DE3789060T2

DE3789060T2 - Vorrichtung zum messen von biologischen signalen.

Info

Publication number: DE3789060T2
Application number: DE3789060T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Fujii; Takafumi Go; Toshinori Hirano; Keiji Yamaguchi
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1986-10-17
Filing date: 1987-10-16
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2007-10-17
Also published as: US5092340A; DE3789060D1; JPS6399840A; EP0327646B1; EP0327646A4; EP0327646A1; JPH0347094B2; WO1988002617A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen eines Signals von einem Organismus oder einem lebenden Körper über einen vorbestimmten Zeitraum, und insbesondere auf eine Lebendkörpersignal-Meßvorrichtung zum Analysieren eines Signals von einem Organismus in Echtzeitweise.

Stand der Technik

Auf dem Gebiet der medizinischen Behandlung ist eine klinische Untersuchungsmessung, z. B. ein Elektrokardiogramm und ein Blutdruck, als tägliche Arbeit durchgeführt . .
Diese Untersuchungen sind gewöhnlich in einem ziemlich begrenzten Zeitraum in einer medizinischen Versorgungseinrichtung, wie z. B. einer Klinik oder einem Krankenhaus, unter der Kontrolle eines medizinischen Doktors oder eines Prüfers der klinischen Prüfung durchgeführt. Es gibt jedoch Krankheiten, die in der Untersuchung, die in einem solchen begrenzten Zeitraum durchgeführt ist, nicht erkannt sein können.
In dem Falle einer vorübergehenden Störung des Herzens oder einer Arrhythmie bzw. Rhythmusstörung z. B. erscheint im Elektrokardiogramm nicht unbedingt eine abnorme Wellenform. Da ein Intervall zwischen Erscheinungen einer solchen abnormen Wellenform in vielen Fällen groß ist, ist die Wahrscheinlichkeit der Erkennung einer solchen Störung im Herzen in einem kurzen Zeitraum verringert; folglich ist es in vielen Fällen schwierig, eine determierende bzw. bestimmende Diagnose durch die in einem kurzen Zeitraum durchgeführte Untersuchung durchzuführen.
In dieser Situation ist zur Erkennung solcher oben beschriebenen Krankheiten ein Verfahren zur Messung eines Elektrokardiogramms über einen langen Zeitraum entwickelt worden. Gemäß diesem Verfahren ist ein Langzeitelektrokardiogramm oder sogenanntes Holter-Elektrokardiogramm erhalten, so daß für einen ganzen Tag oder 24 Stunden im täglichen Leben ein tragbarer Elektrokardiograph an einem Teilbereich des Körpers einer Person als Subjekt angebracht gelassen ist, um elektrokardiographische Wellenformen zu sammeln und auf einem Magnetband aufzuzeichnen. Das Magnetband ist danach durch Einsatz einer Magnetbandwiedergabevorrichtung gelesen, um die elektrokardiographischen Wellenformen zu reproduzieren bzw. wiederzugeben, die von einem Prüfer, wie z. B. einem medizinischen Doktor, beobachtet sind, um eine Anomalie zu erkennen und dadurch eine Diagnose einer Krankheit wie z. B. einer vergänglichen Betroffenheit des Herzens durchzuführen.
Die auf einem Magnetband aufgezeichneten elektrokardiographischen Wellenformen sind aufgrund ihres großen Umfangs bei hoher Geschwindigkeit reproduziert. Folglich muß der Prüfer, z. B. ein medizinischer Doktor, die Diagnose durch visuelle Prüfung einer solchen großen Menge von elektrokardiographischen Wellenformen, die mit einer hohen Geschwindigkeit reproduziert sind, durchführen, was dem Prüfer eine harte Last auferlegt.
Wie oben beschrieben ist, sind zum Erkennen der Arrhythmie, die eine vergängliche Krankheit ist, und die zu einer ziemlich seltenen Gelegenheit auftritt, die in 24 Stunden gesammelten elektrokardiographischen Wellenformen vollständig reproduziert, um die Wellenformen in einem langen Zeitraum zu analysieren, was viele unnötigen Arbeiten erfordert, und was die Effizienz der Gesamtuntersuchung verringert.
Im die obige Unvernunft zu beseitigen, ist ein Verfahren eingeführt worden, bei dem ein Magnetband, das eine große Menge aufgezeichneter Wellenformen enthält, mit hoher Geschwindigkeit reproduziert wird (z. B. bei einer Geschwindigkeit, die 60 oder 120 mal so groß ist wie die gewöhnliche Wiedergabegeschwindigkeit), so daß die Wellenformen gemäß einem vorbestimmten Verfahren durch die Vorrichtung automatisch analysiert werden, um nur die Teilbereiche davon anzuzeigen, die als Ergebnis der Analyse als abnorm beurteilt sind, wodurch einem Untersucher ermöglicht wird, die abnormen Abschnitte zu untersuchen. Da jedoch das Magnetband einen Hochgeschwindigkeits- Wiedergabevorgang erfährt und Datenelemente der elektrokardiographischen Wellenformen in die objektive Vorrichtung mit hoher Geschwindigkeit eingegeben werden, wenn es gewünscht ist, die Wellenform z. B. durch Einsatz eines Mikrocomputers zu analysieren, kann für die Analyse keine ausreichende Zeit aufgebracht werden, es ist nämlich schwierig beim gegenwärtigen Stadium der Technik, die Genauigkeit der Analyse zu erhöhen.
Um eine solche Schwierigkeit zu überwinden, wird seit kurzem ein Verfahren eingesetzt, bei dem während der Sammlung der elektrokardiographischen Wellenformen über einen langen Zeitraum eine Analyse der Wellenformen automatisch gleichzeitig erreicht wird, nämlich auf eine Echtzeitweise, so daß Teilbereiche der als ein Ergebnis der Analyse als abnorm beurteilten Wellenformen in einem Speicher gespeichert werden, z. B. auf einem Magnetband oder einem IC- Speicher, um danach diese abnormen Wellenformen und Analyseergebnisse mittels einer Anzeigeausrüstung anzuzeigen, die bei der Stelle eines medizinischen Doktors installiert ist, und, wenn nötig, einen Ausdruckvorgang von ihnen durchzuführen, was dem Doktor ermöglicht, die Ergebnisse zu bestätigen. Bei diesem Verfahren kann im Vergleich zum obigen Verfahren eine ausreichende Zeit aufgewendet werden, um die Analyse durchzuführen (60 oder 120 mal), was die Genauigkeit der Analyse verbessert.
Außerdem müssen nur die EKG-Wellenformen, die als Ergebnis der Echtzeit-EKG-Wellenformanalyse als abnorm beurteilt sind, in einem Speicher, wie z. B. ein Magnetband oder ein IC-Speicher, gespeichert werden, es ist möglich, die Speicherkapazität und das Gewicht der Vorrichtung auf ein Mindestmaß zurückzuführen, die deshalb als tragbare Vorrichtung eingesetzt werden kann.
Bei der Echtzeitanalyse der Langzeitmessung von elektrokardiographischen Wellenformen sind nicht alle elektrokardiographischen Wellenformen, die in 24 Stunden auftreten, aufgezeichnet, es werden nämlich nur die Wellenformen gespeichert, die als Ergebnis der von der Vorrichtung durchgeführten automatischen Analyse als abnorm beurteilt sind. Als Folge sind die Wellenformen, die durch die automatische Analyse als normal beurteilt sind, nicht gespeichert, nämlich auch wenn sich darin eine abnorme Wellenform befindet, kann der Prüfer eine solche Wellenform nicht überprüfen.
Wie oben beschrieben, ist es bei der Echtzeitanalyse ziemlich wichtig, daß jede abnorme Wellenform erkannt sein kann; außerdem ist es ebenfalls wesentlich, eine normale Wellenform nicht als abnorm zu beurteilen, um die dem Prüfer auferlegte Untersuchungsarbeit auf ein Mindestmaß zurückzuführen.
Da die elektrokardiographischen Wellenformen jedoch persönliche Kennlinien des Subjekts enthalten (Unterschiede in Kennlinien, die mit jeweiligen Personen verbunden sind), wenn die Normalität und die Anomalie automatisch in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Bezugswert automatisch beurteilt sind, ist es wahrscheinlich, daß das Verhältnis von Fehlern in der Beurteilung erhöht wird.
Anders gesagt ist bei Benutzung von elektrokardiographischen Wellenformen ein QRS-Teilbereich, in dem ein Pegel des Wellenformsignals stark abweicht, erkannt, um Werte eines Bereichs des QRS-Signals, eine Amplitude (Höhe) davon und den Zeitindex (Index der Breite) davon zu berechnen, wodurch beurteilt wird, um die Normalität oder Anomalie in Abhängigkeit davon zu bestimmen, ob diese Werte die jeweiligen vorbestimmten Schwellenwerte übersteigen. Aufgrund des Unterschieds zwischen den Schwellenwerten der einzelnen Personen bleibt mit irgendwelchen Schwellenwerten, die in einem Fall, in dem die Echtzeitanalyse durchgeführt ist, während das Signal 24 Stunden lang kontinuierlich gemessen ist, eine Angst, daß das Fehlerverhältnis in der Beurteilung erhöht ist.
Es ist beispielsweise ein Versuch unternommen worden, um eine mit dem Ventrikel bzw. der Herzkammer verbundene Extrasystole, die bei der Arrhythmie äußerst problematisch ist, mit hoher Genauigkeit zu erkennen. In diesem Fall ist der Zeitindex des QRS-Teilbereichs (der Index der QRS- Breite) gemessen, um das Vorhandensein oder Fehlen der mit der Herzkammer verbundenen Extrasystole in Abhängigkeit davon zu bestimmen, ob der Wert des gemessenen Indizes einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Deshalb kann jedoch der Schwellenwert als Grenzwert zwischen dem normalen Wert des QRS mit Index und dem abnormen Wert davon nicht absolut bestimmt werden, der Wert weicht nämlich je nach den einzelnen Fällen ab; darüber hinaus ist wohl bekannt, daß sich der Wert bei einer Person während eines Tages oder zwischen jeweiligen Untersuchungstagen ändert. Selbst wenn derselbe Wert für den QRS-Index erhalten ist, kann nämlich der Wert je nach den einzelnen Fällen normal oder abnorm sein. Folglich ist es unmöglich, den Schwellenwert eindeutig festzusetzen, um die normalen und abnormen Fälle ohne Verursachen von irgendwelchen Fehlern zu beurteilen.
Das zum Stand der Technik gehörende Dokument WO-A-81/02832 beschreibt eine Organismussignal-Meßvorrichtung, bei der ein Herzschlaganalysierer eine erste ambulante Einheit enthält, die von einem Subjekt getragen wird und einen Mikroprozessor zum Steuern des Datenflusses von Aufnahmekabeln zu einer Speichereinrichtung für bis zu 72 Stunden Sammlung von Daten hat und die Daten in bezug auf Raten- bzw. Geschwindigkeitsrhythmus und Gestalt analysiert. Eine Schnittstellenschaltung ist bereitgestellt, um die gespeicherten Daten zu einer späteren Zeit auszulesen. Eine zweite Einheit, mit der die erste Einheit zur Datenübertragung verbunden ist, ermöglicht die Anzeige der gespeicherten Daten und die Eingabe von Tastaturdaten, die normalen Bedingungen eines Herzschlags entsprechen, zur Benutzung als eine Norm für den Vergleich durch die erste ambulante Einheit (10).

