DE3131042A1 - ARRANGEMENT AND METHOD FOR DETECTING CENTRAL RHYTHM KILLING - Google Patents
ARRANGEMENT AND METHOD FOR DETECTING CENTRAL RHYTHM KILLINGInfo
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Description
25 301 -die 5. August 198125 301 - the August 5, 1981
Mieczyslaw Mirowski,Mieczyslaw Mirowski,
Owings MiIIs7 Maryland (USA)Owings MiIIs 7 Maryland (USA)
Anordnung und Verfahren zu» Erfassen von HerzrhythmusstörungenArrangement and procedure for »recording cardiac arrhythmias
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Erfassen von Herzrhythmusstörungen, insbesondere eine verbesserte Anordnung und ein verbessertes Verfahren zur Defibrillation eines Patienten während eines lebensbedrohenden Herzflimmerns.The invention relates to an arrangement and a method for detecting cardiac arrhythmias, especially a improved arrangement and method for defibrillation of a patient during a life threatening Fibrillation.
In den letzten Jahren sind beträchtliche Fortschritte bei der Entwicklung von Defibrillationstechniken erzielt worden, die bei verschiedenen Krankheitszuständen oder Arrhythmien des Herzens wirksam eingesetzt werden können. Frühere Arbeiten haben zur Entwicklung eines ständig einsatzbereiten, elektronischen Defibrillator geführt, der beim Erfassen einer HerzrhythmusStörung über mit dem Herz verbundeneIn the last few years there have been considerable advances in The development of defibrillation techniques has been achieved in various disease states or arrhythmias of the heart can be used effectively. Previous work has led to the development of a constantly operational, electronic defibrillator that detects a heart rhythm disorder connected to the heart
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Elektroden so viel Energie abgab, daß das Herz depolarisiert und der normale Herzrhythmus wiederhergestellt wurde. Beispiele derartiger ständig einsatzbereiter elektronischer Defibrillatoren sind in den US-Patentschriften 3 614'954 (später Re 27 652) und 3 164 955 (später Re 27 757) des Anmelders angegeben.Electrodes released so much energy that the heart depolarized and normal heart rhythm has been restored. Examples of such always-ready electronic ones Defibrillators are disclosed in U.S. Patents 3,614,954 (later Re 27 652) and 3 164 955 (later Re 27 757) des Specified by the applicant.
Für die Kammerdefibrillation und für andere Behandlungsverfahren sind ferner implantierbare Elektroden entwickelt worden. In derartigen Verfahren, die beispielsweise in der US-PS 4 030 509 (Heilman und Mitarbeiter) angegeben sind, wird an die äußere intraperikardiale oder extraperikardiale Fläche des Herzens eine Spitzenelektrode angesetzt, die mit einer Basiselektrode zusammenwirkt, die entweder ähnlich ausgebildet sein oder aus einem intravaskulären Katheter bestehen kann. Bei derartigen bekannten Elektrodenanordnungen, wie sie in der US-PS 4 030 509 angegeben sind, kann man entweder der Basis- und/oder der Spitzenelektrode unabhängige Herzschrittmacherelemente zuordnen.For ventricular defibrillation and other treatment procedures implantable electrodes have also been developed. In such processes, for example, in US Pat 4,030,509 (Heilman et al.) Is given to the external intrapericardial or extrapericardial surface of the heart, a tip electrode is attached, which interacts with a base electrode, which is either formed similarly or consist of an intravascular catheter. In such known electrode arrangements, such as As indicated in US Pat. No. 4,030,509, pacemaker elements independent of either the base and / or tip electrodes can be used assign.
Es sind ferner Verfahren entwickelt worden, mit denen die Herztätigkeit überwacht werden soll, damit eine Anzeige erhalten wird, wann eine Defibrillation oder Kardioversion erforderlich ist. Dabei wird ein Kammerflimmern unter Anwendung einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion erfaßt. Ein derartiges unter Anwendung einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion durchgeführtes Verfahren ist in der US-PS 4 184 494 und der US-PS 4 202 340 (Langner und Mitarbeiter) angegeben.Methods have also been developed to monitor cardiac activity for an indication when defibrillation or cardioversion is required. Ventricular fibrillation is used detected by a probability density function. One such method performed using a probability density function is shown in US Pat. No. 4,184,494 and U.S. Patent No. 4,220,340 to Langner et al.
Nach dem zuletzt angegebenen Verfahren wird ein Herzflimmern angezeigt, wenn die Kriterien der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion erfüllt sind. Neuere Erfahrungen haben jedoch gezeigt,According to the last procedure given, a fibrillation is indicated if the criteria of the probability density function are fulfilled. However, recent experience has shown
daß bei einem oder mehreren besonders abnormalen UKGs der bekannte Detektor, der unter Anwendung der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion arbeitet, bei nicht optimaler Einstellung nicht nur auf ein tatsächliches Kammerflimmern, sondern auch auf manche Formen von mehr oder weniger starker Tachykardie anspricht, besonders bei Kammerleitungsstörungen. Bei einer starken Tachykardie ist diese Ansprache zulässig, weil eine starke Tachykardie tödlich sein kann, wenn die Herzfrequenz so hoch ist, daß nicht mehr genügend Blut gepumpt wird. Dagegen ist eine Ansprache des Detektors bei einer schwachen, nicht lebensbedrohenden Tachykardie problematisch. Daher ist erkannt worden, daß eine Anordnung und ein Verfahren benötigt werden, mit denen zwischen einem Kammerflimmern und einer starken Tachykardie einerseits und einer schwachen Tachykardie andererseits unterschieden werden kann.that with one or more particularly abnormal UKGs the known detector using the probability density function works, if the setting is not optimal, not only on actual ventricular fibrillation, but also responds to some forms of more or less severe tachycardia, especially ventricular conduction disorders. At a Severe tachycardia is allowed to address this because severe tachycardia can be fatal if the heart rate increases is so high that not enough blood is being pumped. On the other hand, the detector should respond to a weak, non-life threatening tachycardia problematic. Therefore, it has been recognized that there is a need for an arrangement and a method with those between a ventricular fibrillation and a strong tachycardia on the one hand and a weak tachycardia on the one hand on the other hand can be distinguished.
Eine Zeit lang wurden unter Anwendung der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion arbeitende Einrichtungen verwendet, die nur auf ein Kammerflimmern ansprechen. Zu diesem Zweck wurden die Entscheidungsgrenzen des Detektors für die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion so eingestellt, daß der Detektor nur bei einem lebensbedrohenden Kammerflimmern ansprach. Es wurde aber bald erkannt, daß auch bei einer starken Tachykardie eine Behandlung zweckmäßig sein kann, beispielsweise wenn die Herzfrequenz über einem Schwellenwert von z. B. 200 Schlagen pro Minute liegt. Zu diesem Zweck hat man zunächst nur die Kriterien für die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion so eingestellt, daß der Detektor bei dem genannten Schwellenwert ansprach.For a time, devices operating using the probability density function were used that only respond to ventricular fibrillation. For this purpose, the decision limits of the detector for the probability density function set so that the detector only responded in the case of life-threatening ventricular fibrillation. It was but soon realized that treatment can be useful even with severe tachycardia, for example when the heart rate above a threshold of e.g. B. 200 beats per minute. To this end, one has to begin with only the criteria for the probability density function adjusted so that the detector responded at the threshold value mentioned.
Es wurde aber bald erkannt, daß bei einem Detektor mit weniger strengen Entscheidungskriterien das Problem auftritt, daß der Detektor für die WahrscheinlichkeitsdichtefunktionHowever, it was soon recognized that the problem arises with a detector with less strict decision-making criteria that the detector for the probability density function
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auf manche selten vorkommende Herzstromsignale u. U. auch anspricht, "wenn weder ein Kammerflimmern noch eine starke Tachykardie vorhanden ist. Daher ist festgestellt worden, daß ein Bedürfnis nach einer Anordnung besteht, mit der Herz-, rhythmusstörungen erkannt werden können und nicht nur eine Analyse mit Hilfe der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion, sondern auch eine Unterscheidung zwischen dem Flimmern und einer starken Tachykardie einerseits und einer schwachen Tachykardie andererseits vorgenommen werden kann. Die Erfindung schafft daher ein Stützungsverfahren, in dem eine starke Tachykardie durch Abgabe eines Defibrillationsstromstoßes an den Patienten behandelt wird, während bei einer schwachen Tachykardie keine derartige Behandlung erfolgt.may also respond to some rarely occurring cardiac output signals, "if neither a ventricular fibrillation nor a strong one Tachycardia is present. Therefore, it has been found that there is a need for an arrangement whereby cardiac, arrhythmias can be detected and not just one Analysis using the probability density function, but also a distinction between the flicker and a strong tachycardia on the one hand and a weak tachycardia on the other hand. The invention therefore creates a support system in which a strong Tachycardia by delivering a defibrillation surge the patient is treated, whereas if the tachycardia is mild, no such treatment is given.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit in der Schaffung einer Anordnung und eines Verfahrens zum Erfassen von Herzrhythmusstörungen,-insbesondere einer verbesserten Anordnung und eines verbesserten Verfahrens zur Defibrillation eines rhythmusgestörten Herzens.An object of the invention is thus to provide an arrangement and a method for detecting cardiac arrhythmias, in particular an improved arrangement and method for defibrillating a dysrhythmic heart.
