DE1803011B2 - Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Kenndaten eines Elektrokardiogramms - Google Patents

Description

Die Erfindung.bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Kenndaten eines Elektrokardiogramms.

Mit Hilfe einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltungsanordnung lassen sich die durch ein Elektrokardiogramm wiedergegebenen Kardialpotentiale und insbesondere die in diesen Kardialpotentialen enthaltenen P- und QRS-Wellen automatisch auswerten, so daß sich eine Arbeitsgrundlage für eine klinische Reihendiagnose für Herzkrankheiten oder Herzstörungen ergibt.

Ein einzelner Zyklus innerhalb eines Elektrokardiogramms besteht im allgemeinen aus einer P-Welle, einer QRS-WeIL' und einer T-Welle, wobei die QRS-Welle mitunter spezielle Sonderformen annehmen kann. Für die klinische Auswertung eines Elektrokardiogramms wird die Amplitude der innerhalb der QRS-WeIIe auftretenden R-Welle mit einer Herzkammerhypertrophie, eine in einer QRS-Welle auftretende R'-Welle und die Breite der QRS-WeIIe mit dem Schenkelblock und die Q-WeIIe innerhalb einer QRS-Welle mit dem Myokardinfarkt in Verbindunggebracht. Für die Unterscheidung dieser speziellen Wellen ist es daher von großer Bedeutung, die QRS-WeIIe unabhängig von der T-WeIIe von der P-Welle zu ermitteln.

Nun bereitet jedoch die Diagnose der obenerwähnten Störungen aas einem Elektrokardiogramm selbst einem Herzspezialisten erhebliche Schwierigkeiten, und sie verlangt auf jeden Fall ehre lange Erfahrung und ein reiches Wissen vom Diagnostiker. Angesichts der immer stärkeren Zunahme von Herzerkrankungen und Herzstörungen, die eine laufende Untersuchung auch größerer Bevölkerungsgruppen angezeigt erscheinen läßt, für deren Durchführung naturgemäß nicht hinreichend viele Herzspezialisten zur Verfügung stehen, ergibt sich daher ein starkes Bedürfnis nach einer Möglichkeit einer automatischen Auswertung von Elektrokardiogrammen für diagnostische Zwecke.

S Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, auf dem sich die in einem Elektrokardiogramm enthaltenen Daten elektronisch so aufbereiten lassen, daß sich die für eine Diagnose von Herzerkrankungen und Herzstörungen auch

ίο durch relativ ungeschultes Personal erforderlichen Kenndaten explizit ergeben.

In Lösung dieser Aufgabe ist eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Kenndaten eines Elektrokardiogramms erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen der Breite der QRS-WeIIe einer Differenzierstufe zum Differenzieren eines P-, QRS- und T-Wellen enthaltenden Kardialspannungssignals ein erster Rechteckwellengenerator zum Erzeugen von den QRS-Wellen entspre-

ao chenden ersten Rechteckwellen, ein auf die Scheitelwerte im differenzierten Kardialspannungssignal ansprechender zweiter Rechteckwellengenerator zum Erzeugen von das Auftreten dieser Scheitelwerte anzeigenden zweiten Rechteckwellen, eine Koinzidenz-

a5 schaltung zum Feststellen einer Koinzidenz zwischen der Vorderflanke einer zweiten Rechteckwelle und der Rückflanke einer erster Rechteckwelle und ein Spannungsgenerator nachgeschaltet sind, der beginnend mit der ersten Rechteckwelle und endend mit dem Ausgangssignal der Koinzidenzschaltung eine der Breite der ersten Rechteckwelle und damit der QRS-WeIIe entsprechende Spannung abgibt.

Bei einer bevorzugven Ausführungsform für eine solche Schaltungsanordnung enthält der erste Rechteckwellengenerator zwei Impulsgeneratoren, von denen der eine auf einen bestimmten Schwellenwert für die positiven Verläufe des differenzierten Kardialspannungssignals anspricht und positive Ausgangssignale liefert und der andere auf einen bestimmten

Schwellenwert für die negativen Verläufe des differenzierten Kardialspannungssignals anspricht und negative Ausgangsimpulse liefert, einen Inverter für die Umkehrung der Polarität der Ausgangsimpuke eines der beiden Impulsgeneratoren, eine mit den Ausgangsimpulsen des einen Impulsgenerators unmittel bar und mit den Ausgangsimpulsisn des anderen Im pulsgenerator über den Inverter gespeiste ODER Schaltung und eine die Auügangsimpulse de: ODER-Schaltung verzögernde Verzögeningsstufe Außerdem ist es von Vorteil, wenn der zweite Recht eckwellengenerator eine Gleichrichterstufe zum Ver einheitlichen der Polarität des differenzierten Kar dialspannungssignals, einen der Gleichrichterstuf nachgeschalteten Scheitelwertdetektor, eine der Scheitelwertdetektor nachgeschaltete Haltestufe zur Halten des Scheitelwertes auf einem vorgegebene Pegel und einen durch das bei Erreichen des vorgege benen Pegels durch den Scheitelwert von der Halte stufe abgegebene Ausgangssignail angesteuerten Im pulsgenerator enthält. Dabei ist es weiter günstij wenn der Scheitelwertdetektor und die Haitestufe ei nen Rechenverstärker mit einem Signaleingang, e nem Rückkopplungseingang und einem Ausgang, ein mit dem Ausgang des Rechenverrtärkers verbandet] Diode, eine aus einem Widerstand und einem übt die Diode mit vorgegebener Zeitkonstante durch d< ren Ausgangssignal aufladbarem und entladbare Kondensator bestehende Lade- und Entladeschaltur

„ ι ι α λ,i_C rrnri iedcr vorgegebenen Periode, ein zweiter Zähler

und eine Schaltung zum Gegenkoppe In des Aus- ™™ ^_nZfLs^zM der Ausgangssignale des

gangssignai* der Lade- und Entladeschaltung au« den z,mutaW > ^ ^ _{arator mm} v_erg)ei-

Rückkopplungseingang des Rechenverstarkers cm s Anzeige der beiden Zähler zwecks Bestim-

ha.ten, wobei der Kondensator mit der v^*£" ^dcr Rcge'lmäßigkei« der P-WdIe im Kardial-

Zeitkrratante entladen wird wenn der ScMe₁Ie wen 5 m fc _b vorgesehen. Dabei ist insbesondere

im Eingangssignal über die Diode anjK^* spanungssy ^ ^ ^ ^ _{daß der ergte}

anliegt, das Potential des s.ch entladenden Ko"dtnsa e^ g^ ^ ODER-Schaltungen, e.ne

tors auf den Ruckkopplungse."gang desReche wer _{hcndc Anzah}l von UND-Schaltungen, deren

stärkers rückgekoppelt wird und die Diod W^" _{io erste} ^P _Eingänge an die Ausgänge der jeweils zugehon-

vorgespannt wi.d, wenn das Eingangssignal k ner er. ^ | _{d derep 7Weite Eingange}

wird als das nega.ivc Rückkopp ungssignal wodurch gen "DbH ^c fc _fc ^ ^.^ _%

am Ausgang des ^J«™^™™ 2 ^ angesciSnlnd. und eine entsprechende Anzahl

spannung auftritt und den Scheitelwert ™™8 · £ _Ratemetcrn zum Zählen der Ausgangssignale der

Eine weitere Ausgestaltung der oben beschriebe ^v™ ™ _UND._Scrialtungen aufweist, wobei die

nen Schaltungsanordnung ist dadurch gekenn«,ch 15 ™8™£'| _h , _{en ilire} Eingangssignale von den

net, daß zum Bestimmen von Breite. Ampl'Wdund UUtK ac a g _d £, _{den S(ufen des}

Folgefrequenz der T-Wellen zusatdich em,Imp ulsge - Ausgängen α _und ^ ^ ^ ^

nerator zum Erzeugen eines das Ende eine-T--Welle g"^iener f , _{it der vorange}henden und den Rest

S3Ä!Tl?^^r&ÄÄ »ο pXSfolgenden ODER⁸Scha,tung gemeinsam

milchen der Vorderflanke der ^J R^Jj^. pleiterer Lösung der oben geste.lten Aufgabe ist und der Vorderflanke des das Fnde de » ^We _d'^e Jⁿ crfindungsgemäB eine Schaltungsanordnung zur Erzeigenden Impulssignals entsp ^·^den dr tten er na _fc g _{dnes E|cktrokardiogramms}

Rechteckwelle, em ^v«^rt« ^Κ^^ϊ^^ _a5 ZZc f gekennzeichnet, daß mm Bestimmen der

zum Erzeugen einer eine der Prelle entsprechende »5 aaaur g _{QRSWelle einer} Differenzierstufe

^hd

Rechteckwelle, e ^^ϊ^^ _a5 ZZc f gekennzeichnet, daß mm Bestimmen der

zum Erzeugen einer eine der Prelle entsprechende »5 aaaur g _QRS._{Welle einer} Differenzierstufe Rcchteckwelle und «je^m Zeijnteja« zwischen ^phtud^.^ ^ _?