Offenbarung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der Nachteile der zum Stand der Technik gehörenden Technik und die Bereitstellung einer Langzeit-Lebendkörpersignal- Meßvorrichtung, die eine Langzeit-Organismussignalmessung so durchführen kann, daß eine Langzeitanalyse mit einer hohen Genauigkeit unter Berücksichtigungen der individuellen Kennlinien gemessener Wellenformen erreicht ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine Organismussignal-Meßvorrichtung, wie in dem Anspruch 1 angegeben ist, vor.
Die Organismussignal-Meßvorrichtung beinhaltet eine Meßeinrichtung zur Durchführung einer Messung und einer Analyse eines Organismussignals eines Subjekts über einen vorbestimmten Zeitraum, um das Signal zu speichern und Ergebnisse der Messung zu erzeugen, eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der von der Meßeinrichtung ausgegebenen Daten und eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben von Daten für eine Organismussignalanalyse in die Meßeinrichtung, in der durch Liefern von Organismussignal-Analysedaten, die für einen lebenden Körper als Subjekt der Messung einzigartig sind, im voraus von der Eingabeeinrichtung zur Meßeinrichtung, um die Meßeinrichtung zu veranlassen, Kennlinien des Lebendkörpersignals des Subjekts zu lernen bzw. kennenzulernen. Die Organismussignal-Meßeinrichtung beinhaltet ferner eine Meßeinrichtung zur Durchführung einer Messung und einer Analyse eines Organismussignals eines Subjekts über einen vorbestimmten Zeitraum, eine Eingabeeinrichtung, um der Meßeinrichtung im voraus Organismussignal-Analysedaten zu liefern, die bei einem Organismus als ein Subjekt der Messung einzigartig sind, und eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Ergebnisse der Messung und der Analyse, in der die Meßeinrichtung nach dem Empfangen der Organismussignal-Analysedaten von der Eingabeeinheit eine Messung von Organismussignalen des Subjekts über einen vorbestimmten Zeitraum durchführt und auf Echtzeitweise die gemessenen Organismussignale aufgrund der Organismussignal-Analysedaten analysiert, um sich Ergebnisse der Analyse zu merken bzw. zu speichern, so daß bei Abschluß der Messung über den vorbestimmten Zeitraum die gemerkten Lebendkörpersignale an die Organismussignal- Anzeigeeinrichtung geliefert sind.
Die Meßeinrichtung mißt Lebendkörpersignale als eine Lernmessung über einen vorbestimmten Zeitraum und analysiert die Signale vor einer Messung an einem Subjekt, um die Normalität und die Anomalie zu beurteilen, und die Eingabeeinrichtung liefert vorher Anfangswerte von Organismussignal-Analysedaten, die bei der Beurteilung benutzt werden sollen, an die Meßeinrichtung, so daß die von der Meßeinrichtung gemessenen und analysierten Organismussignale und die Ergebnisse der Analyse an die Anzeigeeinrichtung geliefert sind, wobei die Eingabeeinrichtung in der Lage ist, die Meßeinrichtung mit Korrekturwerten der Organismussignal-Analysedaten aufgrund der von einem Prüfer für die erzeugten Organismussignale durchgeführten Beurteilung zu beliefern.
Das Organismussignal kann ein elektrokardiographisches Signal sein.
Die Meßeinrichtung führt eine Beurteilung bei einem Organismussignal oder einem Lebendkörpersignal in Abhängigkeit von einem Merkmalwert durch, und die Eingabeeinrichtung mißt verschiedene Arten von Merkmalwerten von normalen und abnormen Organismussignalen, die von der Meßeinrichtung in einer Lernmessung gemessen sind, und die von dem Prüfer beurteilt sind, um normale und abnorme Histogramme für jeden Merkmalwert zu erzeugen, um jeweils einen Grad der Trennung oder Isolation zwischen der Normalität und der Anomalie für die jeweiligen Werte zu messen, um einen Merkmalwert, der den größten Grad der Trennung aufweist, zur Benutzung in der Beurteilung der Organismussignale zu wählen und einen Schwellenwert jedes Merkmalwerts aufgrund des Trennungsgrades davon zu bestimmen und dadurch die Meßeinrichtung mit den Schwellenwerten der Merkmalwerte zu beliefern.
Der Merkmalwert kann ein Bereich des QRS-Teilbereichs, ein Spitzenwert davon oder ein Wert sein, der durch Dividieren des Bereichs durch den Spitzenwert erhalten ist.
Die Meßeinrichtung mißt Organismussignale durch Verwendung eines Schablonenvergleichsverfahren, und die Eingabeeinrichtung erzeugt eine Schablone zur Verwendung bei dem Schablonenvergleich aus den normalen und abnormen Organismussignalen, die durch die Meßeinrichtung in einer Lernmessung gemessen sind, und die durch den Prüfer beurteilt sind, um Schwellenwerte von Korrelationskoeffizienten für die Beurteilung des Schablonenvergleichs aufgrund der Organismussignale einzustellen und dadurch die Meßeinrichtung mit der Schablone und den Schwellenwerten der Korrelationskoeffizienten zu beliefern.
Die Korrelationskoeffizienten CORRi sind mit einer QRS- Wellenform und einer Schablone wie folgt dargestellt:
CORRi =
Die Meßeinrichtung kann als Bedingung zur Beurteilung eines Vorhandenseins einer Korrelation zwischen der QRS-Wellenform und der Schablone eine Tatsache verwenden, daß die folgende Beziehung zwischen den Korrelationskoeffizienten CORRi und dem Schwellenwert TCR davon existiert:
CORRi > TCR
Die Meßeinrichtung kann als Bedingung zur Beurteilung eines Vorhandenseins einer Korrelation zwischen der QRS-Wellenform und der Schablone eine Tatsache verwenden, daß die folgende Beziehung zwischen einem Verhältnis DNORM eines Unterschieds von Normen, erhalten aus DNORM - ABS ( - und einem Schwellenwert TN des Verhältnisses DNORM existiert:
DNORM < TN
Die Meßeinrichtung kann als erneuerte Schablone für den Schablonenvergleich die Schablone verwenden, die durch Verwendung der alten Schablone , der QRS-Wellenform und einer Erneuerungsrate UR der Schablone aus der folgenden Formel erhalten ist:
= (1 - UR) + UR·
Die Meßeinrichtung kann das QRS erkennen, wenn der Absolutwert eines Differentialsignals eines elektrokardiographischen Signals, das dorthin geliefert ist, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Außerdem sind in einer Organismussignal-Meßvorrichtung, die Organismussignale eines Subjekts über einen vorbestimmten Zeitraum mißt und analysiert, um analysierte Daten zu produzieren, durch Beliefern der Vorrichtung mit Organismussignal-Analysedaten die Kennlinien von Organismussignalen des Subjekts von der Vorrichtung gelernt.
Die Organismussignal-Meßvorrichtung beinhaltet eine Meßeinrichtung zum Messen von Signalen von einem Organismus oder einem lebenden Körper über einen vorbestimmten Zeitraum, eine Analysiereinrichtung zum Analysieren der von der Meßeinrichtung gemessenen Organismussignale, eine Speichereinrichtung zum Speichern eines Ergebnisses der von der Analysiereinrichtung durchgeführten Analyse und eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben von Daten, die in der Speichereinrichtung gespeichert sind, an ein externes Gerät, nachdem die Messung und die Analyse abgeschlossen sind, worin Organismussignale eines Subjekts, die von der Meßeinrichtung vor einer Messung gemessen sind, von der Ausgabeeinheit ausgegeben sind und Organismussignal- Analysedaten vorher gespeichert werden können, wobei die Daten Kennlinien von Organismussignalen des Subjekts enthalten, die aufgrund einer Beurteilung der Organismussignale durch den Prüfer eingestellt sind.
Vor einer Messung ist die Analysiereinrichtung vorher mit Anfangswerten von Organismussignal-Analysedaten geladen, so daß die Meßeinrichtung Organismussignale über einen vorbestimmten Zeitraum als Lernmessung mißt, daß die Analysiereinrichtung die Organismussignale analysiert, um zu beurteilen, um die Normalität und die Anomalie zu bestimmen, daß ein Ergebnis der Beurteilung von der Ausgabeeinrichtung ausgegeben ist, und daß Korrekturwerte der Organismussignal- Analysedaten aufgrund der Beurteilung der ausgegebenen Organismussignale durch den Inspektor zu der Analysiereinrichtung geliefert sind.
Die Analysiereinrichtung beurteilt die Organismussignale, Merkmalwerte oder charakteristische Mengen, die bei der Beurteilung benutzt werden sollen, sind von der Meßeinrichtung in der Lernmessung gemessen, verschiedene Arten von Merkmalwerten sind für Organismussignale gemessen, die von dem Prüfer als normal bzw. abnorm beurteilt sind, Histogramme der normalen und abnormen Organismussignale sind für jeden Merkmalwert erzeugt, ein Grad der Trennung zwischen der Normalität und der Anomalie ist für das Histogramm gemessen, ein Merkmalwert, der den größten Grad der Trennung aufweist, ist für die Beurteilung der Organismussignale gewählt, ein Schwellenwert der Merkmalwerte ist gemäß dem Grad der Trennung der Merkmalwerte bestimmt, und der Schwellenwert der Merkmalwerte ist an die Analysiereinrichtung geliefert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Zusammensetzung bzw. einen Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2a-2b sind Funktionsblockdiagramme, die ein Ausführungsbeispiel zeigen, in dem die vorliegende Erfindung auf eine Elektrokardiogramm- Meßvorrichtung angewandt ist;
Fig. 3a-3b sind Funktionsblockdiagramme, die ein alternatives Ausführungsbeispiel zeigen, in dem die vorliegende Erfindung auf eine Elektrokardiogramm-Meßvorrichtung angewandt ist;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das eine Darstellung der Vorrichtung von Fig. 2 zeigt;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem eine Langzeitmessung des Elektrokardiogramms durch Benutzung der Vorrichtung von Fig. 2 durchgeführt ist;
Fig. 6 ist ein Diagramm, das einen Zustand bei dem Lernbetrieb vor dem Betrieb, in dem eine Langzeitmessung des Elektrokardiogramms durch Benutzung der Vorrichtung von Fig. 2 durchgeführt ist, zeigt;
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das eine Hardware- Konfiguration eines Echtzeit-Analysierers von Fig. 2 zeigt;
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine Hardware- Konfiguration eines Berichtgenerators bzw.
-erzeugers von Fig. 2 zeigt;
Fig. 9 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Vorrichtungen der Fig. 2-3 zeigt;
Fig. 10 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb des Lernprozesses der Vorrichtung von Fig. 2 zeigt;
Fig. 11 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb des Lernprozesses der Vorrichtung von Fig. 3 zeigt;
Fig. 12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Analyseergebnis zeigt, das in einer Anzeigeeinheit in der Vorrichtung von Fig. 2 angezeigt ist;
Fig. 13a ist eine Grafik, die ein Beispiel für eine elektrokardiographische Wellenform zeigt;
Fig. 13b ist eine Grafik, die Signale zeigt, die durch Differenzierung der Wellenform von Fig. 13a erreicht sind;
Fig. 13c ist eine Grafik, die die mit Absolutwerten der Signale von Fig. 13b verbunden sind;
Fig. 14 ist eine Grafik, die einen Bereich des QRS- Teilbereichs zeigt;
Fig. 15 ist eine Grafik, die die Amplitude des QRS- Teilbereichs zeigt;
Fig. 16-19 sind Grafiken, die jeweils Beispiele für Analyseergebnisse zeigen, die auf einer Anzeigeeinheit der Vorrichtung von Fig. 2 angezeigt sind;
Fig. 20a-20c sind Grafiken, die jeweils Beispiele für Histogramme von AQRS, SQRS und TIQRS zeigen;
Fig. 21 ist eine Grafik, die ein Beispiel für ein Histogramm in einem Fall zeigt, in dem der Zuverlässigkeitsgrad des Merkmalwerts vier ist;
Fig. 22 ist eine Grafik, die ein Beispiel für ein Histogramm in einem Fall zeigt, in dem der Zuverlässigkeitsgrad des Merkmalswerts drei ist;
Fig. 23 ist eine Grafik, die ein Beispiel für ein Histogramm in einem Fall zeigt, in dem der Zuverlässigkeitsgrad des Merkmalwerts zwei ist;
Fig. 24 ist eine Grafik, die ein Beispiel für ein Histogramm in einem Fall zeigt, in dem der Zuverlässigkeitsgrad des Merkmalwerts eins ist;
Fig. 25 ist eine Grafik, die ein Beispiel für ein Histogramm in einem Fall zeigt, in dem der Zuverlässigkeitsgrad des Merkmalwerts null ist;
Fig. 26 ist eine Grafik, die eine Einstellung eines Schwellenwerts der Merkmalwerte zeigt;
Fig. 27a-27e sind Grafiken, die Beispiele für eine Aufzeichnung zeigen, die all Ergebnis einer Langzeit-Elektrokardiogrammessung mit der Vorrichtung von Fig. 2 erreicht ist;
Fig. 28 ist eine Grafik, die ein Beispiel für den Schablonenvergleich zeigt; und
Fig. 29 ist ein Diagramm, das Beziehungen von Vergrößerung und Verkleinerung bei dem Schablonenvergleich zeigt.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Als nächstes auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug nehmend, wird eine ausführliche Beschreibung eines Ausführungsbeispiels angegeben, bei dem die vorliegende Erfindung auf eine Langzeit-Elektrokardiogramm-Meßvorrichtung angewandt ist.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, beinhaltet die Langzeit- Elektrokardiogramm-Meßvorrichtung eine tragbare elektrokardiographische Vorrichtung (Echtzeit-Analysierer) 1, die an einem Teilbereich des Körpers eines Subjekt anzubringen ist, und einen Berichtgenerator 2, der an den Echtzeit-Analysierer 1 anzuschließen ist.
Der Echtzeit-Analysierer 1 wird von dem Subjekt mit sich gebracht, wie in Fig. 5 gezeigt ist, so daß elektrokardiographische Wellenformen des Subjekts über einen langen Zeitraum, z. B. 24 Stunden, gemessen sind, und daß jeweilige Teilbereiche der gemessenen Wellenformen für die Bestimmung der Normalität und Anomalie davon beurteilt sind, um z. B. die Teilbereiche der Wellenformen, die als abnorm beurteilt sind, auswendig zu lernen bzw. zu speichern.
Nachdem der Echtzeit-Analysierer 1 eine Langzeitmessung abgeschlossen hat, ist der Berichtgenerator 2 mit dem Echtzeit-Analysierer 1 verbunden, um das beurteilte Ergebnisse davon für eine Bestätigung, die durch einen Prüfer, z. B. einen Doktor, zu erfolgen hat, auszugeben.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist der Berichtgenerator 2 vor dem Anbringen des Echtzeit-Analysierers 1 an dem Subjekt für eine Langzeitmessung außerdem auch benutzt, um Beurteilungsnormen oder Bezugswerte für die Beurteilung an den Echtzeit-Analysierer 1 zu liefern oder die in dem Echtzeit-Analysierer 1 gespeicherten Bezugswerte zu korrigieren.
Die Betriebe bzw. Vorgänge zum Liefern und Korrigieren der Bezugswerte für die Beurteilung sind so ausgeführt, daß, nachdem der Echtzeit-Analysierer 1 an dem Subjekt angebracht ist und eine bestimmte Menge von elektrokardiographischen Datenelementen gesammelt sind, der Echtzeit-Analysierer 1 mit Bezugswerten für die Beurteilung beliefert ist, oder daß die allgemeinen, vorher darin gespeicherten Bezugswerte für die Beurteilung direkt korrigiert sind.
Die Fig. 2a-2b sind Funktionsblockdiagramme, die eine Langzeitelektrokardiogramm-Meßvorrichtung als ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, in der elektrokardiographische Wellenformen durch Benutzung von Merkmalwerten von ihnen beurteilt sind, worin die Fig. 2a-2b Teilbereiche des Echtzeit-Analysierers 1 bzw. des Berichtgenerators 2 zeigen.