Eine weitere Aufgabe- der Erfindung besteht in der Schaffung oiner Anordnung und eines Verfahrens zum Unterscheiden zwischen einem Kammerflimmern und einer starken Tachykardie einerseits und einer schwachen Tachykardie andererseits.Another object of the invention is to provide An arrangement and method for distinguishing between ventricular fibrillation and severe tachycardia on the one hand and a weak tachycardia on the other.
Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Anordnung und eines Verfahrens, in denen unter Anwendung einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion das Vorhandensein einer Herzrhythmusstörung festgestellt und durch Messen der Herzfrequenz zwischen einem Kammerflimmern und einer starken Tachykardie einerseits und einer schwachen Tachykardie andererseits unterschieden werden kann.It is also an object of the invention to provide an arrangement and a method in which, using a probability density function determined the presence of a cardiac arrhythmia and measured the Heart rate between a ventricular fibrillation and a strong one Tachycardia on the one hand and weak tachycardia on the other hand can be distinguished.
Außerdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zu schaffen, in dem bzw. der eine Basis- und eine Spitzenelektrode zur überwachung des Herzstromsignals unter Anwendung der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion und zur Feststellung verwendet werden, ob die Herzfrequenz über oder unter einem vorherbestimmten Schwellenwert liegt.It is also an object of the invention to provide an arrangement and to provide a method in which a base and a tip electrode are used to monitor the cardiac output signal using the probability density function and to determine whether the heart rate is over or below a predetermined threshold.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht weiter in der Schaffung einer Anordnung und eines Verfahrens, in dem das Herzstromsignal mit Hilfe einer Basis- und einer Spitzenelektrode überwacht und unter Anwendung der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion geprüft wird, und mit Hilfe eines Sensorknopfes die Herzfrequenz überwacht und Informationen zum Unterscheiden zwischen einem Kammerflimmern und einer starken Tachykardie einerseits und einer schwachen Tachykardie andererseits gewonnen werden.Another object of the invention is to provide an arrangement and a method in which the cardiac output signal with the aid of a base and a tip electrode is monitored and checked using the probability density function, and with the help of a sensor button the Heart rate monitors and information to differentiate between ventricular fibrillation and severe tachycardia on the one hand and a weak tachycardia on the other hand.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Anordnung und eines Verfahrens, in der bzw. dem zunächst unter Anwendung der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion festgestellt wird, ob eine Herzrhythmusstörung vorhanden ist oder nicht und dann beim Vorhandensein einer Herzrhythmusstörung die Herzfrequenz des Patienten gemessen wird, um eine Unterscheidung zwischen einem Kammerflimmern und einer starken Tachykardie einerseits und einer schwachen Tachykardie andererseits zu ermöglichen, worauf bei einem Kammerflimmern oder einer starken Tachykardie ein Defibrillationsimpuls abgegeben wird, bei einer schwachen Tachykardie dagegen nicht.Another object of the invention is to provide an arrangement and a method in which, firstly the probability density function is used to determine whether a cardiac arrhythmia is present or not and then, in the presence of a cardiac arrhythmia, the patient's heart rate is measured a distinction between a ventricular fibrillation and a strong tachycardia on the one hand and a weak tachycardia on the one hand on the other hand, to enable a defibrillation impulse in the case of ventricular fibrillation or severe tachycardia is released, but not in the case of mild tachycardia.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht ferner darin, eine Anordnung und ein Verfahren zu schaffen, in der bzw. dem ein zeitgesteuertes Rücksetzen erfolgen kann, so daß, falls die Prüfung unter Anwendung der WahrscheinlichkeitsdichtefunktionAnother object of the invention is to provide an arrangement and to provide a method in which a time-controlled reset can take place so that, if the Testing using the probability density function
eine Herzrhythmusstörung ergibt und innerhalb eines vorherbestimmten Zeitraums kein Herzschlag über einem vorherbestimmten Schwellenwert erfaßt wird, die Anordnung oder das Verfahren zu der überwachung des HerζStromsignals unter Anwendung der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion zurückkehren und kein Defibrillationsimpuls abgegeben wird.a cardiac arrhythmia results and within a predetermined No heartbeat above a predetermined threshold value is detected for a period of time, the arrangement or the Method for monitoring the down-current signal below Return to using the probability density function and no defibrillation pulse is delivered.
Die Erfindung schafft eine Anordnung und ein Verfahren zum Erfassen.von Herzrhythmusstörungen, insbesondere eine verbesserte' Anordnung und ein verbessertes Verfahren zur Defibrillation eines rhythmusgestörten Herzens, wobei zusätzlich zwischen Kammerflimmern und einer starken Tachykardie einerseits und einer schwachen Tachykardie andererseits unterschieden wird.. In der Anordnung und dem Verfahren gemäß der Erfindung wird nicht nur unter Anwendung der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion das Vorhandensein einer Herzrhythmusstörung erkannt, sondern wird auch die Herzfrequenz erfaßt, damit zwischen einem Kammerflimmern und einer starken Tachykardie einerseits und einer schwachen Tachykardie andererseits unterschieden werden kann. Eine starke Tachykardie wird angezeigt, wenn die Herzfrequenz über einem vorherbestimmten Schwellenwert liegt, und eine schwäche Tachykardie, wenn die Herzfrequenz unter dem vorherbestimmten Schwellenwert liegt.The invention provides an arrangement and a method for Detection of cardiac arrhythmias, especially an improved ' Arrangement and an improved method for defibrillation a rhythm disordered heart, with additional between ventricular fibrillation and a strong tachycardia on the one hand and weak tachycardia on the other hand. In the arrangement and method according to FIG Invention, not only using the probability density function, the presence of a cardiac arrhythmia detected, but the heart rate is also recorded, thus between a ventricular fibrillation and a strong tachycardia on the one hand and a weak tachycardia on the other hand can be distinguished. Severe tachycardia is indicated if the heart rate is above a predetermined threshold, and a weak tachycardia if the Heart rate is below the predetermined threshold.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Anordnung gemäß der Erfindung wird eine Elektrode der oberen Hohlvene oder der Herzbasis und eine andere Elektrode der Herzspitze zugeordnet. Diese Elektroden werden in der üblichen Weise zum Erzeugen eines Herzstromsignals und zur Abgabe eines Defibrillationsstromstoßes an das Herz verwendet. In dieser ersten Ausführungsform entspricht das Ausgangssignal· des EKG-Verstärkers im wesentlichen der Ableitung des Herzstrom-In a first preferred embodiment of the arrangement According to the invention, one electrode becomes the superior vena cava or the base of the heart and another electrode becomes the apex of the heart assigned. These electrodes are used in the usual way for generating and delivering a cardiac output signal Defibrillation shock to the heart is used. In this In the first embodiment, the output signal · des corresponds ECG amplifier essentially the derivation of the cardiac current