/dflk d QRfWelle una ^αβ™/ς""'- hld f b

Rcchteckwelle j^ jj ^^^ ^ _?

der -/orderflanke der QRf-Welle una ^αβ™/ς""'- haltenden Kardialspannungssignals ein auf einen be-

T-WeIIe entsprechende Rechteckwelle enthaltenden '^^",„^^wdlenwert für die positiven Verläufe des

vierten Rechte*^

Rechteckwelle und der dritten KecntecKweiiL. u.m nositive A' eangsimpulse abgebender erster

eine E.iminierschaltung ™" «'"J™^J'q^ tX$Z^* em J einen bestimmten Schwel-

Zeitintervall zw,schen der Vordcrfla^ «r JjRS ^ E _dje ^_{n Ver},_{äufe des diffe nzier}ten

Welle und dem Ende der J-WeHe en^sp jehenden _ungssignal_s ansprechender und negative

Rcchteckwelle aus der werten Rcchteckwe ^^we _sgan/_simpulse abgebender zweiter Impulsgenera-

Aussonderung einer der P-WeIIe ^entsP^^r™^{n 35} _ein Inverter für die Umkehrun_g der Polantat der

Rcch.eekwelle vorgesehen ,st. Be. einerenter.bevor- tor «„ Inverte ^.^ _{u to}_

zup.cn Ausführungsform """"¹Jf" ⁶^SfS- ren eTnfnTh den Ausgangsimpulsen des einer, Im-Schaltungsanoidnung ^nnen der «erte^^teck ££ ^ _unmittelbar mit den Ausgangsimpulwe engerierator und die Eliminierscnaiturii, ein μι s , ImDulseenerators über den Inverter Schieberegister mit einer Übertragung«.: ,«.der 40 ^^Igg _{und eine die Ausgangs}. Größenordnung von 100 ms. eine mit den Ausgang- f^^^DER.Sc^Hung verzögernde Verzögesignalcn des Schieberegisters gespeiste erste UND- '^mP"^lse °^er _{h scha}i_{tet sin}d, die drei Eingange ei-Schaltung, einen durch ein Ausgangssignal dei ersten ™"^^tlJ^e."Siengenerators mit je einer Rechteck-UND-Schaltung einstellbaren und durch. e«,^Au - ^,^^^^η Ausgängen Rechteckwellen gangssignal des Schieberegisters ruckste Ibaren Flip- 45 ^''!-^nn^eichnung der positiven und negativen Flop, eine zweite UND-Schaltung mit einem an den fu . d^^SSb der QRS-Welle an einen De-

Auwd««*-!^·^^⁶,!^^⁸ tektö Hürde EmUtLg der Scheitelwerte gelangen.

und einen mit dem Ausgang des Schieberegisters ver- tektor iur α ^ _Ausfuhrungsf_om für eine

bundenarizweiten Eingang enthalten. Eine weg be- Be, eineroci«·, ^.^ ^ _Scheitelwert.

vorzugte Ausführungsform der erweiterten Schal· ₅o solche^JJJ »J Vorbild der auf den Seiten 648

tungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet daü ^¹I_{49 der} Zeitschrift »Electronic Engineering«,

zusätzlich eine Verzögerungsstufe zum /erzogern er- una o* _{Oktober 1967} beschriebenen Schaltung

ner der P-WeIIe entsprechenden Rech ec^eHe um Band 39^n^^ _{mft einem Si Ieingang}, _ei_

etwa 100 ms, ein Detektor zum Ermitteln^erwah SSVockkopplungaeingang und einem Ausgang, eilend de* Verzögemngszeit der Verzogenmgsstufe ₅S JJ dem Signaleingang des Rechenverstarkers eintreffenden Eingang^ignale und em ^»pge- ^J^ ^,^ ^ _{an den} Ausgang des Renerator vorgesehen sind, der durch die ersie ν wu" _chenverstä_rkers angeschlossene Diode, einen mit der flankeeinerRed,tec^ SSSundeneS Kondensator une einen an beide

hl Lauf gesetzt und durch ^'^ÄSe 60 angeschlossenen Quellenfolger auf, an dessen Aus-

teI^teltt»«angel^^ui^wdeBreite^er g ^^ _des g,^^ _{dutch das Aus}.

P-Welle durch eine ihr P^^^Kihmni- lanLignal des Rechteckwenengeneratots die Scheidergibt. Bei einer dritten bevorzugten Ausf^mngs gj£J£ _{d QRS}v_Weiie erscheinen.

forS der erweiterten *£*Wffi$3^£Z NoS eine weite« Lösung der oben gestellten AufsateKch ein Schiebereg^er te die A^ahrne emer Schaltungsanordnung zur Erden P-Wenen entsprechenden Fdge^on Rechteck 6₅ g^oe _{Kennd|aten eines} Elektrokardiogramms wellen während einer voTgegebenen A«»M von W _daß ^ _{Bestimmen der Ba}_

SffffitfÄ^Ä^^ ^{sisiinie Ä p}-^0RS"^{und T}"^{Wenen ent}üf:ri:

Elektrokardiogramm einem Impulsgenerator zum Erzeugen eines stetigen Impulssignals von vorgegebener Frequenz eine Impulsauswahlstufe, die an ihrem Steuereingang mit einem ersten Rechteckwellengenerator zum Erzeugen von den P-, QRS- und T-Wellen im Kardialspannungssignal entsprechenden ersten Rechteckwellen verbunden ist und die Weitergabe der Impulssignale des Impulsgenerators bei Auftreten einer ersten Rechteckwelle sperrt, ein Zähler, der nach Zählen einer vorgegebenen Anzahl von Impulssignalen des Impulsgenerators durch die Impulsauswahl stufe jeweils einen Ausgangsimpuls an eine erste und eine zweite Gruppe von Schaltern abgibt, von denen die erste Gruppe parallel mit dem Kardialspannungssignal gespeist wird und ihrerseits die zweite Gruppe über jeweils eine zwischen zwei zusammengehörige Schalter der beiden Gruppen eingefügte Haltestufe einer ersten Gruppe von Haltestufen speist, ein von einem zweiten Rechteckwellengenerator zum Erzeugen von das Auftreten von Scheitelwerten im differenzierten Kardialspannungssignal anzeigenden zweiten Rechteckwellen gesteuertes und an die zweite Gruppe von Schaltern angeschlossenes Tor und eine damit verbundene zweite Haltestufe nachgeschaltet sind, in der bei Anlage einer zweiten Rechteckwelle an das Tor eine der Kardialspannung unmittelbar vor dem Auftreten der Q-WeIIe entsprechende Spannung festgehalten wird.

Bei einer bevorzugten Ausbildung einer solchen Schaltungsanordnung sind zusätzlich ein Impulsgenerator zum Erzeugen eines das Ende einer T-Welle anzeigenden Impulssignals unter Ansteuerung durch die zweiten Rechteckwellen und ein Detektor zum Ermitteln der Vorderflanke der ersten auf das Impulssignal des Impulsgenerators folgenden ersten Rechteckwelle vorgesehen, die das Tor über diese Vorderflanke ansteuern und die Speicherung einer dem Kardialpotential unmittelbar vor einer P-Welle entsprechenden Spannung in der Halfestufe veranlassen. Außerdem kann zusätzlich ein Subtraktor nachgeschaltet «ein, der die in der zweiten Haltestufc festgehaltene Spannung vom Kardialspannungssignal subtrahiert, und schließlich ist es weiter von Vorteil, wenn der Impulsgenerator und der Detektor einen von den zweiten Rechteckwellen triggerbaren ersten monostabilen Multivibrator, einen von einem ersten Teil des Ausgangssignals des ersten monostabilen Multivibrators triggerbaren zweiten monostabilen Multivibrator, eine mit dem zweiten Teil des Ausgangssignals des ersten monostabilen Multivibrators gespeiste Haltestufe, einen durch einen Ausgangsimpuls des zweiten monostabilen Multivibrators rückstellbaren Integrator, einen die Ausgangsspannung der Haltestufe auf 20% ihres Wertes herabsetzenden Spannungsteiler, einen Komparator zum Vergleichen der Ausgangsspannung des Spannungsteilers mit dem Ausgangssignal des Integrators und einen durch das Ausgangssignal des !Comparators triggerbaren und mit einer Verzögerung von 0,12 Sekunden ansprechenden dritten monostabilen Multivibrator enthalten.