In Fig. 2a erhält ein elektrokardiographischer Signaleingangsabschnitt II als einen Eingang dorthin ein elektrokardiographisches Signal von einem Subjekt. Ein QRS- Detektor bzw. -erkenner 12 erkennt einen QRS-Teilbereich des elektrokardiographischen Signals, das von dem elektrokardiographischen Signaleingangsabschnitt II nach einem Verfahren empfangen ist, das nachher beschrieben wird. Ein QRS-Schwellenwertspeicher 13 speichert darin einen QRS- Schwellenwert TQRS, der für eine Erkennung des QRS- Teilbereichs in dem QRS-Detektor 12 benutzt ist.
Ein Wellenformbeurteilungsabschnitt 14 beurteilt die Normalität und die Anomalie der Wellenformen der elektrokardiographischen Signale, in denen ein QRS- Teilbereich nach einem Verfahren erkannt ist, das später beschrieben wird. Ein Merkmalschwellenwertspeicher 15 speichert darin Schwellenwerte von Merkmalwerten, die für die Beurteilung der Wellenformen in dem Wellenformbeurteilungsabschnitt 14 übernommen bzw. benutzt sind.
Ein Analyseergebnisspeicher 16 speichert darin ein Ergebnis der Beurteilung, die bei den Wellenformen in dem Wellenformbeurteilungsabschnitt 14 durchgeführt ist, und die als normal beurteilte Wellenformen. Ein Eingangs/Ausgangsabschnitt 17 ist mit einem Eingangs/Ausgangsabschnitt 21 des Berichtgenerators 2 von Fig. 2b verbunden, um Daten dazwischen zu übermitteln. Die im Analyseergebnisspeicher 16 gespeicherten Analysedaten der Langzeitmessung werden z. B. ausgelesen, um an den Berichtgenerator 2 geliefert zu sein, oder der QRS- Schwellenwert TQRS und Schwellenwerte von dem jeweiligen Merkmalwert sind von dem Berichtgenerator 2 eingegeben, um an den QRS-Schwellenwertspeicher 13 und den Merkmalschwellenwertspeicher 15 geliefert zu sein.
Ein Speicheranzeigeeingabeabschnitt 18 ist genommen, um ein Signal einzugeben, das eine Speicherung eines elektrokardiographischen Signals anzeigt, das erhalten ist, wenn das Subjekt eine Anomalie des Herzens während einer Langzeitmessung, die mit dem Echtzeit-Analysierer 1, der an dem Körper des Subjekts angebracht ist, durchgeführt ist, erkennt. Wenn dieses Signal vorhanden ist, ist das elektrokardiographische Signal, das zu dem zugehörigen Augenblick erhalten ist, in dem Analyseergebnisspeicher 16 gespeichert.
In Fig. 2b ist der Eingangs-/Ausgangsabschnitt 21 mit dem Eingangs-/Ausgangsabschnitt 17 des Echtzeit-Analysierers 1 verbunden, um Dateneingangs-/Ausgangsoperationen bzw. -vorgänge mit dem Echtzeit-Analysierer 1 zu erreichen. Eine Anzeige 22 ist benutzt, um elektrokardiographische Signale und Analyseergebnisse, die von dem Echtzeit-Analysierer 1 über den Eingangs-/Ausgangsabschnitt 21 und einen Signalprozessor 24 gesandt sind, anzuzeigen.
Ein Operationseingangsabschnitt 23 ist von einem Prüfer benutzt, um das Beurteilungsergebnis, das von dem Echtzeit- Analysierer 1 erhalten und auf der Anzeige 22 angezeigt ist, visuell zu prüfen, um eine Korrektur einzugeben, die bei der Beurteilung durchzuführen ist. Außerdem gibt der Prüfer bei Bedarf von dem Operationseingangsabschnitt 23 aus verschiedene Schwellenwerte im voraus ein.
Der Signalprozessor 24 korrigiert die Beurteilung bei den elektrokardiographischen Signalen in einem Fall, in dem eine Eingabe für eine Korrektur des Beurteilungsergebnisses, durchgeführt von dem Echtzeit-Analysierer 1, von dem Operationseingangsabschnitt 23 geliefert ist, was später beschrieben wird. Ein QRS-Schwellenwertkorrektur- oder -einstellabschnitt 25 stellt aufgrund der durch den Signalprozessor 24 korrigierten Beurteilung einen neuen Schwellenwert TQRS für die Erkennung des QRS-Teilbereichs ein und liefert den Wert TQRS über den Eingabe/Ausgabeabschnitt 21 an den Schwellenwertspeicher 13 des Echtzeit-Analysierers 1.
Ein Merkmalwertmeßabschnitt 26 mißt Merkmalwerte von elektrokardiographischen Wellenformen, die durch Korrigieren der von dem Signalprozessor 24 erhaltenen Beurteilung erreicht sind. Ein Merkmalwert-Histogrammgenerator 27 erzeugt ein Histogramm des jeweiligen Merkmalwerts, der von dem Merkmalwertmeßabschnitt 26, der später beschrieben wird, gemessen ist. Ein Merkmalwertwähler 28 wählt aufgrund des Histogramms der Merkmalwerte, das von dem Merkmalwert- Histogrammgenerator 27 erzeugt ist, einen der Merkmalwerte für die Beurteilung der Wellenformen.
Ein Merkmalschwellenwert-Einstellabschnitt 29 bestimmt einen Schwellenwert für die Beurteilung der Merkmalwerte, die von dem Merkmalwertwähler 28 nach einem Verfahren, das später beschrieben wird, gewählt sind, um die Schwellenwerte über den Eingangs-/Ausgangsabschnitt 21 an den Merkmalschwellenwertspeicher 15 des Echtzeit-Analysierers 1 zu liefern.
Die Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm einer Hardwarezusammensetzung des Echtzeit-Analysierers 1.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, hat der Echtzeit-Analysierer 1 eine Vielzahl von Elektroden 101 für das Elektrokardiogramm. Wie wohl bekannt ist, werden in einer Messung die Elektroden 101 mit vorbestimmten Teilbereichen des Körpers des Subjekts in Berührung gebracht, um elektrokardiographische Signale des Subjekts zu erfassen. Die Elektroden 101 sind gewöhnlich von einem Beseitigungs- bzw. Einmaltyp.
Ein Induktionsverfahren zur Erzeugung eines Elektrokardiogramms, nämlich Stellen, an denen die Elektroden 101 angebracht sind, sind in Abhängigkeit von Zwecken im Falle einer Einfachinduktion gemäß (1) NASA-Induktion, (2) CM5- Induktion oder (3) CC5-Induktion gewählt, wie wohl bekannt ist.
Im Falle von Doppelinduktion sind die Stellen in Abhängigkeit von einer Kombination von (1) und (2) oder (1) und (3) gewählt. Übrigens sind in jedem Fall der Einfach- und Doppelinduktionen natürlich Erdungselektroden notwendig.
Ein Differentialverstärker 102 für das Elektrokardiograinin ist mit den mehreren Elektroden 101 verbunden, um die von dort empfangenen elektrokardiographischen Signale zu verstärken. Ein Analog-zu-Digital-, AD-Wandler 103, wird beliefert mit den Signalen, die von dem Differentialverstärker 102 verstärkt sind, und einem Signal, das von einem zusätzlichen Eingabeterminal 104 zum Eingeben von anderen Organismusinformationen geliefert ist, wenn es erforderlich ist, so daß diese Signale von Analog- zu Digitalwerten umgewandelt sind, die an eine zentrale Verarbeitungseinheit, CPU 105, zu liefern sind. Die Elektroden 101, der Differentialverstärker 102, der AD-Wandler 103 und das zusätzliche Eingabeterminal 104 bilden den elektrokardiographischen Signaleingangsabschnitt 11 von Fig. 2a.
Die CPU 105 analysiert-die von dem AD-Wandler 103 eingegebenen elektrokardiographischen Signale mittels eines Steuerprogramms und eines Analyseprogramms zum Analysieren der Signale, die in dem Nur-Lese-Speicher, ROM 106, und einem Direktzugriffsspeicher, RAM 107, gespeichert sind, um ein Ergebnis der Analyse zusammen mit den Rohdaten der Signale in dem RAM 107 zu speichern.
Der ROM 106 ist bereitgestellt, um darin ein Programm zum Steuern der CPU 105 und ein Programm zum Analysieren der elektrokardiographischen Signale in einer Echtzeitweise zu speichern. Der RAM 107 ist mit einem Programm geladen, um die Signale, elektrokardiographische Signaldaten, die von den Elektroden 101 eingegeben sind und einer AD-Umwandlung in dem AD-Wandler 103 unterzogen sind, und Daten, die als ein Ergebnis einer Analyse, die von dem Analyseprogramm bei den elektrokardiographischen Signaldaten durchgeführt ist, erhalten sind, zu analysieren. Die CPU 105, der ROM 106 und der RAM 107 bilden den QRS-Detektor 12, den QRS- Schwellenwertspeicher 13, den Wellenformbeurteilungsabschnitt 14, den Merkmalschwellenwertspeicher 15 und den Analyseergebnisspeicher 16.
Der Eingabe-/Ausgabeabschnitt 17 von Fig. 2a beinhaltet einen parallelen Eingang/Ausgang, IO 108, und einen Ausgangsdaten- und Steuerbus 111.
Der parallele IO 108 ist ein paralleles Eingabe/Ausgabegerät und ist an einen Adreßdatenbus 112, einen Steuerbus 113 und einen Interrupt-bzw. Unterbrechungssignalbus 114 so angeschlossen, daß die Eingabe/Ausgabeoperationen davon von der CPU 105 gesteuert sind, um ein Unterbrechungssignal über den Unterbrechungssignalbus 114 auf der CPU 105 in Abhängigkeit von einem externen Zustand zu erzeugen. Eine Leuchtdiode bzw. LED 109 ist mit einem Ausgangsanschluß des parallelen IO 108 verbunden, um einen Betriebszustand des Echtzeit-Analysierers 1 anzuzeigen. Außerdem teilt die LED 109 dem Subjekt auch die Bedingung bzw. den Zustand mit, daß der Berichtgenerator 2 in einem betriebsfähigen Zustand ist.
Ein Ereignismarkierungsschalter 110 bildet den Speicheranzeige-Eingangsabschnitt 18 von Fig. 2a und ist mit einem Eingangsanschluß des parallelen IO 108 so verbunden, daß der Schalter 110 gedrückt ist, wenn das Subjekt eine Anomalie des Herzens erkennt, um ein Unterbrechungssignal auf dem Unterbrechungssignalbus 114 zu erzeugen. Als Reaktion auf das Unterbrechungssignal weist die CPU 105 den RAM 107 an, eine elektrokardiographische Wellenform zu speichern, die in dem Augenblick entwickelt ist. Der Ausgangsdaten- und Steuerbus 111 ist mit einem Eingangs/Ausgangsanschluß des parallelen IO 108 verbunden, um Anweisungen und Daten zwischen dem Echtzeit-Analysierer 1 und dem Berichtgenerator 2 zu übermitteln.
Eine Batterie 115 ist die primäre Stromquelle des Echtzeit- Analysierers 1 und hat eine Kapazität, die für den Echtzeit- Analysierer 1 erforderlich ist, um die Messung und die Analyse der elektrokardiographischen Signale über 24 Stunden oder einen längeren Zeitraum durchzuführen.
Die Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm der Hardwarezusammensetzung des Berichtgenerators 2.
Der Berichtgenerator 2 zeigt die Wellenformen und Ergebnisse an, die durch eine Echtzeitanalyse durch den Echtzeit- Analysierer 1 erreicht sind. Außerdem zeigt der Berichtgenerator 2 die Ergebnisse der Messung und Analyse des Subjekts, die vorher durch den Echtzeit-Analysierer 1 durchgeführt wurden, an, vor einer Langzeit-Elektrokardiogrammessung, so daß ein Prüfer die so angezeigten Analysedaten korrigiert, was bewirkt, daß ein Lernbetrieb erreicht ist, um das in dem RAM 107 des Echtzeit- Analysierers 1 gespeicherte Analyseprogramm gemäß den Ergebnissen des Lernbetriebs zu korrigieren.
Wie in Fig. 8 gezeigt ist, beinhaltet der Berichtgenerator 2 eine Isolationseinheit 202, die über eine Kommunikationsleitung 201 mit dem Ausgangsdaten- und Steuerbus 111 des Echtzeit-Analysierers 1 verbunden ist, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Echtzeit-Analysierer 1 und dem Berichtgenerator 2 für die folgende Operation herzustellen. Das heißt, wie oben beschrieben ist, vor einer Langzeit- Elektrokardiogrammessung ist der Echtzeit-Analysierer 1 an dem Körper des Subjekts so angebracht, daß der Echtzeit- Analysierer 1 mit dem Berichtgenerator 2 verbunden ist, der dann die Elektrokardiogrammessung bestätigt und die persönlichen Kennlinien des Subjekts lernt. Die Isolationseinheit 202 und die Kommunikationsleitung 201 bilden den Eingangs-/Ausgangsabschnitt von Fig. 2b.
Die Isolationseinheit 202 ist mit einer Mikrocomputereinheit 204 verbunden, die über die Isolationseinheit 202 mit Daten und dem Analyseergebnis der kardiographischen Wellenformen, die von dem Echtzeit-Analysierer 1 gemessen sind, beliefert wird. Die Mikrocomputereinheit 204 ist mit einer Anzeigeeinheit 205 verbunden, die die Meßdaten und das Analyseergebnis von der Mikrocomputereinheit 204 anzeigt. Eine Tastatureinheit 206 ist mit der Mikrocomputereinheit 204 verbünden, um mit dem Prüfer zu kommunizieren. Die Anzeigeeinheit 205 bzw. die Tastatureinheit 206 bilden den Anzeigeabschnitt 22 und den Operationseingangsabschnitt 23, wogegen die Mikrocomputereinheit 204 den Signalprozessor 24, den QRS-Schwellenwerteinstellabschnitt 25, den Merkmalwert- Meßabschnitt 26, den Merkmalwert-Histogrammgenerator 27, den Merkmalwertwähler 28 und der Merkmalschwellenwert- Einstellabschnitt 29 konfiguriert bzw. bildet.
Der Prüfer, z. B. ein Doktor, bestätigt eine elektrokardiographische Wellenform und die Beurteilung der Normalität oder Anomalie der auf der Anzeigeeinheit 205 angezeigten Wellenform und gibt dann für eine falsche Beurteilung eine Mitteilung darüber von der Tastatureinheit 206 aus ein. Außerdem ist die Tastatureinheit 206 zur Eingabe von Hinweisen zum Ausgeben des Meßergebnisses oder des Analyseergebnisses an einen Drucker 207, eine Diskette 208 oder eine Festplatteneinheit 210 benutzt.
Als nächstes wird, auf das Ablaufdiagramm von Fig. 9 Bezug nehmend, ein Betrieb der Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
Zuerst ist der Echtzeit-Analysierer 1 in Schritt 1000 an dem Körper des Subjekts angebracht. Nach Bestimmung des Induktionsverfahrens sind die elektrokardiographischen Elektroden an vorbestimmten Teilbereichen des Körpers befestigt. Der Hauptkörper des Echtzeit-Analysierers 1 ist von dem Subjekt mit sich gebracht.
In Schritt 2000 ist der Echtzeit-Analysierer 1 mit dem Berichtgenerator 2 verbunden, wie in Fig. 6 gezeigt ist.
In Schritt 3000 ist eine elektrokardiographische EKG- Wellenform gemessen, um auf der Anzeigeeinheit 205 des Berichtgenerators 2 angezeigt zu sein, wodurch bestätigt ist, ob die Messung geeignet erreicht ist oder nicht.
Wenn der Echtzeit-Analysierer 1 mit dem Berichtgenerator 2 verbunden ist, ist ein EKG-Signal des Subjekts, das von der Elektrode 101 geliefert ist, an den Differentialverstärker 102 geliefert, der wiederum das empfangene Signal verstärkt, um das verstärkte Ergebnis dem AD-Wandler 103 zuzuführen. Außerdem ist bei Notwendigkeit ein Signal, das von dem zusätzlichen Eingabeterminal 104 geliefert ist, ebenfalls in den AD-Wandler 103 eingegeben.
Diese EKG-Signale sind durch den AD-Wandler 103 in Digitalsignale umgewandelt, um der CPU 105 zugeführt zu sein, die dann die von dem AD-Wandler 103 empfangenen EKG- Signale gemäß dem Steuerprogramm und dem Analyseprogramm, die in dem ROM 107 und dem RAM 107 gespeichert sind, mit einem Verfahren analysiert, das später beschrieben wird, um ein Ergebnis der Analyse zusammen mit den EKG-Signalen in dem RAM 107 zu speichern. Ohne Benutzung der CPU 105 kann diese Analyse übrigens von der Mikrocomputereinheit 204 des Berichtgenerators 2 durchgeführt sein.
Das EKG-Signal und das Analyseergebnis davon werden über den Ausgangsdaten- und Steuerbus 111, das Kommunikationskabel 201 und die Isolationseinheit 202 ebenfalls an die Mikrocomputereinheit 204 geliefert. Nach der Durchführung einer notwendigen Verarbeitung dieser Signale sendet die Mikrocomputereinheit 204 das sich ergebende Signal an die Anzeigeeinheit 205, die dann die gemessene EKG-Wellenform und das Analyseergebnis davon, wie in Fig. 12 gezeigt ist, anzeigt. In dem Fall, in dem die Analyse der EKG-Signale von der Mikrocomputereinheit 204 durchgeführt ist, sind die EKG- Signale, die der Analyse unterzogen sind, zusammen mit dem Analyseergebnis davon an die Anzeigeeinheit 205 gesandt, um darauf angezeigt zu sein. Für das Analyseergebnis ist bei einer R-Spitze der Wellenform eine dreieckige Markierung angezeigt, und die Buchstaben N und V sind für die normalen bzw. abnormen Teilbereiche angezeigt.
Durch visuelles Prüfen der auf der Anzeigeeinheit 205 angezeigten Daten bestätigt der Prüfer, z. B. ein Doktor, daß die EKG-Wellenform mit einer zufriedenstellenden Stabilität gemessen ist.