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signals, wie dies in der US-PS 4 184 493 angegeben ist. Zum Unterschied vom Stand der Technik wird in dieser ersten Ausführungsform der Erfindung diese Ableitung des Herzstromsignals aber an eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionsschaltung, an einen Tiefpaß und an eine Frequenzmeßschaltung angelegt. Mit Hilfe dieser Schaltungen wird einerseits die Prüfung anhand der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion vorgenommen und andererseits die Herzfrequenz ermittelt. In dieser ersten Ausführungsform der Erfindung wird bei Erfüllung der Kriterien der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion, d. h. bei einer Feststellung, daß die zeitlich gemittelte Ableitung des Herzstromsignals längere Zeit hindurch der Grundlinie fernbleibt, im Falle einer oberhalb eines vorherbestimmten Schwellenwerts liegenden Herzfrequenz ein üblicher Defibrillationsimpulsgeber zur Abgabe eines Defibrillationsstromstoßes an das Herz veranlaßt. Der Defibrillationsstromstoß wird an das Herz nur im Falle eines Flimmerns oder einer starken Tachykardie abgegeben, aber nicht bei einer nicht lebensbedrohenden schwachen Tachykardie. signals as disclosed in U.S. Patent 4,184,493. In contrast to the prior art, this derivation of the cardiac current signal is used in this first embodiment of the invention but to a probability density function circuit, to a low-pass filter and to a frequency measuring circuit created. With the help of these circuits, on the one hand, the test is carried out on the basis of the probability density function and on the other hand the heart rate is determined. In this first embodiment of the invention, when meeting the Criteria of the probability density function, d. H. upon finding that the time-averaged derivative of the cardiac output signal stays away from the baseline for a longer period of time, in the case of one above a predetermined one Threshold lying heart rate a common defibrillation pulse generator caused to deliver a defibrillation shock to the heart. The defibrillation surge is on the heart only shed in the event of fibrillation or severe tachycardia, but not in the event of non-life threatening mild tachycardia.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist zum Erfassen der Herzfrequenz ein Sensorknopf mit dem Herzen verbunden und vorzugsweise der Spitzenelektrode zugeordnet. In dieser Ausführungsform dienen die Basis- und die Spitzenelektrode zum Erzeugen eines Herzstromsignals, das dann anhand der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion geprüft wird. Wenn die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion eine Herzrhythmusstörung anzeigt, erfolgt eine Umschaltung, wonach der Sensorknopf zum Erzeugen eines Herzstromsignals verwendet und dieses zum Erfassen der Herzfrequenz verwendet wird. Da mit einer Elektrode von sehr kleiner Fläche Signale erzeugt werden können, in denen auch bei einem Kammerflimmern noch eine Depolarisation des Herzens erkannt werden kann, ist es möglich,In a second embodiment of the invention is for detecting the heart rate a sensor button connected to the heart and preferably assigned to the tip electrode. In this embodiment, the base and tip electrodes serve for generating a cardiac output signal, which is then checked using the probability density function. if the probability density function of a cardiac arrhythmia indicates, a switchover takes place, after which the sensor button is used to generate a cardiac output signal and this is used for Heart rate detection is used. Because signals are generated with an electrode with a very small area can, in which even with a ventricular fibrillation still one Depolarization of the heart can be detected, it is possible
If :-If : -
zum Erfassen der Herzfrequenz einen R-Zacken-Detektor zu verwenden, der ein R-Zackensignal erzeugt. Wenn dann die Herzfrequenz über dem vorherbestimmten Schwellenwert liegt, wird ein Defibrillationsstromstoß abgegeben. Nach der Abgabe dieses Stromstoßes, erfolgt wieder eine Umschaltung, worauf für die weitere Prüfung unter Anwendung der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion wieder die Basis- und die Spitzenelektrode verwendet werden können.to use an R-wave detector which generates an R-wave signal to detect the heart rate. If then the Heart rate is above the predetermined threshold, a defibrillation shock is delivered. After submission of this current surge, a switchover takes place again, whereupon for further testing using the probability density function again the base and tip electrodes can be used.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann in dieser zweiten Ausführungsform ein zeitgesteuertes Rücksetzen erfolgen, so daß nach einer Anzeige eines abnormalen Herzrhythmus bei der Prüfung anhand der Wahrseheinlichkeitsdichtefunktion und der Feststellung, daß innerhalb eines vorherbestimmten Zeitraums, keine Herzfrequenz über dem vorherbestimmten Schwellenwert auftritt, -sofort ein Rücksetzschalter betätigt wird, worauf wieder die überwachung mittels der· Basis- und der Spitzenelektrode und die Prüfung der erhaltenen Herzstromsignale anhand der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion erfolgen kann.According to a further feature of the invention, a time-controlled reset can take place in this second embodiment, so that after an indication of an abnormal heart rhythm in the test using the probability density function and determining that within a predetermined period of time, no heart rate above the predetermined Threshold occurs, -immediately a reset switch is actuated, whereupon the monitoring by means of the Base and tip electrodes and the testing of the cardiac output signals received using the probability density function can be done.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigtEmbodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings. In these shows
Fig. 1 ein Blockschema einer ersten Ausführungsform einer Anordnung gemäß der Erfindung zum Erfassen von Herzrhythmusstörungen undFig. 1 is a block diagram of a first embodiment of an arrangement according to the invention for Detection of arrhythmias and
Fig. 2 ein ausführliches Schaltschema der in der Ausführungsform nach Fig. 1 verwendeten Schaltung zum Messen der Herzfrequenz.FIG. 2 is a detailed circuit diagram of that used in the embodiment of FIG Circuit for measuring heart rate.
is '■■■:,-:'■■■'■'■■■'■"■■■'■ is '■■■: -:' ■■■ '■' ■■■ '■ "■■■' ■ ;;
. Fig. 3A und 3B . Figures 3A and 3B
zeigen eine Anzahl von Wellenformen, die zur Erläuterung der Wirkungsweise der Herzfrequenz-Meßschaltung gemäß der Fig. 2 herangezogen werden.show a number of waveforms useful in explaining the operation of the heart rate measuring circuit according to FIG. 2 are used.
Fig. 4 ist ein Blockschema einer zweiten Ausführungsform der Anordnung gemäß der Erfindung,Fig. 4 is a block diagram of a second embodiment the arrangement according to the invention,
Fig. 5 ist ein ausführliches Schaltschema der in derFIG. 5 is a detailed circuit diagram of the circuit diagram in FIG
Ausführungsform gemäß Fig. 4 verwendeten Schaltung zum Messen der Herzfrequenz undEmbodiment according to FIG. 4 used circuit for measuring the heart rate and
Fig. 6 zeigt eine Anzahl von Wellenformen, die zur Erläuterung der Wirkungsweise der Frequenzmeßschaltung gemäß der Fig. 5 herangezogen werden.Fig. 6 shows a number of waveforms useful in explaining the operation of the frequency measuring circuit can be used in accordance with FIG. 5.
Nachstehend wird anhand des in der Fig. 1 dargestellten Blockschemas eine Anordnung und ein Verfahren zum Erfassen von Herzrhythmusstörungen nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausführlicher beschrieben.The following is illustrated with reference to that shown in FIG. 1 Block diagram of an arrangement and a method for detecting cardiac arrhythmias according to a first embodiment of the invention described in more detail.
Die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung 10 gemäß der Erfindung ist mit einer oberen Hohlvene oder der Herzbasis zugeordneten Elektrode (Basiselektrode) 12 und mit einer Spitzenelektrode 14 verbunden, die in an sich bekannter Weise, beispielsweise gemäß der US-PS -4 030 509, mit dem Herzen verbunden sind. Die Elektroden 12 und 14 sind ferner über eine Schnittstelle 16 mit einem EKG-Verstärker 18 verbunden, dessen Ausgangssignal dank einer eingebauten Filterfunktion annähernd der Ableitung des Herzstromsignals entspricht. The arrangement 10 shown in FIG. 1 according to the invention is with an upper vena cava or the heart base associated electrode (base electrode) 12 and with a Tip electrode 14 connected in a manner known per se, for example according to US-PS -4 030 509, with the Hearts are connected. The electrodes 12 and 14 are also Connected via an interface 16 to an EKG amplifier 18, the output signal of which is thanks to a built-in filter function corresponds approximately to the derivative of the cardiac output signal.
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Der EKG-Verstärker 18 ist sowohl mit einem Tiefpaß 19 als auch mit einer Wahrscheinlichkeitsdichteschaltung (WDF-Schaltung) 20 verbunden. Der Tiefpaß 19 ist mit der Frequenzmeßschaltung 21 verbunden. Diese ist über eine Sperrsignalleitung INHIBIT mit der WDF-Schaltung 20 verbunden, deren Ausgangssignal durch ein über die Leitung INHIBIT angelegtes Signal unterdrückt werden kann. Das Ausgangesignal der WDF-Schaltung 20 wird an den Defibrillationsimpulsgeber 26 angelegt, der über die Schnittstelle 16 mit den Elektroden 12 und 14 verbunden ist.The EKG amplifier 18 is both with a low-pass filter 19 as also connected to a probability density circuit (WDF circuit) 20. The low-pass filter 19 is connected to the frequency measuring circuit 21 connected. This is connected to the WDF circuit 20 via a blocking signal line INHIBIT, whose Output signal can be suppressed by a signal applied via the INHIBIT line. The output signal of the WDF circuit 20 is applied to the defibrillation pulse generator 26, which is connected to the electrodes 12 and 14 via the interface 16.
