. Gerät nach Anspruch 3, cmdurch gekennzeichnet« dass der zeitabhängige Vorgang durch einen Sägezahngenerator realisiert ist, welcher bei einem ersten Ausgangssignal der Spannungsverglelohsstufe gestartet und beim darauffolgenden Ausgangssignal gestoppt wird.
5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitabhängige Vorgang durch einen Impulsgenerator und einen Zähler realisiert 1st, welche bei einem ersten Ausgangssignal der Spannung«verglelchsstufe gestartet und beim darauffolgenden Ausgangssignal gestoppt bzw. zurückgestellt werden.
6. Gerät nach Anspruch 3>, 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsvergleichsstufe ein Multivibrator nachgeschaltet 1st, der beim ersten Auegangeslgnal aus dem stabilen Zustand und beim darauffolgendem Auegangssignal der Spannungsvergleich»

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stufe wieder in den stabilen Zustand zurückkippt und dass der zeitabhängige Vorgang durch die positive bzw. negative Flanke des vom WuItivibrator erzeugten Impulses gestartet bzw. gestoppt wird.
7. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sägezahngenerator eine SpannungsVergleichestufe zugeordnet ist» deren Schwellwert so gewählt ist, dass er bei gegebener Steilheit des Sägezahnes nach der vorgegebenen Zeitdauer von vorzugsweise 12 msec vom Sägezahn erreicht wird.
8.Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet» dass die Impulsfrequenz des Impulsgenerators und der Zähler derart ein- | gestellt sind, dass der Zähler nach der vorgegebenen Zeitdauer von vorzugsweise 12 msec einen Schaltimpuls an das Schaltglied im Sinne der Weiterleitung des zu verarbeitenden Signales (EKG) abgibt.
9. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Sägezahngenerator naohgeschaltete SpannungsVergleichsstufe bei Spannungsgleichheit zwlsohen eingestelltem Schwellwert und Sägezahnspannung einen Schaltimpuls an das Schaltglied im Sinne der Weiterleitung des zu verarbeitenden Signales (EKO) abgibt.
10. Gerät nach Anspruoh 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgenerator so eingestellt ist, dass er jeweils nach Ablauf " der vorgegebenen Zeitdauer, vorzugsweise 12 mseo, einen Impuls abgibt und der Zähler bei Eintreffen eines Impulses seinen Schaltimpuls abgibt.
11. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgenerator so eingestellt ist, dass er innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer eine Vielzahl von Impulsen abgibt und der Zähler nach Eingang dieser Vielzahl von Impulsen sein Ausgangssignal abgibt.

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12. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung ventrikulärer Extrasystolen aus dem EKO die Zeitdauer mindestens der dem Kammeranfangskomplex (QRS-Wellen) zugeordneten Teite des EKG ermittelt und bei überschreiten vorgebbarer Zeitgrenzwerte im Kammeranfangskomplex ein Schaltsigna,! für die Erfassung der ventrikulären Extraystolen ausgelöst wird.

Ο. Gerät naoh Anspruch 5 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Überschreitens der vorgebbaren Zeitgrenzwerte der Impulsgenerator und Zähler benutzt sind, welche derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Zähler nach Ablauf der Zeltgrenzwerte ein AusgangsSignal zur Anzeige einer ventrikulären Extrasystole abgibt.

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