Mit Hilfe von in erfindungsgemäßer Weise ausgebildeten Schaltungsanordnungen lassen sich alle für die klinische Diagnose interessierenden Kenndaten der Kardialpotentiale in einem Elektrokardiogramm isolieren und so für eine summarische Auswertung bereitstellen. Die Erfindung schafft damit die Grundlage für eine Art von Reibenuntersuchungen mit dem Ziel einer frühzeitigen Erkennung von Herzkrankheiten oder Herzsto; ungen in weiten Kreisen der Bevölkerung.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung soll nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen werden, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäß ausgebildete Schaltungsanordnungen veranschaulicht sind. Es zeigen

Fig. la und 1 b Darstellungen für übliche Verläufe von Kardialpotentialen,

ίο Fig. 2 ein Blockschaltbild für einen Teil eines ersten Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäß ausgebildete Schaltungsanordnung,

F i g. 3 Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsteile, »5 Fig. 4 ein Blockschaltbild für einen entsprechenden Schaltungsteil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß ausgebildete Schaltungsanordnung,

Fi g. 5 ein Schaltbild für den wesent'ichen Teil der ao in Fig. 4 veranschaulichten Schaltung,

Fi g. 6 und 7 Blockschaltbilder für den Aufbau anderer Teile einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltungsanordnung,

F i g. 8 Wellenformen zur Erläuterung der Arbeits- «5 weise der in F i g. 7 veranschaulichten Schaltung,

Fig. 9 ein Schaltbild für den wesentlichen Teil der in Fig. 7 dargestellten Schaltung,

Fig. 10a und 10b Blockschaltbilder für den Aufbau weiterer wesentlicher Teile einer erfindungsgemaß ausgebildeten Schaltungsanordnung,

Fig. 11 Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 10a und 10b dargestellten Schaltungen,

Fig. 12 ein Blockschaltbild für wieder einen anderen Teil der erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltungsanordnung.

Fig. 13 ein Blockschaltbild für einen im Rahmen einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltungsanordnung verwendbaren Impulsgenerator,
Fig. 14 Welleriformen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Impulsgenerators von Fig, 13,

Fig. 15 und 17 Blockschaltbilder für den Aufbau noch anderer Teile einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltungsanordnung,

Fi g. 16 und 18 Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 15 und 17 dargestellten Schaltungen und

Fig. 19 und 20 Blockschaltbilder für den Aufbau nochmals anderer Teile einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltungsanordnung.

Die grafische Darstellung in Fig. la zeigt zwei Zyklen eines üblichen Kardialspannungssignals mit einer P-, einer QRS- und einer T-Welle. In Fig. 1 b sind einige Sonderformen wiedergegeben, wie sie häufiger für eine QRS-Welle beobachtet werden. Im Rahmen dieser Sonderformen kann neben der R-Welle innerhalb der QRS-Welle noch eine R'-W«lle auftreten, wobei gegebenenfalls die Q-WeIIe selbst ausfallen kann, und ebenso ist es möglich, daß die QRS-Welle nur eine Q-WeIIe und S-WeIIe enthält und keine R-Welle aufweist.

Das Blockschaltbild von Fig. 2 zeigt Schaltungen, die der Erzeugung von Rechteckimpulsen dienen, die den in einem Kardialpotentialverlaut enthaltenen gesonderten Wellen entsprechen. Dabei bezeicfcnen die Bezugszahl 1 eine Differenzierstufe zur Differentiation des am Körper eines Patienten abgenommenen Kardiaipotentials, die Bezugszahlen 2 und 3 aus-

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^angsseitig an die Differenzierstufe 1 angeschlossene Schmht-Trigger-Stufen mit vorgegebenen positiven und negativen Schwellen, die Bezugszahl 4 einen Inverter für die Umkehrung des Ausgangssignals der Schmitt-Trigger-Stufe 3, die Bezugszahl 5 eine ODER-Schaltung, der die Ausgangssignale der Schmitt-Trigger-Sltufe 2 und des Inverters 4 als Eingangssignale zugeführt werden, und die Bezugszahl 6 eine Verzögerungsstufe zur Verzögerung des abfallenden Abschnittes im Ausgangssignal der ODER-Schaltung 5, wobei die mit dieser Verzögerungsstufe 6 erreichbare Verzögerung vorzugsweise zwischen 10 und 20 ms liegt. Mit den Bezugssymbolen E₁ und A_{ schließlich sind Eingangs- bzw. Ausgangsklemmen bezeichnet.

Wird der in Fig. 2 veranschaulichten Schaltung an ihrer Eingangsklemme E₁ ein Kardialsignal zugeführt, wie es in Fig. la bzw. in der ersten Zeile von Fig. 3 darges eilt ist, so wird dieses Signal in der Differentierstufe 1 differentiert, und man erhält ein sogenanntes differentiertes Kardialsignal, wie es in der Zeile a in Fig. 3 veranschaulicht ist. Die positiven und die negativen Ausschläge dieses differentierten Kardialsignals bilden das Eingangssignal für die Schmitt-Trigger-Stufen 2 bzw. 3, und diese erzeugen daraus Impulse, wie sie in Zeile b bzw. in Zeile c in Fig. 3 veranschaulicht sind. Die Ausgangsimpulse der Schmitt-Trigger-Stufe 3 werden nach vorheriger Polaritätsumkehr in dem Inverter 4 der ODER-Schaltung S als Eingangssignal zugeführt und darin mit den der ODER-Schaltung 5 an deren zweitem Eingang zugeführten Ausgangsimpulsen der Schmitt-Trigger-Stufe 2 kombiniert, wodurch man ein Ausgangssignal erhält, wie es in der Zeile d in Fig. 3 dargestellt ist. In einer solchen kombinierten Impulsfolge sind die den QRS-Wellen des Elektrokardiogramms entsprechenden Impulsintervalle üblicherweise kleiner als 10 msec. Daher werden in der am Ausgang der ODER-Schaltung 5 auftretenden Impulsfolge durch die Verzögerungsstufe 6 mit ihrer Verzögerung von 10 msec oder mehr die 10 msec unterschreitenden Impulsintervalle unterdrückt, und man erhält an der auf die Verzögerungsstufp 6 folgenden Ausgangsklemme /I₁ den QRS-Wellen in dem Elektrokardiogramm entsprechende Impulse, die in eine rechteckige Wellenform überführt sind, wie aus der in der Zeile e in Fig. 3 dargestellten Impulsfolge zu ersehen ist.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung werden zwei Schmitt-Trigger-Stufen verwendet. Jedoch läßt sich das gleiche Ergebnis auch durch Gleichrichtung des obenerwähnten differentierten Kardialsignals mit Hilfe eines Zweiweggleichrichters und Weiterverarbeitung des gleichgewichtigen Signals in einer Schmitt-Trigger-Stufe erreichen.

Auf diese Weise können die in einem Kardialsignal enthaltenen gesonderten Wellenformen in einer Folge von Impulssignalen lokalisiert werden.

Zur Erkennung der einer QRS-Welle entsprechenden Rechteckwelle in einer solchen Impulsfolge ist es lediglich erforderlich, die Koinzidenz einer solchen einer QRS-Welle entsprechenden Rechteckwelle mit einem Prüfsignal festzustellen, das von dem Scheitelpotential des differentierten Kardialsignals abgeleitet ist. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß dieses Scheitelpotential auf jeden Fall iß einer QRS-Welle liegt.

In F i g. 4 ist eine Anordnung zur Gewinnung eines solchen Prüfsignals dargestellt. In dieser Figur sind mit E₀₁ eine Eingangsklemme, mit 101 eine Differentierstufe, mit 102 ein Zweiweggleichrichter für die Gleichrichtung des Ausgangssignals der Differentierstufe 101, mit 103 ein Scheitelspannungsdetektor, mit 104 ein Spannungsteiler zur Erzeugung eines 60 bis 70% der Scheitelspannung äquivalenten Potentials, zu dem beispielsweise ein Potentiometer und eine Entladestufe gehören, mit 105 ein Komparator 7um Vergleichen des Ausgangssignals des Zweiwegglcichrichxo ters 102 mit dem Ausgangssignal des Spannungsteilers 104, mit 106 ein von dem Ausgangssignal des Komparators 105 betriebener monostabiler Multivibrator und mit A_n , eine dem Multivibrator 106 nachgeschaltete Ausgangsklemme bezeichnet. Dabei ist der monostabile Multivibrator 106 so eingestellt, daß er seinen Ein-Zustand etwa 100 msec lang beibehält, wenn er ein Eingangssignal zugeführt erhält.