Im Betrieb werden die Elektroden 12 und 14 über die Schnittstelle 16 (eine übliche Schnittstelle oder Trennschaltung) für zwei Aufgaben verwendet, und zwar 1. zur Überwachung der Herztätigkeit über den EKG-Verstärker 18, der ein der Ableitung des Herzstromsignals entsprechendes Signal an die WDF-Schaltung 20 und den Tiefpaßfilter 19 anlegt, und 2. zum Anlegen eines Defibrillationsstromstoßes von dem Defibrillationsimpulsgeber 26 über die Schnittstelle 16 an das Herz. Insbesondere überwacht die WDF-Schaltung 20 das die Ableitung des EKG-Signals darstellende Ausgangssignal des EKG-Verstärkers 18 unter Anwendung der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion und stellt auf übliche Weise, beispielsweise gemäß der US-PS 4 184 493 und 4 202 340 fest, wann eine Herzrhythmusstörung auftritt. Nach dem Durchtritt durch den Tiefpaß 19 wird das Ausgangssignal des EKG-Verstärkers in der Frequenzmeßschaltung 21 verarbeitet, die bestimmt, wann die Herzfrequenz einen vorherbestimmten Schwellenwert überschreitet, worauf die Frequenzmeßschaltung 21 das Sperrsignal von der WDF-Schaltung 20 wegnimmt.In operation, the electrodes 12 and 14 are over the interface 16 (a common interface or isolating circuit) is used for two purposes, namely 1. to monitor the Cardiac activity via the EKG amplifier 18, which sends a signal corresponding to the derivation of the cardiac current signal to the WDF circuit 20 and the low-pass filter 19 applies, and 2. to apply a Defibrillation surge from the defibrillation pulse generator 26 via the interface 16 to the heart. In particular, monitored the WDF circuit 20 uses the output signal of the EKG amplifier 18 representing the derivative of the EKG signal the probability density function and represents in the usual way, for example according to US Pat. No. 4,184,493 and 4 202 340 records when an arrhythmia occurs. After passing through the low-pass filter 19, the output signal of the EKG amplifier processed in the frequency measuring circuit 21, which determines when the heart rate a exceeds a predetermined threshold, whereupon the frequency measuring circuit 21 receives the lock signal from the WDF circuit 20 takes away.
Wenn daher die WDF-Schaltung 20 eine Herzrhythmusstörung feststellt und die Frequenzmeßschaltung 21 eine HerzfrequenzTherefore, if the WDF circuit 20 has an arrhythmia and the frequency measuring circuit 21 detects a heart rate
über dem vorherbestimmten Schwellenwert feststellt, kann die WDF-Schaltung 20 den Defibrillationsimpulsgeber 26 freigeben, so daß dieser einen Defibrillationsstromstoß über die Schnittstelle 16 an das Herz abgibt.detects above the predetermined threshold value, the WDF circuit 20 can enable the defibrillation pulse generator 26, so that this a defibrillation surge through the interface 16 delivers to the heart.
Die Fig. 2 ist ein ausführliches Schaltschema der in der Ausführungsform nach Fig. 1 verwendeten Schaltung zum Messen der Herzfrequenz. In den Fig. 3A und 3B sind eine Anzahl von Wellenformen dargestellt, die zur Erläuterung der Wirkungsweise der Frequenzmeßschaltung gemäß der Fig. 2 herangezogen werden.FIG. 2 is a detailed circuit diagram of that shown in FIG Embodiment of FIG. 1 used circuit for measuring the heart rate. A number of waveforms are shown in Figs. 3A and 3B for purposes of explaining the operation the frequency measuring circuit according to FIG. 2 can be used.
Die in derFig. 2 gezeigte Frequenzmeßschaltung 21 besitzt einen als Vergleicher dienenden Operationsverstärker OP1, Transistoren Q1 bis Q4, Widerstände R3 bis Ri4, Kondensatoren C2 und C3 und Dioden D1 und D2.The one in Fig. The frequency measuring circuit 21 shown in FIG. 2 has an operational amplifier OP1 serving as a comparator, Transistors Q1 to Q4, resistors R3 to Ri4, capacitors C2 and C3 and diodes D1 and D2.
Die Frequenzmeßschaltung 21 der Fig. 2 wird nachstehend anhand der in Fig. 3 gezeigten Wellenformen erläutert. Die Elektroden 12 und 14 legen an den Eingang des EKG-Verstärkers 18 ein nichtdifferenziertes EKG-Signal an, das in Fig. 3A bei 100 dargestellt ist. -The frequency measuring circuit 21 of FIG. 2 will be explained below with reference to the waveforms shown in FIG. The electrodes 12 and 14 connect to the input of the EKG amplifier 18 undifferentiated EKG signal, which is shown in FIG. 3A at 100 is shown. -
Dieses Herzstromsignal wird in dem EKG-Verstärker 18 verstärkt und gefiltert (differenziert), so daß das in Fig. 3Ä bei 102 dargestellte Ausgangssignal erhalten wird. Dieses wird in dem Tiefpaß 19 auf nachstehend ausführlicher beschriebene Weise gefiltert und dann an den Eingang der Frequenzmeßschaltung 21 angelegt. Der Tiefpaß 19 besteht aus dem Widerstand R1 und dem Kondensator C1.This cardiac current signal is amplified in the EKG amplifier 18 and filtered (differentiated) so that that shown in FIG. 3A output signal shown at 102 is obtained. This is filtered in the low-pass filter 19 in the manner described in more detail below and then to the input of the frequency measuring circuit 21 created. The low-pass filter 19 consists of the resistor R1 and the capacitor C1.
Gemäß der Fig. 2 wird das Ausgangssignal des Tiefpasses 19 an den Minuseingang des Operationsverstärkers OP1 angelegt, an dessen Pluseingang über den Widerstand R3 ein BezugspegelAccording to FIG. 2, the output signal of the low-pass filter 19 applied to the minus input of the operational amplifier OP1, at its plus input a reference level via the resistor R3
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REF angelegt wird. Der Operationsverstärker OP1 dient als Vergleicher, dessen Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des Tiefpasses 19 und dem Bezugspegel REF ein T- oder 0-Signal ist. Dabei entsprechen die Nulldurchgänge einer Ableitung, z. B. dem Ausgangssignal· des Verstärkers 18 in Fig. 1, Maxima des ursprünglichen Herzstromsignals. Infolgedessen wird die an den Eingang des Tiefpasses 19 in Fig. 1 angelegte Ableitung des Herzstromsignals in dem Tiefpaß 19 derart gefiltert, daß das Ausgangssignal des als Vergleicher dienenden Operationsverstärkers 0P1 (Fig. 2) an den den Maxima des angelegten Herzstromsignals entsprechenden Nulldurchgängen der Ableitung des Herzstromsignals umgeschaltet wird. Das Ausgangssignal des Vergleichers 0P1 ist in der Figur 3A bei 104 dargestellt; man erkennt die soeben beschriebene ümschaltfunktion.REF is created. The operational amplifier OP1 serves as a Comparator whose output signal depends on the Relationship between the output signal of the low-pass filter 19 and the reference level REF is a T or 0 signal. Here correspond the zero crossings of a derivative, e.g. B. the output signal · of the amplifier 18 in Fig. 1, maxima des original cardiac output signal. As a result, the derivative applied to the input of the low-pass filter 19 in FIG of the cardiac current signal is filtered in the low-pass filter 19 in such a way that the output signal of the operational amplifier serving as a comparator 0P1 (FIG. 2) at the zero crossings of the derivative corresponding to the maxima of the applied cardiac current signal of the cardiac output signal is switched. The output signal the comparator 0P1 is shown in Figure 3A at 104; you can see the switching function just described.