Als nächstes korrigiert der Prüfer in Schritt 4000 das Analyseergebnis der auf der Anzeigeeinheit 205 angezeigten EKG-Wellenform auf geeignete Weise und bewirkt einen Lernbetrieb der persönlichen Kennlinien des Subjekts auf dem Echtzeit-Analysierer 1. Das heißt, das Analyseergebnis der auf der Anzeigeeinheit 205 angezeigten EKG-Wellenform ist gemäß den allgemeinen Beurteilungsnormen oder Bezugswerten, die vorher in dem Echtzeit-Analysierer 1 oder dem Berichtgenerator 2 gespeichert wurden, durchgeführt, ohne die persönlichen Kennlinien des Subjekts zu berücksichtigen. Als Folge kann die Beurteilung in einigen Fällen unangemessen sein. In einem solchen Fall ist die unangemessene Beurteilung von dem Prüfer durch eine Eingabeoperation von der Tastatur 206 aus korrigiert. Der Echtzeit-Analysierer 1 korrigiert die Beurteilungsnormen aufgrund des so von dem Prüfer korrigierten Beurteilungsergebnisses. Anders gesagt, der Echtzeit-Analysierer 1 lernt die persönlichen Kennlinien des Subjekts.
Wie später beschrieben wird, ist der Echtzeit-Analysierer 1, in dem die Beurteilungsnormen korrigiert worden sind, von dem Subjekt mit sich gebracht, um eine Langzeit-EKG-Messung durchzuführen und die gemessenen EKG-Singale in einer Echtzeitweise zu analysieren, so daß z. B. nur die Teilbereiche der EKG-Wellenformen, die als Ergebnis der Analyse als anomal beurteilt sind, darin gespeichert sind.
Übrigens kann es auch ohne vorheriges Einstellen der Beurteilungsnormen der EGK-Signale auf den Echtzeit- Analysierer 1 oder den Berichtgenerator 2 möglich sein, daß die in dem Schritt 3000 gemessenen EKG-Signale direkt auf der Anzeigeeinheit 205 angezeigt sind, so daß der Prüfer die angezeigte EKG-Wellenform visuell prüft, um die Normalität oder die Anomalie davon zu beurteilen. In diesem Fall sind die Beurteilungsnormen zum ersten Mal durch die Beurteilung des Prüfers festgelegt, um in dem Echtzeit-Analysierer 1 gespeichert zu sein.
Hier auf das Ablaufdiagramm von Fig. 10 Bezug nehmend, wird eine ausführliche Beschreibung des Lernprozesses des Schritts 4000 angegeben.
Zuerst sind in Schritt 4010 zur Durchführung einer Analyse der EKG-Wellenform die Anfangswerte der vier Schwellenwerte TAQRS, TSQRS, TTIQRS und TQRS auf den RAM 107 des Echtzeit- Analysierers 1 gesetzt.
Nunmehr wird eine Beschreibung für die Schwellenwerte TAQRS, TSQRS, TTIQRS und TQRS angegeben.
Eine typische EKG-Wellenform hat eine Kontur, wie sie in Fig. 13a gezeigt ist, nämlich erscheint eine solche Wellenform wiederholt bei einem Zyklus von einer Wellenform pro Sekunde. Folglich ist es zur Durchführung einer automatischen Analyse der Arrhythmie zuerst notwendig, das Auftreten des QRS-Teilbereichs in der Wellenform wie in Fig. 13a gezeigt ist, zu erkennen. Insbesondere ist es erforderlich, daß die R-Spitze korrekt erkannt ist.
Für die Erkennung der R-Spitze ist die EKG-Wellenform von Fig. 13a differenziert, um eine Wellenform von Fig. 13b zu erhalten. Wie aus den Fig. 13a-13b ersichtlich ist, sind ein Höchstwert X1 bzw. ein Mindestwert X2 jeweils vor und nach der R-Spitze in der differenzierten Wellenform zu finden. Absolutwerte DECG der differenzierten Wellenformen sind in einer Grafik von Fig. 13c dargestellt. Um ein Vorhandensein der R-Spitze, nämlich des QRS-Teilbereichs basierend auf den Absolutwerten von Fig. 13c zu erkennen, ist ein Schwellenwert TQRS eingestellt, wie darin gezeigt ist. In dem Falle von
DECG > TQRS
ist der Teilbereich als das QRS betrachtet, wie in Fig. 13c gezeigt ist, wodurch das Vorhandensein des QRS-Teilbereichs erkannt ist. Folglich ist das TQRS Merkmalwert für die Erkennung des QRS-Teilbereichs.
Wenn der QRS-Teilbereich erkannt ist, ist ein Betrieb erreicht, um in diesem Bereich einen Teilbereich zu erkennen, der einen Höchstwert in der EKG-Wellenform von Fig. 13a hat, um den Teilbereich als die R-Spitze seiend zu beurteilen. Die R-Spitze ist erkannt, wie oben beschrieben ist.
Als nächstes wird eine Beschreibung von drei Merkmalwerten oder charakteristischen Mengen angegeben, die benutzt sind, um eine normale Wellenform von einer abnormen Wellenform (der Arrhythmie) in dem QRS-Teilbereich zu unterscheiden.
Diese Merkmalwerte beinhalten einen Bereich AQRS des QRS- Teilbereichs, ein Amplituden-SQRS davon und einen Zeitindex TIQRS davon.
Wie durch die Schattenteilbereiche in Fig. 14 angegeben ist, stellt der Bereich AQRS des QRS-Teilbereichs einen Bereich der Teilbereiche der EKG-Wellenform dar, die mit dem QRS- Teilbereich und der Grundlinie eingeschlossen sind, der durch Integrieren der Absolutwerte der EKG-Wellenform in einer vorbestimmten Zeitbreite, Grundlinienintervall B-B', vor und nach der R-Spitze, erreicht ist. Die mit der Zeitbreite des Grundlinienintervalls B-B' verbundenen Punkte sind z. B. auf 60 Millisekunden vor der R-Spitze bzw. auf 120 Millisekunden danach eingestellt.
Die Amplitude SQRS des QRS-Teilbereichs stellt die Höhe des QRS-Teilbereichs der EKG-Wellenform dar, die, wie in Fig. 15 gezeigt ist, durch Erreichen des Höchstwerts M und des Mindestwerts N der EKG-Wellenform in dem Grundlinienintervall B-B' zur Berechnung des Absolutwerts MN des Unterschieds dazwischen berechnet ist. Die Höchst- und Mindestwerte M bzw. N bezeichnen Pegel der EKG-Wellenform bei den Punkten R und S.
Der Zeitindex TIQRS ist ein Index der Breite des QRS- Teilbereichs der EKG-Wellenform, der für die Beurteilung der Arrhythmie von Bedeutung ist. Der Zeitindex TIQRS ist durch Dividieren des Bereichs AQRS des QRS-Teilbereichs durch die Amplitude SQRS davon erhalten. Das heißt, der Zeitindex TIQRS ist als TIQRS = AQRS/SQRS definiert. Für die Beurteilung der Normalität oder Anomalie (Arrhythmie) jedes QRS-Teilbereichs der EKG-Wellenform sind vorbestimmte Schwellenwerte für entweder einen oder alle dieser drei Merkmalwerte bestimmt, so daß er für jeden QRS-Teilbereich der gemessenen EKG-Wellenform beurteilt ist, um zu ermitteln, ob die Merkmalwerte davon die dazugehörigen Schwellenwerte überschreiten.
Für den Schwellenwert TQRS zum Erkennen des Vorhandenseins eines QRS-Teilbereichs und die Schwellenwerte der drei Merkmalwerte zum Beurteilen der Normalität oder der Anomalie (Arrhythmie) jedes QRS-Teilbereichs, wie oben beschrieben ist, sind die Anfangswerte in dem Schritt 4010 auf den RAM 107 des Echtzeit-Analysierers 1 eingestellt.
In dem darauffolgenden Schritt 4020 ist die EKG-Wellenform des Subjekts über einen vorbestimmten Zeitraum gemessen, z. B. eine Minute oder drei Minuten, oder vorteilhaft ungefähr fünf Minuten, um die gemessene Wellenform über den Echtzeit-Analysierer 1 in den Berichtgenerator 2 zu erfassen.
In dem nächsten Schritt 4030 sind die gemessenen EKG- Wellenformen verarbeitet, um darin R-Spitzen von QRS- Teilbereichen und der Arrhythmie zu erkennen. Die Erkennung der R-Spitze ist beurteilt, wie oben beschrieben ist, indem in dem QRS-Detektor 12 bestimmt ist, ob der Absolutwert der differenzierten EKG-Wellenform den Schwellenwert TQRS überschreitet, der aus dem QRS-Schwellenwertspeicher 13 gelesen ist, so daß eine R-Spitze in einem Fall von DECG > TQRS als vorhanden beurteilt ist.
Außerdem ist die Erkennung der Arrhythmie so durchgeführt, daß in dem Wellenformbeurteilungsabschnitt 14 die Merkmalwerte AQRS, SQRS und TIQRS für jeden QRS-Teilbereich der gemessenen EKG-Wellenform berechnet sind, um mit den initialisierten Werten der Schwellenwerte TAQRS, TSQRS und TTIQRS, die in dem Merkmalschwellenwertspeicher 15 gespeichert sind, verglichen zu sein. Die Arrhythmie (VPB) ist angenommen, wenn AQRS größer ist als der Schwellenwert TAQRS, wenn SQRS höher ist als der Schwellenwert TSQRS und TIQRS breiter ist als der Schwellenwert TTIQRS. Die normale Wellenform ist für andere Fälle angenommen.
In dem in Fig. 12 gezeigten Schritt ist die erfaßte EKG- Wellenform mit den erkannten R-Spitzen und darüberliegenden Anzeigen der Arrhythmie (VPB) auf der Anzeigeeinheit 205 angezeigt. In Fig. 12 kennzeichnet die dreieckige Markierung eine R-Spitze, und die Buchstaben N und V kennzeichnen die normale Wellenform bzw. die Arrhythmie- (VPB-) Wellenform.
In dem Schritt 4050 prüft der Prüfer visuell die gemessene, auf der Anzeigeeinheit 205 angezeigte Wellenform und die darin angezeigten Markierungen der R-Spitzen, um zu beurteilen, ob die Markierungen angemessen angezeigt sind.
Es kann z. B. einen Fall geben, in dem ein Rauschen Z, wie in Fig. 16 gekennzeichnet, als eine R-Spitze seiend beurteilt ist. Dies geschieht, weil der initialisierte Schwellenwert TQRS auf einen zu kleinen Wert eingestellt ist. Wenn ein solcher Teilbereich erkannt ist, gibt der Prüfer den Teilbereich mit einem Gerät, wie z. B. einem Lichtstift oder einer Maus, an und drückt dann als Anzeige bzw. Hinweis auf eine Falschbeurteilung z. B. die Fehlertaste auf der Tastatureinheit 206.
Außerdem ist die Erkennung einer R-Spitze in einigen Fällen, wie etwa in einem Fall des Teilbereichs Y in Fig. 17, erfolglos. Dies geschieht aufgrund eines zu großen Werts, der anfangs auf den Schwellenwert TQRS eingestellt ist. Wenn ein solcher Teilbereich erkannt ist, gibt der Prüfer den Teilbereich auch mit einem Gerät, wie z. B. einem Lichtstift oder einer Maus, an und drückt dann als Hinweis auf eine Falschbeurteilung z. B. die Fehlertaste auf der Tastatureinheit 206.
In dem Schritt 4060 ist der Wert von TQRS auf der Grundlage des Ergebnisses der durch die Arbeit des Schritts 4050 erreichten Korrektur nochmals eingestellt. Das heißt, der QRS-Schwellenwert-Einstellabschnitt 25 stellt den Schwellenwert TQRS auf eine R-Spitze ein, die die Mindestabsolutwerte X1 und X2 in der differenzierten Wellenform hat, wobei die R-Spitze aus denen gewählt ist, die der Korrektur als Reaktion auf einen Hinweis, der mit einem Gerät, wie z. B. einem Lichtstift oder einer Maus, gemacht wurde, unterzogen wurden, wodurch der Schwellenwert TQRS über den Eingangs-/Ausgangsabschnitt 21 an den Echtzeit-Analysierer 1 gesandt ist. Als Ergebnis ist der Schwellenwert TQRS für die Erkennung der R-Spitze, der durch Benutzung des allgemeinen Werts eingestellt und in dem QRS- Schwellenwertspeicher 13 gespeichert ist, korrigiert, um der Schwellenwert TQRS zu sein, der durch Berücksichtigung der persönlichen Kennlinien erhalten ist.
In dem folgenden Schritt 4070 prüft der Prüfer visuell die Hinweise auf die Normalität (N) und die Anomalie (V) der auf der Anzeigeeinheit 205 angezeigten R-Spitzen, um zu bestätigen, ob die Hinweise dort angemessen zugewiesen sind.
In einem Fall, bei dem z. B. ein Teilbereich NV gefunden ist, in dem eine normale Wellenform als eine Arrhythmie-VPB- Wellenform seiend beurteilt ist, wie in Fig. 18 gezeigt ist, gibt der Prüfer den Teilbereich mit einem Lichtstift oder einer Maus an und drückt dann als Hinweis auf eine normale Wellenform z. B. die Normaltaste auf der Tastatureinheit 206.
Außerdem gibt der Prüfer auch in einem Fall eines Teilbereichs VN von Fig. 19, in dem eine Arrthythmie-VPB- Wellenform als Normal N beurteilt ist, den Teilbereich mit einem Lichtstift oder einer Maus an und drückt dann als Hinweis auf eine Arrhythmie-Wellenform z. B. die VPB-Taste auf der Tastatureinheit 206.
In dem Schritt 4080 sind die Normal- und Arrhythmie- (VPB-) Teilbereiche der Wellenform auf der Grundlage des Ergebnisses der durch die Arbeit in dem Schritt 4070 erreichten Korrektur analysiert. Das heißt, ein Lernbetrieb der persönlichen Kennlinien des Subjekts ist durch Analysieren der jeweiligen Normal- und Arrhythmie- (VPB-) Teilbereiche der von dem Prüfer beurteilten Wellenform bewirkt.
Die Analyse der Wellenform ist in dem Merkmalwert- Meßabschnitt 26 durch Benutzung der QRS-Merkmalwerte AQRS, SQRS und TIQRS für die jeweiligen Normal- und VPB- Teilbereiche der von dem Prüfer beurteilten Wellenform durchgeführt. Der Bereich AQRS des QRS-Teilbereichs ist nämlich durch Integrieren der Absolutwerte der EKG- Wellenform in einer vorbestimmten Zeitbreite (Grundlinienintervall B-B') vor und nach der R-Spitze erhalten, wogegen die Amplitude SQRS des QRS-Teilbereichs durch Bestimmung des Höchstwertes M und des Mindestwertes N der EKG-Wellenform in dem Grundlinienintervall B-B' erhalten ist, wodurch der Absolutwert des Unterschieds M-N berechnet ist. Der Zeitindex TIQRS des QRS-Teilbereichs ist durch Dividieren des Bereichs AQRS des QRS-Teilbereichs durch die Amplitude SQRS davon erreicht.
In dem Schritt 4090 sind die so für die jeweiligen Wellenformen gemessenen Merkmalwerte in dem Merkmalwert- Histogrammgenerator 27 verarbeitet, um jeweils Histogramme für die normale Wellenform Normal und die abnorme Wellenform VPB zu erzeugen. Die Fig. 20a-20c zeigen jeweils Beispiele für die erstellten Histogramme.
Die Fig. 20a ist ein Histogramm der Werte des AQRS-Bereichs des QRS-Teilbereichs, in dem die normale Wellenform in einem Teilbereich verteilt ist, der mit den kleineren AQRS-Werten verbunden ist, wogegen die abnorme VPB-Wellenform in einem Teilbereich verteilt ist, der mit den größeren AQRS-Werten verbunden ist; ferner sind die normalen und abnormen VPB- Wellenformen jeweils in einer symmetrischen Weise entlang einer vertikalen Richtung, zentriert auf den jeweiligen speziellen Werten, verteilt. In diesem Histogramm sind die AQRS-Werte für die normalen und abnormen Wellenformen überlappt, und daher ist es für die AQRS-Werte in diesem Bereich schwierig, die Normalität und Anomalie zu beurteilen.
Die Fig. 20b ist ein Histogramm der Werte der Amplitude SQRS des QRS-Teilbereichs, in dem die normale Wellenform in einem Teilbereich verteilt ist, der mit den kleineren SQRS-Werten verbunden ist, wogegen die abnorme VPB-Wellenform in einem Teilbereich verteilt ist, der mit den größeren SQRS-Werten verbunden ist; ferner sind die normalen und abnormen VPB- Wellenformen jeweils auf eine symmetrische Weise in einer vertikalen Richtung, auf den jeweiligen speziellen Werten zentriert, verteilt. Auch sind in diesem Histogramm die SQRS-Werte für die normalen und abnormen Wellenformen überlappt, und daher ist es für die SQRS-Werte in diesem Bereich schwierig, die Normalität oder die Anomalie zu beurteilen.
Die Fig. 20c ist ein Histogramm der Werte der Amplitude TIQRS des QRS-Teilbereichs, in dem die normale Wellenform in einem Teilbereich verteilt ist, der mit den kleineren TIQRS- Werten verbunden ist, wogegen die abnorme VPB-Wellenform in einem Teilbereich verteilt ist, der mit den größeren TIQRS- Werten verbunden ist; ferner sind die normalen und abnormen VPB-Wellenformen jeweils auf eine symmetrische Weise in einer vertikalen Richtung, zentriert auf den jeweiligen speziellen Werten, verteilt. In diesem Histogramm sind die TIQRS-Werte für die normalen und abnormen Wellenformen nicht überlappt, die jeweiligen TIQRS-Werte sind nämlich vollständig getrennt, und daher ist es für die SQRS-Werte in diesem Bereich einfach, die Normalität oder die Anomalie in Abhängigkeit von den TIQRS-Werten zu beurteilen.
In dem Schritt 4100 ist der Zuverlässigkeitsgrad auf der Grundlage der Histogramme der drei Merkmalwerte, die wie oben beschrieben erzeugt sind, für jeden Merkmalwert für seine Klassifizierung gemessen.
Der Zuverlässigkeitsgrad ist in fünf Schritten dargestellt, die als 0 bis 4 zugewiesen sind und folgendermaßen definiert sind:

(1) Zuverlässigkeitsgrad (ACC) = 4

Dieser entspricht einem Fall, wie in Fig. 21 gezeigt ist, in dem in dem Histogramm des QRS-Merkmalwerts der Bereich der Merkmalwerte, indem die normale Wellenform verteilt ist, vollkommen von dem der Merkmalwerte, in dem die abnorme VPB- Wellenform verteilt ist, getrennt ist, d. h. einem Fall, in dem
Nmax < Vmin
erfüllt ist, wobei Nmax der Höchstwert der Merkmalwerte oder charakteristischen Mengenwerte in einer Population bzw. Menge der normalen EKG-Wellenformen ist, nämlich der Merkmalwert einer Wellenform, die den maximalen Merkmalwert in den normalen EKG-Wellenformen hat. Außerdem ist Vmin der Mindestwert der Merkmalwerte in einer Population der abnormen VPB-EKG-Wellenformen, nämlich der Merkmalwert einer Wellenform, die den Mindestmerkmalwert in den abnormen VPB- EKG-Wellenformen hat. In einem Fall, in dem die obige Ungleichheit erfüllt ist, ist der Höchstwert der Merkmalwerte in der normalen EKG-Wellenformpopulation kleiner als der Mindestwert der Merkmalwerte in der abnormen VPB-EKG-Wellenformpopulation, und die normale EKG- Wellenformpopulation ist völlig getrennt von der abnormen VPB-Wellenformpopulation, wie in Fig. 21 gezeigt ist. Folglich können in diesem Fall die normale Wellenform und die VPB-Wellenform in Abhängigkeit von dem Merkmalwert voneinander getrennt sein, was zu einem hohen Zuverlässigkeitsgrad führt.
Übrigens wird für den größeren Unterschied zwischen Nmax und Vmin geschätzt bzw. veranschlagt, daß die Unterscheidungsfähigkeit zwischen den normalen und VPB-Wellenformen erhöht ist.

(2) Zuverlässigkeitsgrad (ACC) = 3

Dieser entspricht einem Fall, wie in Fig. 22 gezeigt ist, in dem in dem Histogramm des QRS-Merkmalwerts der Bereich der Merkmalswerte, in dem die normale Wellenform verteilt ist, geringfügig mit dem der Merkmalwerte, in dem die abnorme VPB-Wellenform verteilt ist, überlappt ist, d. h. einem Fall, in dem
N + 2σ < Vmin ≤ Nmax
erfüllt ist, wobei N der Mittelwert der Merkmalwerte in einer Population der normalen EKG-Wellenformen und a die Standardabweichung des Merkmalwerts der normalen Wellenformpopulation ist. Wenn dieser Ausdruck gültig ist, ist folglich der Mindestwert Vmin der VPB-EKG- Wellenformpopulation nicht größer als der Höchstwert Nmax der normalen EKG-Wellenformpopulation, und daher sind diese Populationen teilweise miteinander überlappt, und der Mindestwert Vmin der VPB-EKG-Wellenformpopulation ist größer als N + 2σ, nämlich sind nur geringfügige Teilbereiche davon miteinander überlappt.
Annehmend, daß die Merkmalwerte der normalen EKG-Wellenform eine Normalverteilung bilden, bestehen 98% der normalen EKG- Wellenform zwischen N + 2σ und N - 2σ. Folglich ist der überlappte Teilbereich zwischen den VPB- und normalen EKG- Wellenformpopulationen weniger als 1% der normalen EKG- Wellenformpopulation, nämlich kann die Unterscheidung zwischen den normalen und VPB-Wellenformen diesen geringfügigen überlappten Teilbereich aus nehmend möglich
sein, und daher ist die Zuverlässigkeit der Beurteilung wesentlich erhöht.

(3) Zuverlässigkeitsgrad (ACC) = 2

Dieser entspricht einem Fall, wie in Fig. 23 gezeigt ist, in dem in dem Histogramm des QRS-Merkmalwerts im Vergleich zu dem Fall des Zuverlässigkeitsgrads = 3 der Bereich der Merkmalwerte, in dem die normale Wellenform verteilt ist, weiter mit dem der Merkmalwerte, in dem die abnorme VPB- Wellenform verteilt ist, überlappt ist, d. h. einem Fall, in dem
N + σ < Vmin ≤ N + 2σ
erfüllt ist.
Wenn dieser Ausdruck gültig ist, ist der Mindestwert Vmin der VPB-EKG-Wellenformpopulation im Vergleich zu dem Fall des Zuverlässigkeitsgrads = 3 weiter kleiner und existiert zwischen N + σ und N + 2σ. Folglich sind die größeren Teilbereiche miteinander überlappt, und daher ist die Zuverlässigkeit der Beurteilung vermindert.

(4) Zuverlässigkeitsgrad (ACC) = 1

Dieser entspricht einem Fall, wie in Fig. 24 gezeigt ist, in dem in dem Histogramm des QRS-Merkmalwerts der Bereich der Merkmalwerte, in dem die normale Wellenform verteilt ist, weit mit dem des Merkmalwerts, in dem die abnorme VPB- Wellenform verteilt ist, überlappt ist, d. h. einem Fall, in dem
Vmin ≤ N + σ
erfüllt ist.
Wenn dieser Ausdruck gültig ist, ist der Mindestwert Vmin der VPB-EKG-Wellenformpopulation im Vergleich zu dem Fall des Zuverlässigkeitsgrads = 3 weiter kleiner, und die meisten Teilbereiche der VPB-EKG-Wellenformpopulation sind mit der normalen EKG-Wellenformpopulation überlappt. Folglich ist die Zuverlässigkeit der Beurteilung wesentlich verringert.