Bei einer solchen Anordnung erhält man nach Speisung der Differentierstufe 101 mit einem Karao dislsignal. wie es in Fig. la veranschaulicht ist, als Ausgangssignal ein diffeientiertes Kardialsignal, wie es in der Zeile a in F i g. 3 veranschauliche ist, und dieses wiederum wird dem Zweiweggleichrichter 108 zugeführt, durch den negative Zacken, sofern es solas ehe in dem Signal gibt, in ihrer Polarität umgekehrt werden. Das Ausgangssignal des Gleichrichters 102 wiederum wird in den Scheitelspannungsdetektor 103 und den Komparator 105 eingespeist. Die in dem Detektor 103 ermittelte Scheitelspannung des differentierten Kardialsignals wird in dem Spannungsteiler

104 unterteilt, und ein 60bis 70 % dieser Scheitelspannung entsprechendes Potential wird an den Komparator 105 weitergeleitet und dort mit dem Ausgangssignal des Zweiweggleichrichters 102 verglichen. Das Ausgangssignal des Komparators 105 wiederum wird dem monostabilen Multivibrator 106 zugeführt. Der monostabile Multivibrator 106 seinerseits erzeugt bei Empfang des Ausganessignals des Komparators 105 ein Ausgangssignal mit einer Pulsdauer von etwa 100 msec, und dieses im folgenden als QR^S-Signal bezeichnete Signal dient bei der obenerwähnten Erkennung der QRS-Welle als Prüfsignal.

Anzumerken ist. daß bei der in Fi g. 4 veranschaulichten Anordnung der Zweiweggleichrichter 102 so

♦5 angeschlossen sein kann, daß er ein Ausgangssignal von negativer Polarität erzeugt und der Komparator

105 weggelassen werden kann.

Fig. 5 ist ein Schaltbild, das den wesentlichen Teil einer Ausführungsform der Erfindung veranschau-

licht. Bei dieser Ausführungsform fehlt der obenerwähnte Komparator. Der Zweiweggleichrichter 102 ist aus Dioden D₁ und D₂ sowie Widerständen R₁. R₂, R₃ und R₄ aufgebaut. Der Scheitelspannungsdetektor 103 und der Spannungsteiler 104 bilden eine Einheit, zu der ein Operationsverstärker O, eint Diode D, sowie ein Lade- und Entladekreis gehören der aus einem Kondensator C und einem Wider stand R besteht. Der monostabile Multivibrator 10* ist mit npn-Transistoren Tr₁ und Tr₂ bestückt. Fü

das Ausgangssignal eines Quellenfblgers 107, zu des ein Feldeffekt-Transistor MOS mit isolierter Gate Elektrode gehört, ist eine negative Rückkopplun über einen Widerstand Rf auf den Operationsverstäi ker O vorgesehen. Außerdem sind mit der Bezugszal

108 eine Differentierstufe, die den monostabile Multivibrator 106 mit einem Trigger-Signal versorg mit 109 bzw. mit 109⁷ ein positiver bzw. ein negative Leistungsanschluß für den Operationsverstärker <

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nit 110 bzw. mit HO' ein positiver bzw, ein negativer ^eistungsanschluß für den Quellenfolger 107 und rait LiI bzw. 11Γ ein positiver bzw. ein negativer Leiitungsanscbluß für den monostabilen Multivibrator L06 bezeichnet.

Bei einer solchen Anordnung wird ein an die Eingangsklemme E₀₁ angelegtes differentiertes Kardialsignal in dem Zweiweggleichrichter 102 gleichgerichet und anschließend dem Operationsverstärker O zugeführt, dessen Ausgangssignal wiederum über die Diode D zu dem Kondensator C gelangt und diesen bis zu dem Scheitelwert des differentierten Kardialsignals auflädt. Da die Herzschläge üblicherweise mit einer Periode von 1,5 bis 3 Sekunden erfolgen, fällt die Klemmenspannung des auf die obenerwähnte Scheitelspannung aufgeladenen Kondensators C üblicherweise allmählich auf 60 bis 70% dieses Scheitelwertes ab, bevor der nächste Herzschlag erfolgt, wobei die Abfallgeschwindigkeit von der Zeitkonstanten abhängt, die sich aus dem Kapazitätswert des Kondensators C und dem Widerstandswert des Widerstandes R ergibt. Ist daher das Eingangssignal für Jen Operationsverstärker O kleiner als das Gegenkopplungssignal, so wird die Diode D in Rückwärtsrichtung vorgespannt, und am Ausgang des Operationsverstärkers O tritt eine positive Sättigungsspannung auf. Diese Sättigangsspannung wird in der Differentierstufe 108 differentiert und liefert ein Trigger-Signal für den monostabilen Multivibrator 106, und an der Ausgangsklemme A₀₁ erhält man das gewünschte Prüfsignal, nämlich das QRSS-Signal.

In der in Fig. 6 veranschaulichten Schaltung wird das durch die oben beschriebene Methode erhaltene QRSS-Signal zur Erkennung des QRS-Signals benutzt. In dieser Figur bezeichnen die Bezugszahlen 7 bzw. 8 einen monostabilen Multivibrator bzw. einen Inverter, der beide eine Pulsfolge zugeführt erhalten, wie sie in der Zeile e in Fig. 3 veranschaulicht ist. 9 ist ein von dem Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 7 gesteuerter Integrator, der beispielsweise aus einem Operationsverstärker und einem Integrierkondensator besteht. 10 ist ein Haltekreis zum Speichern des Ausgangssignals des Integrators 9, mit 11 ist ein Flip-Flop bezeichnet, der von dem QRSS-Signal eingestellt werden kann. Die Bezugszahl 12 bezeichnet eme UND-Schaltung, der die Ausgangssignale des Flip-Flops 11 und des Inverters 8 als Eingangssignale zugeführt werden, und die Bezugszahl 13 schließlich gehört zu einem weiteren monostabilen Multivibrator, der durch das Ausgangssignal der UND-Schaltung 12 betrieben wird. Mit den Bezugssymbolen E₄ und /I₄ schließlich sind eine Eingangsklemmebzw, eine Ausgangsklemme bezeichnet, während die Bezugszahl E₄' eine Eingangsklemme für die Zuführung des QRSS-Signals bezeichnet.

Wird bei einer solchen Anordnung die obenerwähnte Impulsfolge der Eingangsklemme E₄ zugeführt, so spricht der monostabile Multivibrator 7 auf die Vorderkante jedes Impulses an, und das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 7 stellt de« 'ntegrator 9 zurück, indem es beispielsweise den in diesem Integrator 9 enthaltenen Integrierkondensator elektronisch kurzschließt. Gleichzeitig wird ein neuer Integriervorgang in dem Integrator veranlaßt, der bis zur nächsten Rückstellung andauert. Außerdem wird die Eingangsimpulsfolge nach Umkehr ihrer Polarität in dem Inverter 8 außerdem der UND-Schaltung 12 zugeführt.

Inzwischen stellt das obenerwähnte, der Eingangsklerame E₄, für das prüfsignal zugeführte QRSS-Signal den Flip-Flop H ein, und dessen Ausgangssignal wird der UND-SchaKupg 17. als zweites Emgangssi-

gnal zugeführt. Die UND-Schaltung 12 reagiert auf den Anstieg des von dem Flip-Flop U kommenden Impulses und den Aufbauteil der Vorderflanke des von dem Inverter 8 kommenden Signals ihrerseits mit der Erzeugung von Ausgangssignalen. Der monosta-

bile Multivibrator 13 seinerseits erzeugt impulssignale, die eine Reaktion auf die Ausgangssignale der UND-Schaltung 12 darstellen, und eines dieser Impulssignale löst die Halteoperation in dem Haltekreis 10 aus. Das bedeutet, daß als Reaktion auf die Rückflanke des der QRS-Welle in dem Kardialsignal zugeordneten Impulses d-xr Haitekreis 10 eine der Pulsdauer des von dem Integrator 9 gelieferten und der QRS-Welle zugeordneten Impulssignals proportionale Spannung speichert. Gleichzeitig wird der FHp-

ao Flop 11 durch ein zweites Eingangssignal zurückgestellt, das am Ausgang des monostabilen Multivibrators 13 abgegriffen wird.

Wie diese Darstellung zeigt, wird die gewünschte QRS-Welle in Form einer ihrer Breite proportionalen

»5 Spannung ermittelt, und man erhält so die für die klinische Diagnose erforderliche Information.