Gemäß der Fig. 2 ist ferner der Emitter des Transistors Q1 mit einem der an dem Operationsverstärker OP1 vorgesehenen Eingänge zum Einstellen der Verschiebespannung verbunden, so daß dem Schwellenwert für die Umschaltung des Verstärkers OP1 eine Hysterese zugefügt werden kann. Diese Hysterese bewirkt zusammen mit der Kennlinie des Tiefpasses 19 in der Fig. 1 , daß die Empfindlichkeit der Frequenzmeßschaltung 21 für kleinere Maxima des Herzstromsignals vermindert wird. Wie nachstehend beschrieben wird, wirkt der übrige Teil der Frequenzmeßschaltung 21 in der Fig. 2 als ein Präzisions-Zeitgeber, der auf die Herzstrommaxima anspricht, die von dem Operationsverstärker OP1 erfaßt und durch dessen Umschalten angezeigt werden.Also shown in FIG. 2 is the emitter of transistor Q1 with one of the provided on the operational amplifier OP1 Inputs for setting the shift voltage connected so that the threshold value for switching the amplifier A hysteresis can be added to OP1. This causes hysteresis together with the characteristic of the low-pass filter 19 in FIG. 1, that the sensitivity of the frequency measuring circuit 21 is reduced for smaller maxima of the cardiac output signal. As will be described below, the remainder of the Frequency measuring circuit 21 in FIG. 2 as a precision timer which responds to the cardiac current maxima which are determined by the operational amplifier OP1 detected and by switching it are displayed.
Zwischen dem Ausgang des Verstärkers 0P1 und dem Kollektor des Transistors Q1 ist eine Reihenschaltung einer programmierbaren Doppelbasisdiode Q2 und eines Widerstandes R5 geschaltet.Between the output of amplifier 0P1 and the collector of transistor Q1 is a series connection of a programmable one Double base diode Q2 and a resistor R5 connected.
Der Steuereingang der Diode D2 ist also derart geschaltet, daß sie einen schmalen Impuls an die Basis eines Transistors Q3 anlegt, dessen Basis über die Widerstände R7 und R8 in der dargestellten Weise mit der Doppelbasisdiode Q2 verbunden ist. Dieser an die Basis des Transistors Q3 angelegte schmale Impuls entspricht der Anstiegsflanke des Ausgangssignals des Verstärkers OPT (Wellenform 104 in Fig. 3A) und ist in der Fig. 3A mit 106 bezeichnet.The control input of the diode D2 is connected in such a way that that it applies a narrow pulse to the base of a transistor Q3, the base of which through resistors R7 and R8 in connected to the dual base diode Q2 as shown. This narrow one applied to the base of transistor Q3 Pulse corresponds to the rising edge of the output signal of the Amplifier OPT (waveform 104 in FIG. 3A) and is shown in FIG 3A denoted by 106.
Die Wirkungsweise der Doppelbasisdiode Q2, die das Impulssignal 106 erzeugt, ist für den Fachmann verständlich.The operation of the double base diode Q2, which is the pulse signal 106 generated can be understood by those skilled in the art.
Das Impulssignal 106 ist außer in der Fig. 3A auch in der Fig. 3B gezeigt und wird an die Basis des Transistors Q3 angelegt, der dadurch mit einer Frequenz durchgeschaltet wird, die durch die Frequenz des Auftretens der Anstiegsflanken des Ausgangssignals des Verstärkers OP1 bestimmt wird. Diese Frequenz steht mit der Herzfrequenz in Beziehung. Bei einer genügend hohen Herzfrequenz steigt die Spannung an dem Kondensator C2 unter dem Einfluß der über die Widerstände R9 und R10 angeschlossenen Stromquelle V entsprechend dem Impulssignal· 108 in Fig. 3B an.The pulse signal 106 is in addition to FIG. 3A also in the 3B and is applied to the base of transistor Q3 which thereby turns on at one frequency is determined by the frequency of occurrence of the rising edges of the output signal of the amplifier OP1 will. This frequency is related to the heart rate. At a sufficiently high heart rate, the voltage across the capacitor C2 rises under the influence of the resistors Power source V connected to R9 and R10 in accordance with the pulse signal · 108 in Fig. 3B.
Wenn an die Basis des Transistors'Q3 ein schmaler Impuls (106 in Fig."3B) angelegt und dadurch der Transistor Q3 durchgeschaltet wird, erfolgt eine Entladung des Kondensators C2 über den Transistor Q3. Bei hoher Herzfrequenz erreicht die Spannung an dem Kondensator C2 nicht die Schwellenspannung der programmierbaren Doppelbasisdiode Q4, so daß diese dann nicht durchgeschaltet wird und an die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen R11 und R12 und den Dioden D2 und Q4 weiter ein 1-Signal als Steuerspannung angelegt wird (Impulssignal 110 in Fig. 3B). Daher bleibt das AusgangssignalWhen there is a narrow pulse at the base of transistor 'Q3 (106 in Fig. "3B) and thereby transistor Q3 is switched through, the capacitor C2 is discharged via the transistor Q3. Reached at high heart rate the voltage on the capacitor C2 does not exceed the threshold voltage of the programmable dual base diode Q4, so this then is not switched through and to the junction between the resistors R11 and R12 and the diodes D2 and Q4 a 1 signal is further applied as a control voltage (Pulse signal 110 in Fig. 3B). Therefore the output signal remains
ZOZO
INHIBIT der Frequenzmeßschaltung 21 ein 1-Signal, das die WDF-Schaltung 20 in Fig. 1 nicht sperrt.INHIBIT of the frequency measuring circuit 21 a 1 signal that the WDF circuit 20 in FIG. 1 does not block.
Bei niedriger Herzfrequenz dagegen wird der Transistor Q3 mit einer langsameren Frequenz durchgeschaltet und wird daher der Kondensator C2 so weit geladen, daß die Doppelbasisdiode Q4 zündet, worauf der Kondensator C2 über sie entladen wird. Das Laden und Entladen des Kondensators C2 unter diesen Bedingungen ist in Fig. 3A durch das Impulssignal 112 dargestellt. Wenn die Doppelbasisdiode Q4 auf diese Weise gezündet wird, geht ihre Steuerelektrode auf den O-Pegel und bleibt auf diesem, bis der nächste schmale Impuls an die Basis des Transistors Q3 angelegt wird. Nach dem Anlegen des nächsten schmalen Impulses an die Basis des Transistors Q3 liegt an dem Kondensator C2 eine schwache negative Spannung (Impulssignal 112 in Fig. 3A) an, welche die Doppelbasisdiode Q4 wieder sperrt. Infolgedessen wird an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen RT1 und R12 und den Dioden D2 und Q4 eine Elusspannung angelegt (Impulssignal 114 in Fig. 3A).At a low heart rate, on the other hand, the transistor Q3 is switched through at a slower frequency and is therefore the capacitor C2 is charged so far that the double-base diode Q4 ignites, whereupon the capacitor C2 crosses it is discharged. The charging and discharging of the capacitor C2 under these conditions is shown in Fig. 3A by the pulse signal 112 shown. When the dual base diode Q4 is ignited in this way, its control electrode goes to the O level and remains at this until the next narrow pulse is applied to the base of transistor Q3. After applying the next narrow pulse to the base of the The transistor Q3 has a weak negative voltage (pulse signal 112 in FIG. 3A) across the capacitor C2, which the double base diode Q4 blocks again. As a result, the connection point between the resistors RT1 and R12 and an Elus voltage is applied to diodes D2 and Q4 (pulse signal 114 in Figure 3A).
Infolge des Zündens der Doppelbasisdiode Q4 wird somit an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R11 und R12 und den Dioden D2 und Q4 ein negativ gehender Impuls (Impulssignal 114 in Fig. 3A) angelegt. Zum Sperren der WDF-Schaltung 20 in Fig. 1 werden diese negativ gehenden Impulse über die Steuerleitung INHIBIT an die Schaltung 20 angelegt. Mit Hilfe der negativgehenden Impulse wird die Ladung des Integrierkondensators der WDF-Schaltung 20 vermindert, wie dies in der US-PS 4 184 493 angegeben ist.As a result of the ignition of the double base diode Q4 thus turns on the connection point between resistors R11 and R12 and a negative going pulse (pulse signal 114 in Fig. 3A) is applied to diodes D2 and Q4. To lock the WDF circuit 20 in FIG. 1 transmits these negative going pulses to circuit 20 via the control line INHIBIT created. With the help of the negative going pulses, the charge of the integrating capacitor of the WDF circuit 20 is reduced, as indicated in U.S. Patent 4,184,493.
Somit wird die WDF-Schaltung 20 in Fig. 1 durch die Frequenzmeßschaltung 21 bei einer niedrigen Herzfrequenz gesperrtThus, the WDF circuit 20 in Fig. 1 is represented by the frequency measuring circuit 21 locked at low heart rate
und bei einer hohen Herzfrequenz nicht gesperrt, so daß bei einer hohen Herzfrequenz die WDF-Schaltung 20 ihre normale Überwachungsfunktion ausübt und den Defibrillationsimpulsgeber 26 entsprechend aktiviert.and not locked at a high heart rate, so that at a high heart rate the PDF circuit 20 its normal Exercises monitoring function and activates the defibrillation pulse generator 26 accordingly.