(5) Zuverlässigkeitsgrad (ACC) = 0

In diesem Fall, wie in Fig. 25 gezeigt ist, existiert nur die normale EKG-Wellenformpopulation, die abnorme VPB-EKG- Wellenformpopulation fehlt nämlich.
Das heißt, in diesem Fall sind alle für den Lernbetrieb gemessenen EKG-Wellenformen normal, und es erscheint keine abnorme VPB-EKG-Wellenform. In dieser Situation kann nur eine Verteilung der normalen EKG-Wellenformpopulation gemessen sein, und die Merkmalwerte der VPB-EKG- Wellenformpopulation können nicht erreicht werden; folglich ist es ziemlich schwierig, eine Unterscheidung zwischen den normalen und VPB-Wellenformen durchzuführen.
Wie oben beschrieben ist, ist der Zuverlässigkeitsgrad (ACC) jedes Merkmalwerts gemäß dem Grad der Überlappung zwischen der normalen EKG-Wellenformpopulation und der VPB-EKG- Wellenformpopulation bestimmt. Bei der Beurteilung des Zuverlässigkeitsgrads sind der Mittelwert N und die Standardabweichung σ für die Beurteilung übernommen, da die normalen Wellenformen als von einer normalen Verteilung seiend betrachtet sind. Die VPB-Wellenformen sind jedoch nicht notwendigerweise mit einer Normalverteilung verbunden; ferner sind der Mittelwert und die Standardabweichung der VPB-Population nicht für die Beurteilung benutzt, da eine Vielzahl von Verteilungspopulationen existieren können, deshalb sind nämlich der Höchstwert Vmax und der Mindestwert Vmin benutzt.
In der oben beschriebenen Weise sind die Zuverlässigkeitsgrade für die drei QRS-Merkmalwerte AQRS, SQRS und TIQRS gemessen. In einem Fall der Histogramme von drei QRS- Kennlinienwerten AQRS, SQRS und TIQRS, die in den Fig. 20a-20c gezeigt sind, ist z. B. der Zuverlässigkeitsgrad (ACC) des Merkmalwerts TIQRS 4, und der Zuverlässigkeitsgrad der Merkmalwerte AQRS und SQRS sind als 3 erhalten.
Als nächstes ist in Schritt 4110 ein Merkmalwert bestimmt, der den höchsten Zuverlässigkeitsgrad unter den drei Merkmalwerten hat, um als der Merkmalwert für die Analyse der Arrhythmie benutzt zu sein. Dieser Vorgang ist in dem Merkmalwertwähler 28 durchgeführt. Das heißt, da den drei Merkmalwerten die jeweiligen Zuverlässigkeitsgrade in dem Schritt 4100 zugewiesen sind, ist die Beurteilung in der Arrhythmiediagnose mit Prioritäts- bzw. Vorrangstufen in der absteigenden Reihenfolge des Zuverlässigkeitsgrads durchgeführt. In dem Fall der drei QRS-Merkmalwerte AQRS, SQRS und TIQRS, wie sie in den Fig. 20a-20c gezeigt sind, ist der Merkmalwert TIQRS, dem der Zuverlässigkeitsgrad (ACC) = 4 zugewiesen ist, als der Merkmalswert für die Arrhythmie-Analyse übernommen.
Übrigens ist in einem Fall, in dem die jeweiligen Merkmalwerte von derselben Klasse sind, der Unterschied hinsichtlich der Freiheitsgrade für dieselbe Klasse beurteilt, wie folgt.
Zuerst ist der Merkmalwert, der den größeren Wert von Vmin - Nmax hat, gewählt, wenn die Merkmalwerte den Zuverlässigkeitsgrad (ACC) = 4 haben. Das heißt in diesem Fall, daß, wie in Fig. 21 gezeigt ist, der Merkmalwert, der den größeren Grad der Trennung hat, gewählt ist, weil die normale EKG-Wellenformpopulation vollständig von der VPB- EKG-Wellenformpopulation getrennt ist, ohne einen überlappten Teilbereich dazwischen zu haben. Da der Mindestwert Vmin der Merkmalwerte der VPB-EKG- Wellenformpopulation größer ist als der Höchstwert Nmax der Merkmalwerte der normalen EKG-Wellenformpopulation, nämlich Vmin < Nmax, ist der Unterschied zwischen Vmin - Nmax in jedem Fall positiv, und daher ist der Grad der Trennung für den größeren Wert dieses Unterschieds größer, was eine hohen Zuverlässigkeitsgrad angibt.
In einem Fall, in dem die Merkmalwerte je einen Zuverlässigkeitsgrad (ACC) = 3 haben, ist der Merkmalwert, der den größeren Wert von Vmin - (N + 2σ) hat, gewählt. Das heißt, in diesem Fall ist, wie in Fig. 22 gezeigt ist, die normale EKG-Wellenformpopulation geringfügig mit der VPB- EKG-Wellenformpopulation überlappt, so daß der Merkmalwert, der den kleineren überlappten Teilbereich hat, gewählt ist. Da eine Ungleichheit Vmin > N + 2σ erfüllt ist, ist Vmin - (N + 2σ) in jedem Fall positiv, für den größeren Wert dieses Unterschieds besteht nämlich der kleinere überlappte oder dupliziert Teilbereich, was auf einen höheren Zuverlässigkeitsgrad hinweist.
In einem Fall, in dem die Merkmalwerte je einen Zuverlässigkeitsgrad (ACC) = 2 haben, ist der Merkmalwert, der den größeren Wert von Vmin - (N + σ) hat, gewählt. Das heißt, auch in diese Fall ist, wie in Fig. 23 gezeigt ist, die normale EKG-Wellenformpopulation mit der VPB-EKG- Wellenformpopulation überlappt, so daß der Merkmalwert, der den kleineren überlappten Teilbereich hat, gewählt ist. Da eine Ungleichheit Vmin > N + σ erfüllt ist, ist Vmin - (N + σ) in jedem Fall positiv, für den größeren Wert dieses Unterschieds besteht nämlich der kleinere überlappte oder duplizierte Teilbereich, was auf einen höheren Zuverlässigkeitsgrad hinweist.
In einem Fall, in dem die Merkmalwerte je einen Zuverlässigkeitsgrad (ACC) = 1 haben, ist der Merkmalwert, der den größeren Wert von (N + σ) - Vmin hat, gewählt. Das heißt, in diesem Fall ist, wie in Fig. 24 gezeigt ist, die normale EKG-Wellenformpopulation mit der VPB-EKG- Wellenformpopulation überlappt, so daß der Merkmalwert, der den kleineren überlappten Teilbereich hat, gewählt ist. Da eine Ungleichheit N + σ > Vmin erfüllt ist, ist (N + σ) - Vmin in jedem Fall positiv, es besteht nämlich für den größeren Wert dieses Unterschieds der kleinere überlappte oder duplizierte Teilbereich, was auf einen höheren Zuverlässigkeitsgrad hinweist.
In einem Fall, in dem die Funktionswerte je einen Zuverlässigkeitsgrad (ACC) = 0 haben, sind die Funktionswerte in einer Prioritäts- bzw. Vorrangreihenfolge von TIQRS, AQRS und SQRS gewählt. In diesem Fall erscheint nur die normale EKG-Wellenformpopulation in der Messung der EKG-Wellenformen, die VPB-EKG-Wellenformpopulation ist nämlich nicht gemessen, folglich ist es unmöglich zu beurteilen, in welchem der Histogramme die mit den drei Merkmalwerten verbunden sind, eine zufriedenstellende Trennung zwischen der normalen EKG-Wellenformpopulation und der VPB-EKG-Wellenformpopulation erscheint.
Als Folge kann in diesem Fall auf der Grundlage der Histogramme der Merkmalwerte der gemessenen EKG-Wellenformen eine Beurteilung, welcher der drei Merkmalwerte für die Unterscheidung zwischen der normalen EKG-Wellenformpopulation und der VPB-EKG-Wellenform geeignet ist, nicht durchgeführt werden. Wie oben beschrieben ist, ist in diesem Fall ein Verfahren zum Wählen des Merkmalwerts in der obigen Reihenfolge gemäß den allgemeinen Normen übernommen, da der Merkmalwert, der für die Beurteilung geeignet ist, nicht in Abhängigkeit von den individuellen Kennlinien des Subjekts gewählt sein kann.
In allgemeinen ist der Merkmalwert, der für die Unterscheidung zwischen den normalen und VPB-EKG- Wellenformen geeignet ist, TIQRS, dem AQRS und SQRS in dieser Folge folgen.
Nachdem der QRS-Merkmalwert, der den höchsten Zuverlässigkeitsgrad hat, gewählt ist, ist Schritt 4120 ausgeführt, um einen Schwellenwert TXQRS festzusetzen, der als der QRS-Merkmalwert gewählt und übernommen ist, um die normale und VPB-EKG-Wellenformen in einem Verfahren zu unterscheiden, das später beschrieben wird. Übrigens bezeichnet das TXQRS TAQRS, TSQRS oder TTIQRS, wenn der gewählte QRS-Merkmalwert AQTS, SQTS bzw. TIQRS ist.
Der Schwellenwert TXQRS ist, wie in Fig. 26 gezeigt ist, für jeden Zuverlässigkeitsgrad wie folgt festgesetzt.
In dem Fall des Zuverlässigkeitsgrads = 4 ist der folgende Ausdruck benutzt.
TXQRS 0 (2Nmax + Vmin)/3
Da die normale EKG-Wellenformpopulation von der VPB-EKG- Wellenformpopulation getrennt ist, ist in diesem Fall der Schwellenwert TXQRS zwischen dem Höchstwert Nmax der normalen EKG-Wellenformpopulation und der VPB-EKG- Wellenformpopulation eingestellt; ferner ist der Schwellenwert TXQRS auf eine Position eingestellt, die von dem Zwischenpunkt zu dem Höchstwert Nmax hin verschoben ist, um die Möglichkeit des Verfehlens bzw. Auslassens der VPB- Wellenformen in der Echtzeitanalyse für 24 Stunden, die später durchzuführen ist, zu minimieren.
In einem Fall des Zuverlässigkeitsgrads = 3 ist der folgende Ausdruck benutzt.
TXQRS = N + 2σ
Da die normale EKG-Wellenformpopulation mit der VPB-EKG- Wellenformpopulation überlappt ist, ist in diesem Fall der Schwellenwert TXQRS auf N + 2σ eingestellt, um die Möglichkeit des Verfehlens der VPB-Wellenformen durch Beurteilen des überlappten Teilbereichs als die VPB- Wellenform seiend zu minimieren.
In einem Fall des Zuverlässigkeitsgrads = 2 ist der folgende Ausdruck benutzt.
TXQRS = N + σ
In diesem Fall ist wie in dem Fall des Zuverlässigkeitsgrads = 3 der Schwellenwert TXQRS auf N + σ eingestellt, um die Möglichkeit des Verfehlens der VPB-Wellenformen durch Beurteilen des überlappten Teilbereichs als die VPB- Wellenform seiend zu minimieren.
In einem Fall des Zuverlässigkeitsgrads = 1 ist der folgende Ausdruck benutzt.
TXQRS = N + σ
In diesem Fall ist wie im obigen Fall der Schwellenwert TXQRS auf N einzustellen; in dieser Situation sind jedoch viele normale EKG-Wellenformen als VPB-EKG-Wellenformen seiend beurteilt und sind daher in der Beurteilung verfehlt. Folglich ist der Schwellenwert TXQRS auf N + σ festgesetzt.
In einem Fall des Zuverlässigkeitsgrads = 0 ist der folgende Ausdruck benutzt.
TXQRS = N + 2σ
In diesem Fall ist der Schwellenwert TXQRS auf N + 2σ gemäß den allgemeinen Normen eingestellt, da die VPB-EKG- Wellenformpopulation nicht gemessen ist.
Die Operationen bzw. Vorgänge zum Einstellen dieser Schwellenwerte sind in dem Schwellenwert-Einstellabschnitt 29 für die charakteristische Menge durchgeführt.
Durch den Prozeß des Schritts 4000 sind durch Berücksichtigung der persönlichen Kennlinien der EKG- Wellenformen des Subjekts die geeigneten Merkmalwerte für die Beurteilung der normalen und VPB-EKG-Wellenformen und der Schwellenwerte davon bestimmt.
Zu dem Ablaufdiagramm von Fig. 9 zurückkehrend, ist in dem Schritt 5000 der Echtzeit-Analysierer 1 von dem Berichtgenerator 2 getrennt, um an dem Körper des Subjekts für eine Langzeit-EKG-Wellenformmessung angebracht zu sein.
In dem Schritt 6000 ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist, der Echtzeit-Analysierer 1 durch das tägliche Leben, z. B. 24 Stunden lang, mit sich gebracht, um eine Langzeit-EKG- Wellenformmessung durchzuführen.
Der Echtzeit-Analysierer 1 verarbeitet eine dorthin gelieferte EKG-Wellenform, um einen QRS-Teilbereich in dem QRS-Detektor 12 zu erkennen. Das heißt, wie oben beschrieben ist, ist in einem Fall, in dein ein Teilbereich gefunden ist, in dem der Absolutwert der durch Differenzieren der EKG- Wellenform erhaltenen Wellenform den Schwellenwert TQRS, der auf die oben beschriebene Weise gelernt ist, überschreitet, ein Teilbereich des Höchstwerts der EKG-Wellenform als eine R-Spitze erkannt, und ein Teilbereich der EKG-Wellenform in einer vorbestimmten Zeitbreite vor und nach der R-Spitze ist als der QRS-Teilbereich identifiziert.
Als nächstes sind in dem Wellenform-Beurteilungsabschnitt 14 Merkmalwerte des QRS-Teilbereichs der eingegebenen EKG- Wellenform gemessen, um eine Echtzeitanalyse bei der EKG- Wellenform auf der Grundlage der Schwellenwerte, die für die in dem Lernprozeß gewählten Merkmalwerte eingestellt sind, durchzuführen. Das heißt, gemäß den Schwellenwerten, die für die in dem Lernprozeß gewählten Merkmalwerte eingestellt sind, ist die Beurteilung für die normalen und abnormen VPB- EKG-Wellenformen durchgeführt.
Die dafür verwendeten Analyseprogramme sind in dem ROM 106 und dem RAM 107 des Echtzeit-Analysierers 1 gespeichert, die CPU 105 liest nämlich diese Analyseprogramme aus dem ROM 106 und dem RAM 107, um die obige Analyse durchzuführen. Für den QRS-Teilbereich, der als Ergebnis der Analyse als eine Arrhythmie-VPB-Wellenform seiend beurteilt ist, speichert die CPU 105 z. B. die Beurteilung der abnormen Wellenform und eine Erkennungszeit der Wellenform in dem RAM 107. Als RAM 107 ist ein Speicher übernommen, der eine Kapazität hat, die in der Lage ist, die Merkmalwerte für die Analyse, ein Ergebnis der Analyse und Wellenformen, die als mit der Arrhythmie VPB verbunden beurteilt sind, zu speichern.
Auf diese Weise sind die eingegebenen EKG-Wellenformen für 24 Stunden auf eine Echtzeitweise analysiert, um die Normalität oder die Anomalie davon zu beurteilen, so daß die als abnorm beurteilten Wellenform-Teilbereiche für die später von einem Doktor durchzuführende Bestätigung gespeichert sind.
Der Echtzeit-Analysierer 1 mißt gemäß den in dem ROM 106 und dem RAM 107 gespeicherten Analyseprogrammen Änderungen in bezug auf Zeit in dem Herzschlag des Subjekts, um die Daten davon in dem RAM 107 zu speichern.
Nachdem die Langzeit-EKG-Messung und die Echtzeitanalyse für 24 Stunden vollkommen erreicht sind, entfernt das Subjekt den Echtzeit-Analysierer 1 von dem Körper. Die EKG- Elektroden 101 sind bei diesem Vorgang ebenfalls getrennt.
Danach ist der Echtzeit-Analysierer 1 mit dem Berichtgenerator 2 verbunden.
In dem Schritt 8000 empfängt der Berichtgenerator 2 Daten von dem Echtzeit-Analysierer 1, um einen Bericht zu erzeugen, der die Analyseergebnisse enthält.
Der Bericht der Analyseergebnisse beinhaltet wirkungsvoll die Änderung in bezug auf Zeit in dem Herzschlag, wie sie in Fig. 27a gezeigt ist, die Zeiterscheinung der abnormen Wellenform VPB, wie sie in Fig. 27b gezeigt ist, ein Histogramm der normalen Wellenform, Normal, in bezug auf das R-R-Intervall, wie es in Fig. 27c gezeigt ist, ein Histogramm der abnormen Wellenform, VPB, in bezug auf das R- R-Intervall, wie es in Fig. 27d gezeigt ist, die abnorme Wellenform selbst, wie sie in Fig. 27e gezeigt ist; ferner, obwohl nicht gezeigt, eine Tendenzgrafik in dem R-R- Intervall, die Häufigkeit der Erscheinungen der abnormen Wellenformen VPB und eine ST-Tendenzgrafik.
Diese Berichte sind in der Mikrocomputereinheit 204 des Berichtgenerators 2 erzeugt, um auf der Anzeigeeinheit 205 angezeigt zu sein.
In dem Schritt 9000 sind die Inhalte des von dem Berichtgenerators 2 erzeugten Berichts auf der Anzeigeeinheit 205 angezeigt, um zum Durchführen einer Diagnose von dem Prüfer, z. B. einem Doktor, geprüft zu sein, der dadurch eine nachfolgende Maßnahme bestimmt, die durchzuführen ist.
Wenn erforderlich, werden in dem Schritt 10000 die Berichtinhalte von der Mikrocomputereinheit 204 an den Drucker 207 gesandt, der die Inhalte als Ausdruck ausdruckt. Zusätzlich können die Berichtinhalte auf einer Diskette 209 der Disketteneinheit 208 oder auf der Festplatte 210 zu ihrer Speicherung gespeichert werden.
Durch die obigen Verarbeitungsschritte vervollständigt die Vorrichtung gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Langzeit-EKG-Messung.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist während der Durchführung einer Langzeit-EKG-Wellenformaufzeichnung für 24 Stunden eine Echtzeitanalyse bei den EKG-Wellenformen erreicht, um deren Ergebnisse zu erzeugen, was folglich die Analyse erleichtert, die nach der Langzeitmessung durchzuführen ist. Das heißt, es ist nicht erforderlich, alle Wellenformen auf einem Magnetband aufzuzeichnen und dann die aufgezeichneten Wellenformen wiederzugeben, da nämlich nur die EKG- Wellenformen gespeichert sind, die als Ergebnis der Echtzeit-EKG-Wellenformanalyse als normal seiend beurteilt sind, muß der Prüfer die Wellenformen nur für ihre Bestätigung prüfen.
Als Folge kann die Speicherkapazität des Magnetbands gesenkt werden, und daher sind die Größe und das Gewicht des Echtzeit-Analysierers 1 verringert, was dem Echtzeit- Analysierer 1 ermöglicht, für einen tragbaren Einsatz geeignet zu sein.
Wenn die EKG-Wellenformen des Subjekts für eine vorbestimmte Zeitdauer vor der Langzeitmessung gemessen und analysiert sind, so daß der Prüfer die Analyseergebnisse korrigiert, sind zusätzlich die persönlichen Kennlinien der EKG- Wellenformen des Subjekts gelernt, um die Beurteilungsnormen der in dem Echtzeit-Analysierer zu speichernden EKG- Wellenformen zu korrigieren, bevor die Langzeitmessung durchgeführt ist. Als ein Ergebnis ist die Möglichkeit einer Falschbeurteilung, die mit den persönlichen Kennlinien des Subjekts verbunden ist, in der Langzeitmessung auf ein Mindestmaß zurückgeführt. Als Folge ist die Möglichkeit, die abnorme Wellenform zu verfehlen oder versehentlich eine normale Wellenform als eine abnorme Wellenform aufzuzeichnen, verringert, und daher ist die Zuverlässigkeit der Ergebnisse der Echtzeitanalyse verbessert.