Weiter ist es erforderlich, die Amplitude der QRS-Welle zu bestimmen, da auch eine Information über diese Amplitude für eine richtige Diagnose von großer Bedeutung ist. Nun gibt es jedoch, wie bereits oben erwähnt, fur diese QRS-Welle zahlreiche Varianten, zu denen beispielsweise der RS'R'-Typ, der QS-Typ und andere gehören, und daher ist es erforderlich, die Amplitude jeweils fur die Spitzen Q, R. S. R' und S' gesondert zu bestimmen. Nun sieht man aus den in den Zeilen a, b und c in Fig. 8 dargestellten Kurvenverläufen, daß bei Kardialsignalen der Typen RS'R'. QRS und QS die Spitzen R und R' jeweils beim Übergang von einer ins Positive gerichteten Flanke zu einer ins Negative gerichteten Flanke auftreten, während die Spitzen Q, S und S' den Übergang von einer ins Negative gehenden Flanke zu einer ins Positive gehenden Flanke markieren. Dieses Merkmal läßt sich zur Bestimmung der Stelle benutzen, an der die Amplituden der jeweiligen Spitze an Hand des Scheitelwertes festgelegt werden.

Zur Festlegung dieser Stelle bedient man sich einer Schaltung, die aus einer Differentierstufe 1 und zwei Schmitt-Trigger-Stufen 2 und 3 mit einer positiven -¹ZW. mit einer negativem Schwelle besteht, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist. Durch die oben beschriebene Arbeitsweise dieser Schaltung erhält man am Ausgang der Schmitt-Trigger-Stufe 2 als Reaktion auf die in den Zeilen a. b und c in Fi g. 8 dargestellten Wellenformen DQPS-Wellen, wie sie in der Zeile c in F i g. 8 veranschaulicht sind, als Anzeige für ins Positive gerichtete Impulsflanken v/ie bei den Spitzen R und R'. Auf der anderen Seite entstehen am Ausgang der Schmitt-Trigger-Stufe 3 DQNS-Wellen, wie sie in der

6c Zeile f in Fig. 8 dargestellt sind, als Anzeige für ins Negative gerichtete Impulsflanken, wie bei den Spitzen S', Q und S. Diese beiden Signale werden gemeinsam mit dem in der Zeile ginFig. 8veranschaulichten DDQS-Signal verwendet, das eine Anzeige Tür die QRS-Welle als Ganzes, ist und durch die in Fig. 2 veranschaulichte Anordnung geliefert wird.

Zur Gewinnung von lmpulssignalcn für die Bestimmung der obenerwähnten Stellen unter Verwendung

ier oben beschriebenen Signale DQPS, DQNS uinid ODQS bedient man sich der in F i g, 7 veranschaulichten Schaltung, die UND-Schaltungen, ODER-Schaltungen und Flip-Flops aufweist. Dabei dient desr anus den UND-Schaltungen 19 und 20 und den Flip-Flaps 28 und 29 bestehende Teil der Schaltung von Fig. 7 der Unterscheidung zwischen der Q-Welle um! tier S-Welle, die beide ins Negative gerichtete Wellen sind, wobei das Entscheidungskriterium darin liegt, ob zuerst das eine ins Positive gehende Welle inzeigende DQPS-Signal oder zuerst das eine ins Ne native gerichtete Welle anzeigende DQNS-Signal erscheint.

Wird einer Eingangsklemme £₅₆ein Startsignal für den Beginn der Operation zugeführt, so werden Flip-Flops 26 und 27 zurückgestellt, und dementsprechend erhalten die Sperranschlüsse von UND-Schaltungen 14 und 15 kein Signal zugeführt. Daher werden uniler <ler Annahme, daß zuerst ein DQPS-Signal erscheint, das ein Fehlen der Q-Welle, d.h. das Fehlen einer jns Negative gerichteten Zacke anzeigt, wie dies, in der Zeile a in Fig. 8 veranschaulicht ist, der UND-Schaltung 14 über Eingangsklemmen E₅₃ und E₅₁ ein DDQS-Signal bzw. das DQPS-Signal zugeführt und öffnen die UND-Schaltung 14. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 14 veranlaßt die Öffnung der UND-Schaltung 19 für die Einstellung des Flip· Flops 28. Nach der Einstellung des Flip-Flops 28 wird die UND-Schaltung 20 durch das Ausgangssign:tl des Flip-Flops 28 gesperrt, und danach läßt sich der Flip-Flop 29 auch dann nicht einstellen, wenn an eini;r ll'ingangsklemme E₅₂ ein DQNS-Signal auftritt. Erscheint dageger das DQNS-Signal zuerst, so werden dieses Signal und das DDQS-Signal der UND-Schaltung IiS zugeführt. Daraufhin öffnet sich die UND-Schaltung 20, die nicht durch das Ausgangssignal des Flip-Fllops 28 gesperrt ist, und läßt eine Einstellung des Fiip-Flops 29 zu.

Befindet sich der Flip-Flop 29 in dem das Vorhandensein einer Q-Welle in dem Kardialsignal anzeigenden Zustand, so erhält eine UND-Schaltung 16 das Ausgangssignal des Flip-Flops 29 als erstes Eingangssignal und das Ausgangssignal der UND-Schali jng 15 als zweites Ausgangssignal, und ein Flip-Flop ',12 wird durch den ersten Impuls des DQNS-Signals Man der UND-Schaltung 16 eingestellt und danach du-ch den zweiten Impuls des gleichen Signals zurückgestellt, wodurch man an einer Ausgangsklemme /1_M ;in Impulssignal für die Bestimmung der Lage der C-WeIIe erhält, wie dies in der Zeile h in Fig. 8 daigestellt ist. Mit der Rückstellung des Flip-Flops 22 v/ird ein Flip-Flop 23 über eine ODER-Schaltung 21 eingestellt und danach durch das DDQSI-Signa! zurückgestellt, das eine Inversion des in der Zeile g in Fig. 8 veranschaulichten, die QRS-WeIIe als Ganzes; kennzeichnenden DDQS-Signals darstellt und einer Eingangsklemme £,₇ zugeführt wird. Auf diese V* eise erhalt man an einer Ausgangsklemme /I₅₂ ein Impulssignal zur Bestimmung der Stelle für die S-WeIIe, wie dies in der Zeile j in Fig. 8 dargestellt ist.

Falls anschließend an die R'-Welle eine S'-Welle auftritt, wie dies in der Zeile a in Fig. 8 durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, wird außerdem der Flip-Flop 23 durch das nächstfolgende DQNS-Signal zurückgestellt, und man erhält ein lmpulssi|inal zur Bestimmung der Stelle für die S-Welle. Gleichzeitig wird ein Flip-Flop 30 eingestellt. Dieser Flip-Flop 30 wird jedoch gleich darauf durch das für das Gisamlsi-ρπίΐΙ unter Einschluß der S'-Welle kennzeichnende DDQS-Signal zurückgestellt, und man erhält an einer Ausgangsklemme A_S3 ein Impulssignal «ur Bestimmung der Stelle der S'-WetJe, wie dies in der Zeile 1 in Fig. 8 veranschaulicht ist.

Der Einstellzustand des Flip-Flops 28 ist eine Anzeige für das Fehlen der Q-Welle. Ein Flip-Flop 24 wird durch das Ausgangssignal der UND-Schaltung 14 eingestellt und gleich darauf durch das folgende DQPS-Signal zurückgestellt, und man erhält an einer

ίο Ausgangsklemme A₅₄ ein Impulssignal zur Bestimmung der Stelle für die R-WeIIe, wie dies in der Zeile ι in Fi g. 8 angedeutet ist. Gleichzeitig mit der Einstellung des Flip-Flops 24 wird auch ein Flip-Flop 25 eingestellt und anschließend durch das nächstfolgende

DDQSI-Signal zurückgestellt, und man erhält an einer Ausgangsklemme A₅₅ ein Impulssignal zur Bestimmung der Stelle für die R-Welle, wie diesis der Zeile k in F i g. 8 dargestellt ist.

Die oben beschriebene Operation muß beendet

ao werden, sobald man die Impulssignale für die Bestimmung des Gebietes der verschiedenen Wellen erhalten hat. Zu diesem Zweck wird das QRSS-Signal an eine Eingangsklemme E₅₅ angelegt, um einen Flip-Flop 27 einzustellen. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 27

und ein an eine Eingangsklemme E₅₄ angelegtes DDQSI-Signal, das das Ende der QRS-Welle anzeigt, werden gemeinsam einer UND-Schaltung 18 zugeführt, und deren Ausgangssignal stellt den Flip-Flop 26 ein. Mit dem Ausgangssignal des Flip-Flops 26

werden die Sperranschlüsse der UND-Schaltungen 14 und 15 gespeist, und diese sind damit für einen gegebenenfalls folgendes DQPS- oder DQNS-Signal gesperrt. Die Ausgangssignale der Flip-Flops 28 und 29 sind in den Zeilen m bzw. η in F i g. 8 veranschaulicht.