Gemäß der Fig.2 hat die Diode D2 die Aufgabe, die Durchschaltzeit der Doppelbasisdiode Q4 gegenüber Temperatur- und Spannungseinflüssen zu stabilisieren.According to FIG. 2, the task of the diode D2 is to control the switching time of the double base diode Q4 against temperature and voltage influences.
Die in der Fig. 1 gezeigte Schnittstelle 16 ist eine übliche Schnittstelle,, die den EKG-Verstärker 18 vor den Defibrilla— tionsimpulsen schützt, die der Impulsgeber 26 abgibt. Dabei gestattet die Schnittstelle 16 jedoch die überwachung der' Herztätigkeit durch den EKG-Verstärker 18. Man kann als Schnittstelle 16 beispielsweise die Schaltung anwenden, die in- der US-Patentanmeldung von Langer und Mitarbeitern unter dem Titel "Method and Apparatus for Combining Defibrillation and Pacing Functions in a Single Implanted Device" beschrieben ist. Die WDF-Schaltüng 20 ist eine übliche Schaltung für die Prüfung anhand der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion und ist beispielsweise, in der US-PS 4 184 493 und der US-PS 4 202 ausführlicher beschrieben.The interface 16 shown in FIG. 1 is a conventional interface that connects the EKG amplifier 18 in front of the defibrillator. Protection pulses that the pulse generator 26 emits. In this case, however, the interface 16 allows the monitoring of the ' Cardiac activity through the EKG amplifier 18. One can use as an interface 16, for example, the circuit that in the US patent application by Langer et al entitled "Method and Apparatus for Combining Defibrillation and Pacing Functions in a Single Implanted Device ". The WDF circuit 20 is a common circuit for the Testing against the probability density function and is, for example, in US Pat. No. 4,184,493 and US Pat. No. 4,220 described in more detail.
Fig. 4 ist ein Blockschema einer zweiten Ausführungsform der Anordnung gemäß der Erfindung. In den Fig. 1 und 4 sind gleiche Elemente mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.Fig. 4 is a block diagram of a second embodiment the arrangement according to the invention. In Figs. 1 and 4, the same elements are denoted by the same reference numerals.
Die in der Fig» 4 dargestellte Anordnung 30 ist mit einer Basiselektrode 12, einer Spitzenelektrode 14 und einem Sensorknopf 32 verbunden, der der Spitzenelektrode 14 zugeordnet ist. Insbesondere sind die Elektroden 12 und 14 und der Sensorknopf 32 über einen Schalter 34 und die Schnittstelle 16 mitThe arrangement 30 shown in FIG. 4 is provided with a Base electrode 12, a tip electrode 14 and a sensor button 32 associated with the tip electrode 14. In particular, the electrodes 12 and 14 and the sensor button 32 via a switch 34 and the interface 16 with
IO I U 1· C IO IU 1 · C
dem EKG-Verstärker 18 und dem Defibrxllationsimpulsgeber 26 verbunden. Der EKG-Verstärker 18 ist wie in der Fig. 1 mit der WDF-Schaltung 20 verbunden und ist außerdem mit einem üblichen R-Zacken-Detektor 22 verbunden, der bei jeder R-Zacke einen Impuls erzeugt. Der Ausgang des R-Zacken-Detektors 22 ist mit einer Frequenzmeßschaltung 23 verbunden, die in der nachstehend beschriebenen Fig. 5 ausführlicher beschrieben ist. Der Ausgang der WDF-Schaltung 20 ist über das Flipflop 36 mit dem einen Eingang des UND-Gliedes 24 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang der Frequenzmeßschaltung 23 verbunden ist. Der Ausgang des Flipflops 36 ist mit der Frequenzmeßschaltung 23 verbunden, ferner mit dem Eingang eines Rücksetz-Zeitgebers 38 und mit dem Schalter 34. Der Ausgang des RücksetzZeitgebers 38 ist mit dem Rücksetzeingang des Flipflops 36 verbunden. Der Ausgang des UND-Gliedes 24 ist außer mit dem Defibrillationsimpulsgeber 26 auch mit dem Rücksetzeingang des Flipflops 36 und dem Schalter 34 verbunden.the EKG amplifier 18 and the defibrillation pulse generator 26 tied together. The EKG amplifier 18 is as in FIG. 1 with of the PDF file circuit 20 and is also connected to a conventional R-wave detector 22, which at each R wave generates a pulse. The output of the R-wave detector 22 is connected to a frequency measuring circuit 23, which is described in more detail in FIG. 5 described below. The output of the WDF circuit 20 is over the flip-flop 36 is connected to one input of the AND gate 24, the other input of which is connected to the output of the frequency measuring circuit 23 is connected. The output of the flip-flop 36 is connected to the frequency measuring circuit 23, also to the Input of a reset timer 38 and with the switch 34. The output of the reset timer 38 is with the reset input of the flip-flop 36 connected. The output of the AND element 24 is connected to the defibrillation pulse generator 26 also connected to the reset input of flip-flop 36 and switch 34.
Im Betrieb befindet sich der Schalter 34 zunächst in dem mit 40 bezeichneten Zustand. In diesem als RHYTHMUSÜBERWACHUNG bezeichneten Betriebszustand der Anordnung überwacht der EKG-Verstärker 18 die Herztätigkeit über die Schnittstelle 16, den Schalter 34 und die Elektroden 12 und 14. Dabei gibt der Verstärker 18 sein Ausgangssignal an die WDF-Schaltung 20 ab. (Die Frequenzmeßschaltung 23 ist zunächst noch ausgeschaltet.) Wenn die WDF-Schaltung 20 eine Herzrhythmusstörung erfaßt, legt sie ein Ausgangssignal an den Setzeingang des Flipflops 36 an. Bei gesetztem Flipflop 36 wird das Vorhandensein einer Herzrhythmusstörung gespeichert und gibt das Flipflop 36 an seinem Ausgang Q ein Signal ab.In operation, the switch 34 is initially in the state designated 40. In this as RHYTHM MONITORING designated operating state of the arrangement, the EKG amplifier 18 monitors the cardiac activity via the interface 16, the switch 34 and the electrodes 12 and 14. The amplifier 18 sends its output signal to the WDF circuit 20. (The frequency measuring circuit 23 is initially still switched off.) If the WDF circuit 20 detects a cardiac arrhythmia, it applies an output signal to the set input of the flip-flop 36. When the flip-flop 36 is set, the presence of a Cardiac arrhythmia is stored and the flip-flop 36 outputs a signal at its output Q.