Übrigens sind gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel vier Schwellenwerte TQRS, TAQRS, TSQRS und TTIQRS in dem Schritt 4010 eingestellt, die Messung ist für eine vorbestimmte Zeitdauer in dem Schritt 4020 erreicht, die Erkennung des QRS und die Beurteilung der Arrhythmie sind in dem Schritt 4030 durchgeführt, die Ergebnisse sind auf der Anzeigeeinheit 205 in dem Schritt 4040 angezeigt, und dann korrigiert der Prüfer die Beurteilung in dem Schritt 4050. Für diese obigen Operationen bzw. Vorgänge kann es jedoch auch möglich sein, daß ohne vorherige Einstellung der vier Schwellenwerte TQRS, TAQRS, TSQRS und TTIQRS eine Messung für einen vorbestimmten Zeitraum erreicht ist, um die gemessene Wellenform auf der Anzeigeeinheit 205 anzuzeigen, so daß der Prüfer zuerst die vier Schwellenwerte TQRS, TAQRS, TSQRS und TTIQRS aufgrund des Ergebnisses ihrer Beurteilung einstellt. Als nächstes wird eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels angegeben, in dem die EKG- Wellenformen in einem Korrelationsverfahren (Schablonenvergleichsverfahren) analysiert sind.
Die Fig. 3a-3b sind Funktionsblockdiagramme eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung, in dem die Analyse der EKG-Wellenformen gemäß dem Korrelationsverfahren (Schablonenvergleichsverfahren) durchgeführt ist.
In diesem Ausführungsbeispiel sind ein Schablonenspeicher 15a und ein Korrelationskoeffizientspeicher 15b angeordnet, die mit einem Wellenform-Beurteilungsabschnitt 14 verbunden sind. Der Schablonenspeicher 15a ist angeordnet, um darin eine Schablone zur Durchführung eines Schablonenvergleichs eines Eingangs-EKG-Signals zu speichern, wogegen der Korrelationskoeffizientspeicher 15b benutzt ist, um die Korrelationskoeffizienten als die Normen für die Beurteilung der Vergleichsbedingung bei dem Schablonenvergleich zu speichern.
Zusätzlich sind ein Schabloneneinstellabschnitt 29a und ein Korrelationskoeffizient-Einstellabschnitt 29b angeordnet, die mit einem Signalprozessor 24 und einem Eingangs/Ausgangsabschnitt 21 verbunden sind. Der Schabloneneinstellabschnitt 29a erzeugt eine Schablone für den Schablonenvergleich auf der Grundlage der EKG-Wellenformen, die in einer vorbestimmten Zeitdauer vor einer Langzeitmessung gemessen sind, und der Korrelationskoeffizient-Einstellabschnitt 29b stellt die Korrelationskoeffizienten für die Beurteilung der Übereinstimmungbedingung ein. Andere Zusammensetzungen bzw. Aufbauarten sind mit denen von Fig. 2a-2b identisch.
Die Hardware-Konfiguration der Vorrichtung der Fig. 3a-3b ist dieselbe wie die von den Fig. 7-8.
Als nächstes wird eine Beschreibung des Betriebs der Vorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel angegeben.
Da die in den Schritten 1000-10000 von Fig. 9 gezeigten Vorgänge mit denen der Vorrichtung, die die Analyse in Abhängigkeit von den Merkmalwerten durchführt, identisch sind, wird ihre Beschreibung weggelassen. Der Lernprozeß wird nunmehr mit Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von Fig. 11 beschrieben.
Zuerst sind in Schritt 4015 für die Analyse der EKG- Wellenformen drei Schwellenwerte TCR, TN und TQSR auf den RAM 107 des Echtzeit-Analysierers 1 eingestellt. TQRS ist ein Schwellenwert zum Erkennen eines QRS-Teilbereichs, wie oben beschrieben ist. Um die Bedeutungen von TN und TQRS klarzustellen, wird hier das Korrelationsverfahren beschrieben.
Bei einem Korrelationsverfahren, das auch als Schablonenvergleichsverfahren bezeichnet wird, sind vorher eine vorbestimmte Anzahl von Schablonen oder Formen erzeugt, die Wellenformen als Modelle in bezug auf die QRS- Teilbereiche der EKG-Wellenformen sind, so daß ein QRS- Teilbereich, der in einer EKG-Wellenform erkannt ist, mit den jeweiligen Schablonen verglichen ist, um eine Bewertung davon in Abhängigkeit von der Ähnlichkeit zwischen ihnen gemäß Korrelationskoeffizienten durchzuführen und dadurch das Vorhandensein oder Fehlen der Korrelation dazwischen zu beurteilen. Da die Schablone vorher mit einer normalen Wellenform oder abnormen Wellenform (Arrhythmie) verknüpft ist, je nachdem, ob die Schablone, die eine Korrelation mit der erkannten Wellenform hat, normal oder abnorm ist, ist der QRS-Teilbereich als normal oder abnorm seiend beurteilt.
Die Korrelationskoeffizienten sind durch folgende Formel definiert:
Dies stellt einen Korrelationswert einer QRS-Wellenform F(x) für die i-te Schablone Ti(x) dar, wobei X' und D einen Übereinstimmungspunkt bzw. eine Breite der Schablone angeben. Der Wert von CORRi liegt im Bereich von 0 ≤ CORRi ≤ 1. Für den Wert von CORRi, der den kleineren Unterschied in bezug auf eins hat, ist angenommen, daß die QRS-Wellenform F(x) die größere Ähnlichkeit mit der Schablone Ti(x) hat, und daß es daher eine Korrelation zwischen ihnen gibt. Gewöhnlich ist eine R-Spitze des QRS-Teilbereichs als der Übereinstimmungspunkt festgesetzt, so daß eine feste Breite, die sich vor und nach diesen Punkt erstreckt, übernommen ist, um CORRi zu erreichen.
Die jeweiligen QRS-Teilbereiche des Eingangssignals F(x), in Fig. 28 gezeigt, sind z. B. als mit den verbundenen Schablonen Ti(x), i = 1-3, wie hierin angegeben ist, korreliert betrachtet.
Die Korrelationskoeffizienten CORRi können auch durch Benutzung von Vektoren wie folgt ausgedrückt sein:
CORRi = (2)
wobei die Vektorreihenfolge der Breite der Schablone entspricht. Wie aus diesem Ausdruck ersichtlich ist, ist der Koeffizient durch Normalisieren eines inneren Produkts der zwei Wellenformvektoren in bezug auf Normen davon erhalten.
Die Beurteilung des Vergleichs, nämlich die Beurteilung, ob die Schablone eine Korrelation mit dem QRS-Teilbereich hat, ist in Abhängigkeit davon durchgeführt, ob der Wert von CORRi einen festen Schwellenwert TCR überschreitet. Das heißt, eine Ungleichheit
CORRi > TCR
ist als eine Bedingung zur Beurteilung des Vergleichs benutzt.
In diesem Ausdruck ist für den größeren TCR-Wert der Grad der Trennung verbessert, so daß eine solche Trennung auch in einem Fall erhalten ist, in dem die normalen und VPB- Wellenformen eine wesentliche Ähnlichkeit haben; in diesem Fall ist es jedoch für die normale Wellenform notwendig, viele Schablonen zu erzeugen, die geringfügig und auf komplizierte Weise voneinander verschieden sind, es müssen nämlich viele Schablonen vorbereitet werden. Folglich ist die Anzahl der Vergleichsversuche für die Vergleichs- bzw. Übereinstimmungsbeurteilung oder die Beurteilung, ob eine Korrelation besteht, erhöht, was zu einer Befürchtung führt, daß in einem Fall einer Echtzeitanalyse die Analyseverarbeitung hinsichtlich der Zeit verzögert sein kann. Da viele Wellenformen erscheinen können, die keine Korrelation mit solchen vorher vorbereiteten Schablonen haben, kann außerdem die Beurteilung der Normalität und der Anomalie nicht zufriedenstellend durchgeführt sein. Ferner ist zum Speichern von vielen Schablonen ein großer Schablonenbereich erforderlich.
Als Folge ist der Schwellenwert TCR auf den kleinsten Wert in einem Bereich einzustellen, in dem die normalen Wellenformen von den VPB-Wellenformen unterschieden werden können.
Außerdem ist es auch möglich, zuerst die Werte von CORRi für alle Schablonen zu erreichen, so daß das Vorhandensein der Korrelation für die Schablone angenommen ist, die mit dem größten CORRi-Wert verbunden ist. Überdies muß in einem Fall, in dem die Schablone fehlt, die die Übereinstimmungsbedingung erfüllt, die zugehörige Eingangswellenform als eine neue Schablone registriert bzw. eingetragen sein. Als nächstes wird eine Beschreibung eines Verhältnisses des Normunterschieds, das als weiterer Faktor für die Beurteilung der Korrelation mit der Schablone benutzt ist, beschrieben.
Wenn die Korrelation zwischen einer Eingangswellenform und einer Wellenform einer Schablone gemäß dem Ausdruck (1) oder (2) beurteilt ist, kann möglicherweise ein Fall auftreten, wo sich ein Vergleich zwischen einer QRS-Wellenform und einer Schablone ergibt, auch wenn sie sich eindeutig voneinander unterscheiden, wie in Fig. 29 gezeigt ist.
Dies findet sogar in einem Fall statt, in dem eine Expansions-/Reduktionsbeziehung entlang einer Amplitudenrichtung (einer Richtung der Höhe) der Wellenformen existiert, weil die Wellenformen durch die Benutzung des Ausdrucks (1) oder (2) nicht getrennt sein können. Das heißt, für = a· (wobei a eine Skalargröße ist und a > 0) ergibt sich CORRi = 1, und daher kann die Trennung nicht durchgeführt sein.
Um die Trennung eines solchen Musters ganz gewiß durchzuführen, ist es notwendig, einen Vergleich zwischen Größen von Normen zu erreichen. Das Verhältnis des Normunterschieds ist wie folgt definiert.
DNORM = ABS ( )/
Wie aus dieser Formel zu ersehen ist, ist das Verhältnis des Normunterschieds durch Teilen des Absolutwerts des Unterschieds zwischen dem Absolutwert des Vektors der Eingangswellenform F und dem Absolutwert des Vektors der Schablone T durch den Absolutwert des Vektors der Schablone T erhalten. Da sich der kleinere Wert von DNORM aus dieser Formel ergab, besteht die nähere Korrelation zwischen der Eingangswellenform und der Schablone. Folglich kann als Bedingung für die Übereinstimmungsbeurteilung eine Ungleichheit
DNORM < TN
benutzt sein. Das heißt, wenn DNORM kleiner ist als der Schwellenwert TN, ist angenommen, daß die Korrelation zwischen ihnen vorhanden ist.
Für die Mustertrennung ist es vorteilhaft, die obige Beurteilung, die das Verhältnis des Normunterschieds DNORM benutzt, zu der Beurteilung, die den Grad der Trennung CORRi benutzt, hinzuzufügen, so daß das Vorhandensein der Korrelation angenommen ist, wenn die Korrelation in beiden Beurteilungen als existierend betrachtet ist.
In einem Fall, in dem der Grad der Trennung CORRi und das Verhältnis des Normunterschieds DNORM für die Korrelationsbeurteilung benutzt sind, kann die folgende Formel übernommen sein.
In diesem Ausdruck ist der ursprüngliche Korrelationskoeffizient CORRi mit einer Normzusammenfallrate multipliziert.
Zusätzlich ist eine Drift oder eine Verschiebung der Grundlinie als eine Ursache einer bedeutungslosen Zunahme der Anzahl von Schablonen betrachtet. Das heißt, selbst für QRS-Wellenformen, die dieselbe Form haben, sind jeweils eine Vielzahl von Schablonen in Abhängigkeit der Größe der Drift erzeugt. Um einen solchen Nachteil zu verhindern, muß der Nullpegel nur auf den Mindestwert des Schablonenbereichs ausgerichtet sein.
Zu Fig. 11 zurückkehrend, sind in dem Schritt 4015 die allgemeinen Elemente der Schablone, wie sie oben beschrieben sind, und die Schwellenwerte TCR, TN und TQRS anfangs auf den RAM 107 des Echtzeit-Analysierers 1 eingestellt. Die Schwellenwerte TOR und TN können z. B. auf 0, 90-0, 95 bzw. 0, 1-0, 3 eingestellt sein.
Als nächstes sind in dem Schritt 4025 EKG-Wellenformen des Subjekts über einen vorbestimmten Zeitraum, z. B. eine Minute bis drei Minuten, vorteilhaft etwa fünf Minuten, gemessen.
Anschließend ist in Schritt 4035 ähnlich wie in dem Fall des Betriebs zur Durchführung der Analyse in Abhängigkeit von den Merkmalwerten eine R-Spitze erkannt, indem der Schwellenwert TQRS benutzt ist, und dann sind in Schritt 4.045 die gemessenen EKG-Wellenformen mit Anzeigen von erkannten R-Spitzen, die darübergelagert ,sind, auf der Anzeigeeinheit 205 angezeigt.
In dem nächsten Schritt 4055 prüft der Prüfer visuell die EKG-Wellenformen und Anzeigen von R-Spitzen, die auf der Anzeigeeinheit 205 angezeigt sind, um zu bestätigen, ob die Beurteilung von R-Spitzen korrekt sind, wodurch er eine etwaige erkannte Falschbeurteilung korrigiert. In dem Schritt 4065 korrigiert der QRS-Schwellenwert- Einstellabschnitt 25 aufgrund der von dem Prüfer korrigierten R-Spitzen den Schwellenwert TQRS, um den korrigierten Wert in dem QRS-Schwellenwertspeicher 13 zu speichern.
Anschließend beurteilt der Prüfer in dem Schritt 4075 die Normalität oder Anomalie der EKG-Wellenformen, die auf der Anzeigeeinheit 205 angezeigt sind, um das zugehörige Datenelement von dem Operationseingangsabschnitt 23 einzugeben. In dem Schritt 4085 erzeugt der Schabloneneinstellabschnitt 29a auf der Grundlage der jeweiligen beurteilten Wellenformen Schablonen, um die erzeugten Schablonen zu denen, die bereits in dem Schablonenspeicher 15a gespeichert sind, hinzuzufügen. Außerdem korrigiert der Korrelationskoeffizient- Einstellabschnitt 29b in Abhängigkeit der beurteilten Wellenformen die Schwellenwerte TCR und TN der Korrelationskoeffizienten, die für die Beurteilung der Übereinstimmung in dem Schablonenvergleichsbetrieb übernommen sind, um die korrigierten Werte in dem Korrelationskoeffizientenspeicher 15b zu speichern.
Danach sind die Schritte 5000-10000 von Fig. 9 auf ähnlich Weise wie in dem Fall, der mit dem Merkmalwert oben verbunden ist, ausgeführt.
Das heißt, auf der Grundlage der von dem Prüfer durchgeführten Beurteilung sind die persönlichen Kennlinien des Subjekts gelernt, so daß in einer Echtzeitanalyse einer Langzeitmessung die QRS-Teilbereiche gemäß dem TQRS- Schwellenwert, der in Abhängigkeit von den persönlichen Kennlinie des Subjekts korrigiert ist, erkannt sind; ferner ist der Schablonenvergleich mit den korrigierten Schwellenwerten TCR und TN durch Benutzung der gemäß den persönlichen Eigenschaften des Subjekts erzeugten Schablonen erreicht.
Folglich ist die nach der Langzeitmessung zu erreichende Diagnose auch in diesem Ausführungsbeispiel erleichtert, da eine Echtzeitanalyse der EKG-Wellenformen durchgeführt ist, während eine Langzeit-EKG-Messung über 24 Stunden durchgeführt ist, um ein Ergebnis davon zu erzeugen. Das heißt, es ist nicht notwendig, daß der Prüfer die gesamten Inhalte des aufgezeichneten Magnetbands beurteilt, das nach der Messung wiedergegeben ist, da nämlich nur die Wellenformen, die als Ergebnis der Echtzeitanalyse als abnorm seiend beurteilt sind gespeichert sind, muß der Prüfer nur die aufgezeichneten Wellenformen zur deren Beurteilung prüfen.
Außerdem sind vor der Langzeitmessung eine vorgegebene Menge von EKG-Wellenformen des Subjekts so gemessen, daß der Prüfer die EKG-Wellenformen beurteilt, so daß die persönlichen Kennlinien der EKG-Wellenformen des Subjekts gelernt sind. Auf der Grundlage des Lernprozesses sind in dem Echtzeit-Analysierer zu speichernde Schablonen erzeugt, und die Schwellenwerte der Korrelationskoeffizienten sind so korrigiert, daß die Langzeitmessung durch Benutzung der korrigierten Schablonen und Schwellenwerte durchgeführt ist; folglich ist in der Langzeitmessung die Möglichkeit der Fehlbeurteilung, die mit den persönlichen Kennlinien des Subjekts verbunden ist, auf das Mindestmaß zurückgeführt. Als Folge sind ein Fall, in dem eine abnorme Wellenform verfehlt ist, oder ein Fall, in dem eine normale Wellenform als eine abnorme Wellenform gespeichert ist, weiter verhindert, und daher ist die Zuverlässigkeit der Ergebnisse der Echtzeitanalyse verbessert.
Übrigens sind in dem obigen Ausführungsbeispiel die allgemeinen Werte in dem Schritt 4015 auf die Schablonen, das TQRS und die zwei Korrelationskoeffizienten- Schwellenwerte TCR und TN eingestellt, um eine Messung über einen vorbestimmten Zeitraum in dem Schritt 4025 so durchzuführen, daß die QRS-Teilbereiche in dem Schritt 4035 erkannt sind, um das Ergebnis der Erkennung auf der Anzeigeeinheit 205 in dem Schritt 4045 anzuzeigen, und die Ergebnisse sind von dem Prüfer in dem Schritt 4055 beurteilt; danach sind die Schaffung der Schablonen und die Korrekturen der Schwellenwerte TOR, TN und TQRS durchgeführt. Anstelle dieser obigen Operationen bzw.
Vorgänge kann es jedoch auch möglich sein, daß ohne vorheriges Einstellen der Schablonen und der Schwellenwerte TCR, TN und TQRS eine Messung über einen vorbestimmten Zeitraum durchgeführt ist, um die gemessenen Wellenformen auf der Anzeigeeinheit 205 so anzuzeigen, daß auf der Grundlage der von dem Prüfer bei den angezeigten Wellenformen durchgeführten Beurteilung die Schwellenwerte TCR, TN und TQRS eingestellt sind.
Außerdem können die ursprünglich im voraus eingestellten Schwellenwerte TCR, TN und TQRS gemäß der Beurteilung des Prüfers korrigiert sein, wogegen die Schablonen in Abhängigkeit von den Wellenformen, die erhalten sind, nachdem die Beurteilung durch den Prüfer durchgeführt ist, erneuert sein können.
Ferner variiert bzw. weicht die Wellenform des normalen QRS- Teilbereichs auch mit einer Zeitspanne während einer Langzeit-EKG-Messung ab, und daher ist es wünschenswert, die Schablonen entsprechend zu erneuern.
Die Erneuerung der Schablonen ist z. B. durch Benutzung der folgenden Formel ausgeführt.
= (1 - UR) + UR·
wobei eine neue Schablone ist, die durch die Erneuerung erreicht ist. ist eine alte Schablone vor der Erneuerung, und UR steht für ein Erneuerungsverhältnis, das z. B. auf etwa 0,1 eingestellt sein kann.
Obwohl in der obigen Beschreibung des Ausführungsbeispiels die EKG-Induktion in einem 1-Kanal-System durchgeführt ist, ist die vorliegende Erfindung übrigens auch auf Fälle anwendbar, die mit einer EKG-Induktion verbunden sind, die eine erhöhte Anzahl von Kanälen gemäß der gleichartigen Idee bzw. Absicht benutzt. In einem Fall, in dem die Anzahl von Kanälen erhöht ist, muß durch Anwendung des in dem obigen Anwendungsbeispiel benutzten Verfahrens nur eine Auswahl der QRS-charakteristischen Mengen in Abhängigkeit von der Messung des Zuverlässigkeitsgrads ausgeführt werden.