Fig. 9 ist ein Schaltbild für einen Haltekreis für Scheitelspannungen, mit dem die Amplitude jedes Spannungsscheitels unter Verwendung des oben beschriebenen Impulssignals für die Bestimmung der Lage der jeweiligen Wellen bestimmt wird. In F i g. 9 bezeichnen die Bezugszahl 31 einen durch die obenerwähnten Impulssignale gesteuerten elektronischen Schalter, die Bezugszahl 32 einen Operationsverstärker, dessen Signaleingang 32-1 mit dem elektronischen Schalter 31 verbunden ist, die Bezugszahl 33 eine an den Ausgang des Operationsverstärkers 32 angeschlossene Diode, die Bezugszahl 34 einen mit der Diode 33 verbundenen Kondensator zum Halten der Scheitelspannung und die Be^ugszahl 35 einen QiHlenfolger mit einem Feldeffekt-Transistor mit isolierter Gate-Elektrode zum Ableiten eines Ausgangssignals von dem Kondensator 34, wobei für das Ausgangssignal des Quellenfolgers 35 eine Rückkopplung auf den Operationsverstärker 32 über dessen Eingangsklemme 32-2 besteht. Mit E₇ ist eine

Eingangsklemme bezeichnet, an der ein Kardialsignal anliegt, wie es in der Zeile a in Fig. 8 dargestellt ist, und A _η bezeichnet eine mit der Quellenelektrode des obenerwähnten Feldeffekt-TransistOfS verbundene Ausgangsklemme, während B+ und B— positive

bzw. negative Leistungsanschlüsse und SlV ein die Diode 33 überbrückender Rückstellschalter sind.

Wird einer solchen Anordnung an der Eingangsklemme A₁ ein Kardialsignal mit einer QRS-Welle zugeführt, wie es in der Zeile a in Fig. 8 dargestellt ist, so wird der elektronische Schalter 31 durch das in der Zeile Ii in Fig. 8 dargestellte Impulssignal, das das Gebiet tier Q-WcIIe bestimmt, betätigt und leitet d;inn das Kardialsignal an den Operationsverstärker

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32 weiter. Der Scheitelwert der Q-We)Ie wird in dem Kondensator 34 gespeichert. Da dieser Scheitelwert über den Quellenfolger 35 negativ rückgekoppelt wird, wird die Diode 33 invert vorgespannt, und an der Ausgangsklemme A₁ erscheint eine dem Scheitelwert der Q-WeIIe entsprechende Spannung, Danach arbeitet der Schalter 31 als Reaktion auf den Abfall des Impulssignals für die Bestimmung der zugehörigen Lage so, daß er die Eingangsklemme E₁ mit Erde verbindet. Auf diese Weise wird an der Ausgangsklemme A₁ eine dem Scheitelwert oder der Amplitude der Q-Welle entsprechende Spannung aufrechterhalten. Dabei dient der Rückstellschalter SW zum Kurzschließen der Diode 33 zwecks Entladung des Kondensators 34 vor jeder Operation.

In der oben beschriebenen Weise läßt sich die Amplitude eines in der QRS-Welle enthaltenen Scheitelwertes ermitteln. Sieht man mehrere Scheitelspannungs-Haltekreise der obenerwähnten Art für die verschiedener, Wellenscheitel vor und läßt die zugehörigen elektronischen Schalter durch die in Fig. 8 dargesteilten Impulssignale für die Bestimmung der Lage der jeweiligen Welle steuern, so lassen sich jeweils die Amplituden der verschiedenen Wellen ermitteln. Dabei ist es selbstverständlich, daß die den verschiedenen Haltekreisen zugeordneten Dioden jeweils in Abhängigkeit von der Polarität der dem bestimmten Haltekreis zugeordneten Spezialwelle gepolt sein müssen.

Das in der Zeile d in Fig. 8 dargestellte EPQ-Signal wird von einer Schmitt-Trigger-Stufe geliefert, die immer dann anspricht, wenn ein Kardialsignal, wie es in den Zeilen a oder h in F ig. 8 veranschaulicht ist, beim l'bergang vom Negativen ins Positive die Nuli-Linie überquert. Dieses EPQ-Signal und das in der Zeile h in Fig. 8 veranschaulichte Impulssignal zur Bestimmung der Lage der Q-Welle werden einer UND-Schaltung zugeführt, und das Ausgangssignal dieser UND-Schaltung wird von dem Impulssignal abgezogen, das in der Zeile h in Fig. 8 veranschaulicht ist und die Anzeige für die Stelle der Q-Welle darstellt. Auf diese Weise läßt sich die Amplitude der Q-Welle ermitteln.

Da jedoch die obenerwähnte Null-Linie oder Basislinie infolge von Drifterscheinungen der Verstärker oder induktiver Störungen mehr oder weniger stark schwankt, bedarf es für eine zuverlässige Arbeitsweise einer genaueren Basislinie. Eine solche genaue Nul'i-Linie läßt sich aus dem Nullpotential gewinnen, das unmittelbar vor dem Auftretender P-Welle eines normalen Herzschlages ermittelt wird. Jedoch wird bei einem schnellen Pulsschlag, d.h. einer Tachikardie, bei der die T-WeIIe und die P-Welle einander überlappen, dieses Nullpotential gerade vor der Q-Welle ermittelt.

Fig. 10aund 10b veranschaulichen eine Schaltung für die Ermittlung des Nullpotentials gerade vor der Q-Welle unter Verwendung des obenerwähnten und in der Zeile b in Fig. Il veranschaulichten, die verschiedenen Wellen des Kardialsignals anzeigenden DDQS-Signals und des in der Zeile m in F i g. 11 veranschaulichten QRSS-Signals.

In Fig. 10a und 10b bezeichnen die Bezugszahl 201 einen astabilen Multivibrator, die Bezugszahl 202 einen Sperrkreis, dessen einer Hingang mit dem Ausgang des astabilen Multivibrators 201 verbunden ist und der durch das DDQS-Signal gesperrt wird, die Bezugszahl 203 einen Ringzähler für vier Bits, die Bezugssymbolft /Ml bis RA4 Relais, die jeweils durch die Ausgangssignale des Ringzählers 203 gesteuert wtrden, die Bezugszahlen 241 bis 244 Haltekreise, die jeweils über eines der Relais RAX bis RA4 mit

den Kardialsignalen gespeist werden, die Bezugssymbole RAS bis /M8 Relais, die jeweils unter Steuerung durch die Ausgangssignale des Ringzählers 203 von jeweils einem der Haltekreise 241 bis 244 ein Ausgangssignal ableiten, die Bezugszahl 205 einen mono-

stabilen Multivibrator, der durch das QRSS-Signal getriggert wird, die Bezugszahl 206 ein durch das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 205 gesteuertes Tor und die Bezugszahl 207 einen mit dem Ausgang des Tores 206 verbundenen Haltekreis. Die

*5 Bezugssymbole E₂₀₁ und A₂₀₁ bezeichnen Eingangsbzw. Ausgangsklemmen, und mit EcI bzw. Ec2 sind Steuereingänge für die Anlegung des DDQS-Signals bzw. des QRSS-Signals bezeichnet

Bei einer solchen Anordnung wird von dem astabilen Multivibrator 201 eine Impulsfolge erzeugt, wie sie in der Zeile c in F i g. 11 veranschaulicht ist, und mit dieser Impulsfolge wird der Sperrkreis 202 gespeist. Da dem Sperrkreis 202 außerdem über die Steuereingangsklemme EcI das DDQS-Signal zugeführt wird, entsieht als Ausgangssignal des Sperrkreises 202 eine Impulsfolge, wie sie in der Zeile d in Fig. 11 veranschaulicht ist. Da der Ringzähler 203 durch die obenerwähnte Impulsfolge von dem Sperrkeis 202 gesteuert wird, arbeiten die Relais RA1 bis RA4, die vorr den Ausgangssignalen des Ringzählers 203 gesteuert werden, so wie dies in Fig. 11 in den Zeilen e, f, g bzw. h veranschaulicht ist, und gleichzeitigarbeiten die Relais RAS bis RAS mit den Relais R, /44, RAl, RA2 und RA3, so wie dies in den Zeilen i, j, k und 1 in Fig. 11 angedeutet ist. Daher passiert ein Kardialsignal der in der Zeile a in Fig. 11 veranschaulichten Art, das der Eingangsklemme E₂₀₁ zugeführt wird, irgendeines der Pvlais RAl bis R/44, das in dem jeweiligen Augenblick gerade leitend ist. und wird in dem diesem Relais zugeordneten Haltekreis 241 bis 244 gespeichert. Die in den Haltekreisen 241 bis 244 gespeicherten Signalspannungen werden über die Relais RAS bis RAS abgenommen, die jeweils synchron zu den Relais RA4, RAl, RAl und RAi leiten. So wird beispielsweise in dem Augenblick, in dem das Relais RAA leitet, die in dem Haltekreis 241 gespeicherte Signalspannung über das Relais RAS abgeführt.