Das Signal vom Ausgang Q des Flipflops 36 wird an den Aktivierungseingang des UND-Gliedes 24 angelegt und als START-BefehlThe signal from output Q of flip-flop 36 is sent to the activation input of the AND gate 24 and applied as a START command
an die Frequenzmeßschaltung 23 und den Rücksetz-Zeitgeber angelegt. Ferner wird das Signal vom Ausgang Q des Flipflops 36 als Signal FREQUENZMESSUNG an den Schalter 34 angelegt, der dadurch in den Zustand 42 gebracht wird. Jetzt ist die Anordnung im Zustand FREQUENZMESSUNG, d. h. die Frequenzmeßschaltung 23 überwacht die Herzfrequenz. In dem Zustand 4 2 des Schalters ist die Schnittstelle 16 mit dem Sensorknopf verbunden, so daß die Frequenzmeßschaltung 23 über den R-Zacken-Detektor 22, den Schalter 34, die Schnittstelle 16 und den EKG-Verstärker 18 die Herzfrequenz überwachen kann. Da der EKG-Verstärker 18 mit einer Elektrode mit sehr kleiner Fläche verbunden ist, werden scharfe Depolarisationen nach wie vor von dem R-Zacken-Detektor 22 erfaßt, so daß sie eine einwandfreie Anzeige der Herzfrequenz bewirken. Es sei daran erinnert, daß die Frequenzmeßschaltung 23 durch das Signal vom Ausgang Q des Flipflops 36 ausgelöst wurde, welches dieses Signal abgibt, wenn die WDF-Schaltung 20 eine Herzrhythmusstörung erkennt, weil die Kriterien der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion erfüllt sind. ·to the frequency measuring circuit 23 and the reset timer created. Furthermore, the signal from the Q output of the flip-flop 36 is applied as the FREQUENZMESSUNG signal to the switch 34, which is thereby brought into state 42. The arrangement is now in the FREQUENCY MEASUREMENT state, i. H. the frequency measuring circuit 23 monitors the heart rate. The interface 16 with the sensor button is in the state 4 2 of the switch connected, so that the frequency measuring circuit 23 via the R-wave detector 22, the switch 34, the interface 16 and the EKG amplifier 18 can monitor the heart rate. Since the EKG amplifier 18 has an electrode with a very small Surface is connected, sharp depolarizations are after as before detected by the R-wave detector 22 so that they cause a correct display of the heart rate. It should be remembered that the frequency measuring circuit 23 by the Signal from the output Q of the flip-flop 36 was triggered, which outputs this signal when the WDF circuit 20 has a cardiac arrhythmia recognizes because the criteria of the probability density function are met. ·
Wenn die von der Frequenzmeßschaltung 23 erfaßte Frequenz über einem vorherbestimmten Schwellenwert liegt, gibt die Frequenzmeßschaltung 23 ein Ausgangssignal an das UND-Glied 24 ab. Wenn dieses durch das Signal vom Ausgang Q des Flipflops 36 aktiviert ist, gibt das UND-Glied 24 dieses Ausgangssignal an den Aktivierungseingang des Defibrillationsimpulsgebers 26 weiter, ferner an den Rücksetzeingang des Flipflops 36, das dadurch zurückgesetzt wird, und an den Eingang RHYTHMUSÜBERWACHUNG des Schalters 34, der dadurch in den Zustand 40 gebracht wird. Jetzt befindet sich die Anordnung 30 wieder in dem Zustand RHYTHMUSÜBERWACHUNG. Ferner gibt der über das UND-Glied 24 angesteuerte Defibrillationsimpulsgeber 26 über die Schnittstelle 16 und den imWhen the frequency detected by the frequency measuring circuit 23 is above a predetermined threshold value, the frequency measuring circuit 23 gives an output signal to the AND gate 24 from. If this is activated by the signal from the output Q of the flip-flop 36, the AND gate 24 outputs this Output signal to the activation input of the defibrillation pulse generator 26, further to the reset input of the flip-flop 36, which is thereby reset, and to the Input RHYTHM MONITORING of switch 34, which is thereby brought into state 40. Now is the Arrangement 30 in the RHYTHM MONITORING state again. Furthermore, the defibrillation pulse generator controlled via the AND element 24 gives 26 via the interface 16 and the im
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Zustand 40 befindlichen Schalter 34 einen Defibrillationsimpuls an die Basiselektrode 12 und die Spitzenelektrode 14 ab, so daß das Herz des Patienten defibrilliert wird.State 40 located switch 34 a defibrillation pulse to the base electrode 12 and the tip electrode 14 so that the patient's heart is defibrillated.
Vorstehend wurde schon erwähnt, daß durch das Signal vom Ausgang Q des Flipflops 36 der Rücksetz-Zeitgeber 38 ausgelöst wird,· wenn die WDF-Schaltung 20 eine Herzrhythmusstörung erfaßt hat. Wenn dann während eines vorherbestimmten Zeitabschnitts die Frequenzmeßschaltung keine Herzfrequenz über dem vorherbestimmten Schwellenwert erfaßt hat, gibt der. Rücksetz-Zeitgeber 38 an den Rücksetzeingang des Flipflops 36 und an den Rücksetzeingang des Schalters 34 ein Rücksetzsignal ab, so daß das Flipflop 36 und der Schalter 34 in den Zustand 40 zurückgesetzt werden. Somit wird die Anordnung 30 in den Zustand RHYTHMUSÜBERWACHUNG zurückgesetzt, wenn nach dem Erfassen einer Herzrhythmusstörung durch die WDF-Schaltung 20 innerhalb'einer vorherbestimmten Zeitspanne keine über dem vorherbestimmten Schwellenwert liegende Herzfrequenz erfaßt wird. Nach dem Rücksetzen kann die WDF-Schaltung 20 das Herzstromsignal wieder überwachen. Der Rücksetzzeitgeber 38 bewirkt nach seinem Ablauf, daß das Signal von dem Aktivierungseingang des UND-Gliedes 24 weggenommen, die Frequenzmeßschaltung 23 ausgeschaltet und der Schalter 34 in den Zustand 40 für die Rhythmusüberwachung zurückgesetzt wird. Dann wird mittels der WDF-Schaltung 20 und der Basiselektrode 12 und der Spitzenelektrode 14 über den Schalter 34, die Schnittfläche 16 und den EKG-Verstärker 18 wieder die Herztätigkeit überwacht, so daß jede Herzrhythmusstörung erfaßt werden kann.It has already been mentioned above that the reset timer 38 is triggered by the signal from output Q of flip-flop 36 when the WDF circuit 20 has a cardiac arrhythmia has captured. If so, then during a predetermined period of time the frequency measuring circuit has not detected a heart rate above the predetermined threshold value, the. Reset timer 38 to the reset input of the flip-flop 36 and to the reset input of the switch 34 a reset signal so that the flip-flop 36 and the switch 34 are reset to the state 40. Thus, the arrangement becomes 30 reset to the RHYTHM MONITORING state if after a cardiac arrhythmia has been detected by the WDF circuit 20 within a predetermined period of time the heart rate lying the predetermined threshold value is detected. After the reset, the WDF circuit 20 monitor the cardiac output signal again. The reset timer 38 causes after its expiration that the signal removed from the activation input of the AND gate 24, the frequency measuring circuit 23 is switched off and the switch 34 is reset to the state 40 for rhythm monitoring. Then by means of the WDF circuit 20 and the base electrode 12 and the tip electrode 14 via the switch 34, the Cut surface 16 and the EKG amplifier 18 again monitors the heart activity, so that every cardiac arrhythmia is detected can be.
Fig. 5 ist ein ausführliches Schaltschema der in Fig. 4 gezeigten Frequenzmeßschaltung 23. Fig. 6 zeigt mehrere Impulsdiagramme, die zur Erläuterung der Wirkungsweise derFig. 5 is a detailed circuit diagram of the frequency measurement circuit 23 shown in Fig. 4. Fig. 6 shows several Pulse diagrams used to explain how the
Frequenzmeßschaltung 23 in Fig. 4 herangezogen werden. Gemäß der Fig. 5 besitzt die Frequenzmeßschaltung 23 einen Eingangswiderstand 50, einen npn-Transistor 52, eine Stromquelle 54, einen Kondensator 56, einen als Vergleicher dienenden Differenzverstärker 58, einen Maximumdetektor 60, ein Schieberegister 62 und ein UND-Glied 64.Frequency measuring circuit 23 in FIG. 4 can be used. According to FIG. 5, the frequency measuring circuit 23 has a Input resistance 50, an npn transistor 52, a current source 54, a capacitor 56, one as a comparator serving differential amplifier 58, a maximum detector 60, a shift register 62 and an AND gate 64.
Im Betrieb werden Herzstromsignale 70 in Fig. 6 an einen R-Zacken-Detektor 22 (Fig. 4) angelegt, der einen entsprechenden Puls 75 in Fig. 6 an die Basis des npn-Transistors 52 anlegt. Der Transistor 52 wird durch jeden Impuls des Pulses 75, d. h. auf Grund jeder erfaßten R-Zacke 72, durchgeschaltet. Während der Intervalle zwischen den einzelnen R-Zacken 72 (oder 74) in Fig. 6 ist der Transistor 52 gesperrt, so daß die Stromquelle 54 an dem Kondensator 56 eine Spannung aufbaut. Dieser Aufbau der Spannung an dem Kondensator 56 wird allgemein durch das Impulssignal 76 in Fig. 6 dargestellt. In operation, cardiac current signals 70 in FIG R-wave detector 22 (Fig. 4) is applied, which sends a corresponding pulse 75 in Fig. 6 to the base of the npn transistor 52 creates. The transistor 52 is activated by each pulse of the Pulse 75, i.e. H. due to each detected R-wave 72, switched through. During the intervals between the individual R waves 72 (or 74) in FIG. 6, transistor 52 is blocked, so that the current source 54 builds up a voltage across the capacitor 56. This build-up of the voltage on capacitor 56 is represented generally by the pulse signal 76 in FIG.