Industrielle Anwendbarkeit

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind eine vorbestimmte Menge von Organismussignalen des Subjekts vor einer Langzeit-Organismussignalmessung gemessen, so daß der Prüfer die gemessenen Signale prüft und beurteilt, um einen Lernprozeß über die persönlichen Kennlinien der Organismussignale des Subjekts auszuführen, so daß die Normen für die Beurteilung der Langzeitmessung in Abhängigkeit von den gelernten Kennlinien eingestellt sind, was folglich die Fehlbeurteilung, die mit den persönlichen Kennlinien des Subjekts in der Langzeitmessung verbunden ist, auf ein Mindestmaß zurückführt. Folglich sind die Möglichkeiten, ein abnormes Signal zu verfehlen und ein normales Signal als ein abnormes Signal zu speichern, verringert, und daher ist die Zuverlässigkeit der Ergebnisse der Echtzeitanalyse erhöht.
Übrigens ist die vorliegende Erfindung auf Fälle anwendbar, bei denen Organismussignale über einen langen Zeitraum gemessen, gesammelt und analysiert sind, die vorliegende Erfindung ist nämlich nicht durch das Elektrokardiogramm beschränkt, sondern auf andere Dinge anwendbar, wie z. B. eine Blutdruckwellenform und eine Wellenform von Gehirnwellen.

Claims

1. Organismussignal-Meßvorrichtung zum Messen von Organismussignalen eines Subjekts bzw. einer Person über einen langfristigen Zeitraum mit:

einer Meßeinrichtung (1) zum Messen, Analysieren und Speichern von Organismussignalen der Person in dem vorbestimmten Zeitraum, um Ergebnisse der Messung bzw. der Analyse zu erzeugen,

einer Anzeigeeinrichtung (205) zum Anzeigen von Daten, die von der Messeinrichtung (1) ausgegeben sind, und

einer Eingabeeinrichtung (2) zum Einstellen und Eingeben von Organismussignal-Analysedaten, die einzigartig für einen Organismus sind, der der Analyse auszusetzen ist, in die Meßeinrichtung (1), worin

die Organismussignal-Analysedaten von der Eingabeeinrichtung (2) an die Meßeinrichtung (1) so geliefert werden, daß die Analyse in Abhängigkeit von Kennlinien von Organismussignalen der Person durchgeführt wird, indem die Organismussignal-Analysedaten, die für den Organismus einzigartig sind, benutzt werden,

die Eingabeeinrichtung (2) so konfiguriert ist, daß sie in der Lage ist, mit der Meßeinrichtung (1) verbunden zu sein zum vorherigen Eingeben der Organismussignal-Analysedaten, die für den Organismus einzigartig sind, in die Meßeinrichtung (1),

die Meßeinrichtung (1) nach dem Empfangen der Organismussignal-Analysedaten von der Eingabeeinrichtung (108) Organismussignale der Person einen vorbestimmten Zeitraum lang mißt, eine Echtzeitanalyse der gemessenen Organismussignale aufgrund der Organismussignal-Analysedaten durchführt, um eine Normalität und Abnormalität davon zu beurteilen, Organismussignale als ein Ergebnis der Analyse speichert und die Anzeigeeinrichtung (205) mit den gespeicherten Organismussignalen nach einem Abschluß der in dem vorbestimmten Zeitraum erreichten Messung beliefert und

die Organismussignal-Meßvorrichtung, wenn die Eingabeeinrichtung (2) Anfangswerte der Organismussignal-Analysedaten zur Verwendung in der Beurteilung eingibt, um die Beurteilung gemäß den Anfangswerte der Organismussignal-Analysedaten durchzuführen, ein Ergebnis der Analyse mittels der Anzeigeeinrichtung (205) ausgibt, wodurch die Meßeinrichtung (1) mit Korrekturwerten der Organismussignal-Analysedaten, die in Abhängigkeit von einer Beurteilung, die durch einen Prüfer bei dem ausgegebenen Analyseergebnis durchgeführt wird, erreicht werden, beliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (1) die Organismussignale nach Merkmalwerten beurteilt, und

daß die Eingabeeinrichtung (2)

(a) verschiedene Arten von Merkmalwerten von normalen und abnormalen Organismussignalen, die von der Meßeinrichtung (1) gemessen und von einem Prüfer beurteilt sind, mißt,

(b) ein normales Histogramm und ein abnormales Histogramm für jeden Merkmalwert erzeugt,

(c) einen Separations- bzw. Getrenntheitsgrad zwischen der Normalität und Abnormalität für jedes Histogramm mißt,

(d) für eine Beurteilung der Organismussignale den Merkmalwert wählt, der den größten Getrenntheitsgrad aufweist,

(e) einen Schwellenwert des Merkmalwerts in Abhängigkeit von dem Getrenntheitsgrad des Merkmalwerts bestimmt und

(f) den Schwellenwert des Merkmalwerts der Meßeinrichtung (1) eingibt.

2. Organismussignal-Meßvorrichtung nach Anspruch 5, in der die Merkmalwerte eine Fläche eines QRS-Teilbereichs, einen Spitzenwert davon und einen Wert, der durch Teilen der Fläche durch den Spitzenwert erhalten ist, beinhalten.

3. Organismussignal-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, in der die Meßeinrichtung (1) das Organismussignal nach einem Schablonenvergleichsverfahren mißt, in der die Eingabeeinrichtung (2) Schablonen zur Benutzung bei dem Schablonenvergleich aus normalen und abnormalen Organismussignalen, die von der Meßeinrichtung (1) gemessen und von einem Prüfer beurteilt sind, erzeugt, Schwellenwerte von Korrelationskoeffizienten für die Beurteilung des Schablonenvergleichs aufgrund der Organismussignale erzeugt und die Schablonen und die Schwellenwerte der Korrelationskoeffizienten in die Meßeinrichtung (1) eingibt.

4. Organismussignal-Meßvorrichtung nach Anspruch 3, in der der Korrelationskoeffizient CORRi mit einer QRS-Wellenform und einer Schablone dargestellt ist, gemäß einer Formel CORRi = / , und die Meßeinrichtung (1) als eine Bedingung zum Beurteilen des Vorhandenseins einer Korrelation zwischen der QRS-Wellenform und der Schablone eine Tatsache benutzt, daß eine Beziehung von CORRi > TCR zwischen dem Korrelationskoeffizienten CORRi und dem Schwellenwert TCR davon erfüllt ist.

5. Organismussignal-Meßvorrichtung nach Anspruch 4, in dem die Meßeinrichtung (1) als eine Bedingung zum Beurteilen des Vorhandenseins einer Korrelation zwischen der QRS-Wellenform und der Schablone eine Tatsache benutzt, daß eine Beziehung von DNORM < TN erfüllt ist zwischen einem Verhältnis DNORM eines Normunterschieds, der durch einen Ausdruck DNORM = ABS ( )/ erreicht ist, und einem Schwellenwert TN davon.

6. Organismussignal-Meßvorrichtung nach Anspruch 3, in der die Meßeinrichtung (1) als eine Schablone zur Benutzung bei dem Schablonenvergleich eine erneuerte Schablone benutzt, die von einer alten Schablone , der QRF-Wellenform und einer Erneuerungsrate UR der Schablone gemäß einem Ausdruck von = (1 - UR) + UR· erhalten ist.

7. Organismussignal-Meßvorrichtung nach Anspruch 2, in der die Meßeinrichtung (1) einen QRS-Teilbereich in einem Fall erkennt, in dem ein Absolutwert eines Differentiationssignals eines eingegebenen ECG- bzw. EKG-Signals einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.