Wird das obenerwähnte QRSS-Signal, das eine Anzeige für die Scheitelwerte des differentierten Kardialsignals darstellt, dem Steuereingang Ec2 als Trigger-Signal für den monostabilen Multivibrator 205 zugeführt, so erscheint das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 205, während in dem DDQS-Signal eine das QRS-Signa! anzeigende Rechteckwclle auftritt. Das bedeutet, daß der monostabile Multivibrator 205 ein Ausgangssignal erzeugt, während der Sperrkeis 202 durch das DDQS-Signai gesperr! wird, wie dies in den Zeilen b und d in Fi g. 11 angedeutet ist, und da dies der Zeitabschnitt ist, ir dem das Relais RA2 in geschlossenem und damit lei tendem Zustand ist, wie dies in den Zeilen f und I in Fig. 11 angedeutet ist, wird das Ausgangssigna über das Relais RAl von dem Haltekreis 243 abge führt.

Da die in dem Haltekrcis 243 gespeicherte Signal spannung über das Relais RAi zugeführt worden ist stellt sie eine Signalspannung dar, die unmittelbar vo

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ler Q-WeIIe in dem einganguseitigen Kardialsignal iufgetreten set, Diese unmittelbar vor der Q-Welle legende SJgnalspannung wird über das Tor 206, das η Reaktion auf das Awsgangssignal des roonostabilen Multivibrators 205 öffnet, in den Haltekreis 207 überführt und dort gespeichert.

Auf diese Weise läßt sich eine Signalspannung erhalten, die in dem Kardi&'signal der Q-WeIIe unmittelbar vorausgeht, und diese Signalspannung wird von dem Kardialsigiial abgezogen. Sodann läßt sich die Basislinie für das Kardialsignal durch den Punkt festlegen, in dem dieses Signal zu Null wird.

Fig. 12 zeigt eine Schaltung zum Entfeinen dieser unmittelbar vor der Q-Welle liegenden Spannung aus dem Kardialsignal. In F i g. 12 bezeichnen die Bezugszahl 208 einen Verstärker zum Verstärken des vom Körper eines Patienten abgenommenen Kardialsignals, die Bezugszahl 209 einen Detektor für die der Q-Welle unmittelbar vorangehende Spannung, wie er in den Fig. 10a und 10b veranschaulicht ist, und die Bezugszahl 210 eine Subtrahiereinrichtung zum Subtrahieren dieser der Q-Welle unmittelbr r vorangehenden Spannung von dem Kardialsignal. Die Bezugssymbole E₂₃ und A_2} bezeichnen Eingangs- bzw. Ausgangsklemmen, und die Bezugssymbole E₂₀₁ und A _:m bezeichnen Bauteile,die den in Fig. 10 b mit den gleichen Bezugssymbolen bezeichneten Bauteilen ähneln oder äquivalent sind.

Bei der in Fig. 12 veranschaulichten Anordnung wird ein der Eingangsklemme E₂₃ zugeführtes Kardialsignal in dem Verstärker 208 verstärkt, und mit einem Teil des Ausgangssignals des Verstärkers 208 wird die Subtrahiereinrichtung 210 an ihrem einen Eingang gespeist, während der andere Teil des Ausgangssignals des Verstärkers 208 der Eingangsklemme E₂₀₁ der in Fig. 10b veranschaulichten Schaltung zugeführt wird, in der die der Q-Welle unmittelbar vorangehende Spannung in der oben beschriebenen Weise ermittelt wird. Die so ermittelte Spannung wird der zweiten Eingangsklemme der Subtrahiereinrichtung 210 über die Ausgangsklemme A -,„, der in F i g. 10b veranschaulichten Schaltung zugeführt. Auf diese Weise erhält man an der Ausgangsklemme A₂₃ der Subtrahiereinrichtung 210 ein Kardialsignal, das eine Basislinie mi! Null-Potei.tial aufweist.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird die Basislinie für das Kardialsignal an Hand der Spannung restgelegt, die der Q-Welle in dem Kardialsignal unmittelbar vorangeht. Bei einem normalen Herzschlag ist es jedoch erforderlich, die Spannung zu ermitteln, die der P-WeIIe unmittelbar vorangeht, zumindest um den Einfluß der T-Welle auszuschalten. Zu diesem Zweck bedient man sich des ersten ansteigenden Teils des DDQS-Signals, der nach dem Ende der T-WeIIe auftritt. Das Intervall zwischen der Q-Welle und der T-Welle in dem «-ten Kardialzyklus läßt sich physiologisch durch die nachstehende Formel ausdrücken:

QT_n = 0,2 RR_{n 2} + 0,12 (see), in QT_n die QT-Zeit des η-ten Kardialzyklus und RR_n., das Intervall zwischen den R-Wellen in dem (;i—l)-ten und dem «-ten Kardialzyklus bezeichnen.

Auf diese Weise läßt sich ein QTE-Signal. das eine Anzeige für das Ende der T-Welle darstellt, nach Verstreichen der QT-Zeit erzeugen.

In Fig. 13 ist eine Anordnung zur Erzeugungeines solchen QTE-Signals dargestellt. Ein QRSS-Signal, wie es in der Zeile a in Fig. 14 dargestellt »st, wird einem monostabilen Multivibrator 2U über eine Emgangsklemme E_M zugeführt, worauf der monostable Multivibrator 211 eine Impulsfolge erzeugt, me. sie

in der Zeile b in Fi g. 14 dargestellt ist. Ein Ausgang des monostabilen Multivibrators 211 ist mit einem zweiten monostabilen Multivibrator 212 verbunden, während der zweite Ausgang des monostabilen Multivibrators 211 zu einem Haltekreis 214 gef übrt ist. Der

ίο monostabile Multivibrator 212 seinerseits erzeugt eine Impulsfolge, wie sie in der Zeile c in Fi g. 14 veranschaulicht ist. Diese Ausgangsimpulse des monostabilen Multivibrators 212 wird einem Intervallintegrator 213 zwecks dessen Rückstellung zugeführt. Auf

diese Weise beendet der Integrator 213 seine Operation augenblicklich, wie dies in der Zeile g in Fig. 14 veranschaulicht ist, und der Scheitelwert der integrierten Spannung wird in dem Haltekreis 214 gespeichert, worauf dann der Integrator 213 von neuem mit

dem Imegrierprozeß beginnt Die in den Haltekreis 214 gespeicherte Spannung wii i in einem Spannungsteiler 215 auf 20% ihres ursprünglichen Wertes herabgesetzt und anschließend einem Eingang eines Komparators 216 zugeführt. Das zweite Eingangssi-

gnd für den Komparator 216 liefert das Ausgangssignai des Intervallintegratoi s 213. und der Komparator

216 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn das Ausgangssignal des Integrators 213 20% des Maximalwertes der integrierten Spannung erreicht, und dieses Aus-

gangssignal wird einem monostabilen Multivibrator

217 zugeführt. Ist der monostabile Multivibrator 217 so eingestellt, daß die Dauer der Oszillation 0,12 Sekunden beträgt, so wird 0,12 Sekunden nach dem Erscheinen des Ausgangssignals des Komparators 216

am Ausgang des monostabilen Multivibrators 217 ein Impuls auftreten, wie er in der Zeile e in Fig. 14 veranschaulicht ist. Auf diese Weise erhält man an einer Ausgangsklemme A_1A ein Impulssignal, das die mit der obigen Formel aufgestellte Forderung erfüllt, d.h.

das gewünschte QTE-Signal darstellt.

Die der P-Wclle in dem Kardialsignal unmittelbar vorangehende Spannung laßt sich daher in gleicher Weise bestimmen, wie dies weiter oben für die der Q-Welle unmitielbar vorangehende Spannung beschrieben worden ist. indem man die erste Impulsvorderflanke des DDQS-Signals, das nach dem QTE-Signal erscheint, dem in Fig. 10 b dargestellten monostabilen Multivibrator 205 als Trigger-Signal zuführt und das Ausgangssignal dieses monostabilen Multivibrators dem Tor 206 zuleitet.

In den obigen Ausführungen ist die automatische S⁷C!arbeitung der in einem Kardialsignal enthaltenen QRS-WeIIe beschrieben, jedoch läßt sich die Erfindung ebenso auf die automatische Verarbeitung der P-WeIIe e<nes Kardialsignals anwenden.