Bei jedem Auftreten einer R-Zacke 72 oder 74 wird der npn-Transistor 52 (Fig. 5) durchgeschaltet, so daß der Kondensator 56 durch den Transistor entladen wird. Dies ist in Fig. 6 durch einzelne Impulse 78 und 80 dargestellt. Bei normaler Herzfrequenz (Impulse 72 in Fig. 8) wird der Kondensator 56 mit relativ niedriger Frequenz entladen (Impulse 78 in Fig. 6), so daß die Stromquelle 54 an dem Kondensator 56 eine relativ hohe Spannung aufbauen kann, die den vorherbestimmten Bezügspegel REF (86 in Fig. 6) überschreitet. Wenn dagegen R-Zacken mit abnorm hoher Frequenz auftreten (Impulse 74 in Fig. 6), wird der Kondensator 76 mit höherer Frequenz entladen (Impulse 80 in Fig. 6), so daß der Bezugspegel REF nicht überschritten wird.Whenever an R wave 72 or 74 occurs, the NPN transistor 52 (Fig. 5) turned on so that the capacitor 56 is discharged through the transistor. This is in FIG. 6 represented by individual pulses 78 and 80. At normal heart rate (pulses 72 in Fig. 8) the capacitor 56 discharged at a relatively low frequency (pulses 78 in Fig. 6), so that the current source 54 to the capacitor 56 is a relative can build up high voltage which exceeds the predetermined reference level REF (86 in Fig. 6). If against it If R waves occur at an abnormally high frequency (pulses 74 in FIG. 6), the capacitor 76 is discharged at a higher frequency (Pulses 80 in FIG. 6) so that the reference level REF is not exceeded.
Gemäß der Fig. 5 wird an den Minuseingang des Differenzverstärkers 58 eine Spannung angelegt, die der an dem Kondensator 56 aufgebauten Spannung entspricht/, und wird an den Plus-Eingang des Differenzverstärkers 58 eine Spannung angelegt, die dem vorherbestimmten Bezugspegel 86 in Fig. 6 entspricht. Wenn daher die Spannung an dem Kondensator 56 den vorherbestimmten Bezugspegel REF überschreitet, wie dies bei den Impulsen 78 der Fall ist, gibt der Differenzverstärker 58 als Ausgangssignal X ein O-Signal (negativgehende Rechteckimpulse 84 in Fig. 6) an das Schieberegister 62 ab. Wenn dagegen die Spannung an dem Kondensator 56 unter dem Bezugspegel 86 liegt (Impulse 80 in Fig. 6), gibt der Differenzverstärker 58 als Ausgangssignal X ein 1-Signal an das Schieberegister 62 ab.According to FIG. 5, the negative input of the differential amplifier is connected 58 is applied a voltage corresponding to the voltage built up across the capacitor 56 /, and is applied to the A voltage is applied to the plus input of the differential amplifier 58 which corresponds to the predetermined reference level 86 in FIG. 6 is equivalent to. Therefore, when the voltage on the capacitor 56 exceeds the predetermined reference level REF, like this is the case with the pulses 78, the differential amplifier 58 outputs a 0 signal (negative-going square-wave pulses 84 in FIG. 6) to the shift register 62. If, on the other hand, the voltage on the capacitor 56 is below the reference level 86 (pulses 80 in FIG. 6), the differential amplifier outputs 58 as output signal X a 1-signal to the Shift register 62 from.
Der Frequenzmeßkreis 23 in Fig. 5 besitzt ferner einen Maximumdetektor 60. Dies ist eine übliche Schaltung zum Erfassen des Vorhandenseins von Maxima in den R-Zacken 7.0 in Fig» 6. Beim Erfassen jedes Maximums gibt der Detektor 60 an das Schieberegister 62 ein Signal SHIFT ab, worauf das jeweilige Ausgangssignal X des Differenzverstärkers 58 in eine Endstufe des Schieberegisters 62 geschoben wird und der Inhalt des Registers 62 entsprechend um eine Stufe nach rechts verschoben wird.The frequency measuring circuit 23 in FIG. 5 also has a maximum detector 60. This is a conventional circuit for Detecting the presence of maxima in the R-waves 7.0 in FIG. 6. When detecting each maximum, the detector 60 a signal SHIFT to the shift register 62, whereupon the respective output signal X of the differential amplifier 58 in an end stage of the shift register 62 is shifted and the content of the register 62 is shifted accordingly by one stage is moved to the right.
Das Ausgangssignal des Schieberegisters 62 entspricht dem Inhalt jeder Stufe desselben und wird an das UND-Glied 64 . angelegt, das an den einen Eingang des UND-Gliedes 24 (Fig. 4) ein Ausgangssignal nur abgibt, wenn alle Stufen des Schieberegisters 62 eine Eins enthalten. An den anderen Eingang des UND-Gliedes 24 wird vom Ausgang Q des Flipflops 36 das Signal angelegt, das besagt, daß die WDF-Schaltung 20 festgestellt hat, daß die Kriterien der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion erfüllt sind. The output signal of the shift register 62 corresponds to the content of each stage thereof and is sent to the AND gate 64. applied, which at one input of the AND gate 24 (Fig. 4) emits an output signal only when all stages of the shift register 62 contain a one. At the other input of the AND gate 24 from the output Q of the flip-flop 36 is the Signal applied indicating that the WDF circuit 20 has been detected has that the criteria of the probability density function are met.
313104313104
Wenn beide Kriterien der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion erfüllt sind und eine zu hohe Herzfrequenz festgestellt worden ist, aktiviert das UND-Glied 24 den Defibrillationsimpulsgeber 26, der jetzt an das Herz des Patienten einen Defibrillationsimpuls abgibt. Wenn dagegen auch nur in einer Stufe des Schieberegisters 62 eine Null gespeichert ist, gibt das UND-Glied 64 kein Ausgangssignal ab, was besagt, daß die Frequenzmeßschaltung 23 keine ständig zu hohe Herzfrequenz erfaßt hat. In dem Schieberegister werden somit die Frequenzen der vorhergehenden Herzschläge gespeichert. Je mehr Stufen das Schieberegister besitzt, desto mehr R-Zacken müssen mit einer hohen Frequenz auftreten, ehe eine zu hohe Herzfrequenz angezeigt wird. Infolgedessen erfolgt u.U. keine Defibrillation, auch wenn die Kriterien der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion erfüllt sind.When both criteria of the probability density function are met and the heart rate is too high has been, the AND gate 24 activates the defibrillation pulse generator 26, which now delivers a defibrillation pulse to the patient's heart. If, on the other hand, only in one Stage of the shift register 62 is a zero stored, the AND gate 64 does not emit an output signal, which means that the frequency measuring circuit 23 does not have a heart rate that is constantly too high has captured. The frequencies of the previous heartbeats are thus stored in the shift register. The more stages the shift register has, the more R-waves must occur with a high frequency before one too high heart rate is displayed. As a result, defibrillation may not occur even if the probability density function criteria are met are fulfilled.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung können im Rahmen des Erfindungsgedankens in der Anordnung von Teilen und in Einzelheiten abgeändert werden.The embodiments of the invention described above can within the scope of the inventive concept in the arrangement be modified in parts and in details.
Jiff -Jiff -
I «J I U «■+I «J I U« ■ +
sensing button Sensorknopfsensing button sensor button
14 Spitzenelektrode14 tip electrode
38 Rücksetζzeitgeber '38 reset timer
18 EKG-Verstärker18 ECG amplifier
20 WDF-Schaltung20 WDF circuit
36 Flipflop36 flip-flop
22 R-Zacken-Detektor22 R-wave detector
23 Frequenzmeßschaltung 16 Schnittstelle23 Frequency measurement circuit 16 Interface
26 Defibrillationsimpulsgeber26 defibrillation pulse generator
Figur 5 from F/F 36 vom Flipflop 36 (Fig. 4) Figure 5 from F / F 36 from flip-flop 36 (Fig. 4)
(Fig. 4)(Fig. 4)
R-wave from R-wave R-Zacke vom R-Zacken-Detektor detector.22 (Fig. 4)R-wave from R-wave R-wave from R-wave detector detector.22 (Fig. 4)
(Fig. 4)(Fig. 4)
60 Maximumdetektor60 maximum detector
62 Schieberegister62 shift registers
to AND gate 24 zum UND-Glied 24 (Fig. 4) (Fig. 4) . -to AND gate 24 to AND gate 24 (Fig. 4) (Fig. 4). -
Figur 6 70 Herzstromsignale Figure 6 70 cardiac output signals
75 R-Zacken75 R-waves
REF. REFREF. REF
capacitor-56 Spannung am Kondensator voltage ·capacitor-56 voltage at capacitor voltage
X (input to X (Eingangssignal des Schieberegisters) shift reg.)X (input to X (input signal of the shift register) shift reg.)
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Owings Mills, Maryland (USA). Mieczyslaw Mirowski,
Owings Mills, Maryland (USA)
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