Bei der Diagnose von Erkrankungen des Herzens aus einem Llektrokardiogramm muß man die Untersuchung auf die Feststellung einer P-Welle in dem Kardialsignal, weiter bei deren Auftreten auf ihre Breite und Amplitude und schließlich beim Vorkommen mehrerer solcher P-Wellen auf die Regelmäßigkeit im Wiederholungsrhythmus dieser Wellen richten.

In der in Fig. 15 dargestellten Schaltung werden

6j das obenerwähnte QTE-Signal und das QRSS-Signal dazu benutzt, ein Rechtecksignal zu bilden, das dem DDQS-Signal überlagert wird, wodurch es zu einer Kombination der QRS-Welle und der T-Welle in ei-

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nereinzigen Rechteckwelle kommt. Die P-WeIIe wird durch Entfernen der kombinierten Rechteckwelle aus dem Signal mit Hilfe eines Schieberegisters erhalten. In Fig. 15 bezeichnen die Bezugszahl 43 einen Flip-Flop, die Bezugszahl 44 eine ODER-Schaltung, die Bezugszahl 45 ein zwanzigstufiges Schieberegister mit einer Schieberate von ungefähr 5 msec (die Gesamtzeit für das Durchschieben einer Information durch das Schieberegister sollte vorzugsweise angenähert 100 msec betragen, da die Breite einer P-WeIIe üblicherweise bei 100 msec Hegt), die Bezugszahl 46 eine UND-Schaltung, die Bezugszahl 47 einen Flip-Flop, die Bezugszahl 48 einen Inverter und die Bezugszahl 49 noch eine UND-Schaltung. Außerdem sind mit den Bezugssymbolen E_1n,, E₁₀₂ und E₁₁₁₃ Eingangsklemmen und mit dem Bezugssymbol A_w eine Ausgangsklemme bezeichnet.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird ein QRSS-Signat, wie es in der Zeile c der Fig. 1 ft dargestellt ist, zur Kontrolle der QRS-WeIIe über die Eingangsklemme E₁₀₂ dem Flip-Flop 43 zugeführt und stellt diesen Flip-Flop ein. Als nächstes wird das QTE-Signal, das in der Zeile d in Fig. 16 dargestellt ist, dem Flip-Flop 43 zugeführt und stellt ihn zurück. Demzufolge erhält man am Ausgang des Flip-Flops 43 ein Rechtecksignal FF₁,wie es in Zeile e inFig. 16 veranschaulicht ist. Dieses Signal FF_x und das in der Zeile b in Fig. 11 veranschaulichte DDQS-Signal, welch letzteres über die Eingangsklemme E₁₀₁ eingespeist wird, werden durch die ODER-Schaltung 44 zu einem einzigen Signal kombiniert, wie es in der Zeile f in F i g. 16 veranschaulicht ist, in dem die T-Welle und die QRS-Welle unter Ausschluß der P-Welle durch eine einzige Rechteckwelle überdeckt ist. Da die der P-Welle in dem DDQS-Signal entsprechenden Impulse üblicherweise eine Impulsdauer von nicht mehr als 100 msec aufweisen, können diese Impulse das Schieberegister 45 und die UND-Schaltung 46 unbeeinflußt passieren und erscheinen an der Ausgangsklemme A₁₀. Andererseits erhält bei der Übertragung der obenerwähnten Rechteckwelle die UND-Schaltung 49 die gesamten Eingangssignale ohne Ausfall zugeführt, da das die QRS-Welle und die T-Welle überdeckende Zeitintervall üblicherweise zwischen 300 msec und 400 msec liegt, während die gesamte Transmissionszeit des Schieberegisters 45 etwa 100 msec beträgt. Dementsprechend wird der Flip-Flop 47 durch ein Ausgangssignal der UND-Schaltung 49 eingestellt, und ein Ausgangssignal des Flip-Flops 47 sperrt die UND-Schaltung 46 und verhindert so das Auftreten eines Ausgangssignals an der Ausgangsklemme A₁₀. Anschließend wird ein Ausgangssignal aus dem Schieberegister 45 nach vorheriger Umkehr seiner Polarität in dem Inverter 48 dem Flip-Flop 47 zugeführt und stellt diesen zurück.

Auf diese Weise erhält man an der Ausgangsklemme A₁₀ ein Impulssignal, das eine Anzeige nur für die P-WeIIe darstellt und daher im folgenden als DDQS-P-Signal bezeichnet werden soll; dieses Signal, das in der Zeile g m Fig. 16 veranschaulicht ist, erlaubt daher eine Erkennung der P-Welle.

Als nächstes soll nun eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, bei der die Dauer der P-Welle bestimmt wird.

Da die Dauer des für die P-Welle kennzeichnenden Impulssignals, d.h. die Dauer des DDQS-P-Signals einen Wert von 100 msec nicht überschreitet, kann man annehmen, daß das Impulssignal unmittelbar vor dem Verstreichen von 100 msec einer einzigen P-WeIIe zugehört. Auf dieser Annahme beruht die Bestimmung der Dauer der P-Welle mit HiUe der in Fig. 17 veranschaulichten Anordnung. In dieser Figur bezeichnen die Bezugszahl 50 ein Schieberegister, dessen Gesamt-Transmissionszeit auf etwa 100 msec eingestellt ist, die Bezugszahl 51 eine ODER-Schaltung, die Bezugszahl 52 einen Flip-Flop, die Bezugszahlen 53 und 55 zwei Inverter, die Bezujpszahl 54

ίο einen monostabilen Multivibrator, der sich durch die Anstiegsflanke eines Impulses triggern läßl, die Bezugszahl 56 einen Intervallintegrator, der beispielsweise aus einem Sägezahnspannungsgenerator besteht, und die Bezug5.zahl 57 einen Haltekreis. Die Bezugssymbole E₁₂ und A_n bezeichnen Eingangsbzw. Ausgangsklemmen.

Das in der Zeile a in Fig. 18 dargestellte, für eine P-Welle kennzeichnende DDQS-P-Signal wird über die Eingangsklemme E₁₂ dem Schieberegister SO zu-

geführt. Das gleiche Signal erscheint am Ausgang des Schieberegisters 50 nach Verstreichen von 100 msec, wie dies in der Zeile b in F i g. 18 angedeutet isi, und in der Zwischenzeit erhält man von der ODER-Schaltung 51 ein Ausgangssignal, wie es in der Zeile c in

Fig. 18 r»iigedeutet ist. Dementsprechend wird der Flip-Flop 52 durch den ansteigenden Teil des in der Zeile b in Fig. 18 veranschaulichten Impulse eingestellt, und der Integrator 56 beginnt mit Erhalt des Ausgangssignals des Flip-Flops 52, das in der Zeile d

inFig. 18 veranschaulicht ist, mit der Integration, wie dies die Zeile e in Fig. 18 zeigt. Da das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 51 durch den Inverter 53 in seiner Polarität uivertiert und anschließend dem monostabilen Multivibrator 54 zwecks dessen Triggerung durch den Anstieg der invertierten Welle zugeführt wird, erzeugt der monostabile Multivibrator 54 ein Impulssignal, wie es in der Zeile f in Fig. 18 veranschaulicht ist, wenn das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 51 abfällt oder wenn der Inhalt des Schieberegisters 50 zu Null wird. Das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 54 wird dem Haltekreis 57 zugeführt, und dieser Haltekreis 57 sammelt und speichert das Ausgangssignal des Intervallintegrators 56, d.h. eine der Breite der P-Welle propor-

tionale Spannung. Auf der anderen Seite wird das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 54 außerdem nach Umkehr seiner Polarität d'trch den Inverter 55 dem Flip-Flop 52 zugeführt, steliit diesen zurück und beendet anschließend das Arbeiten des

Integrators 56.

In der oben beschriebenen Weise läßt sich also die P-Welle als eine zu ihrer Dauer proportionale Spannung erkennen. Die Dauer der P-WeUe kann ebenso durch Verwendung einer Verzögerungsschaltang be-

stimmt werden.

Bei der in Fig. 19 veranschaulichten Anordnung wird eine Verzögerungsstufe 58 dazu bemutzt, den Abfall einer Rechteckwelle um 100 msec zu verzögern. Wird einer Eingangsklemme E₁₄ ein DDQS-P-

Signal zugeführt, so wird ein Flip-Flop 59 durch den ansteigenden Teil dieses Eingangssignals eingestellt, und das Ausgangssignal des Flip-Flops 59 gibt den Rückstellzustand eines IntervaBintegratofs 60 frei, wodurch dieser Integrator 60 mit dem Integriervor-

Gs gang beginnt. Danach wird der nächstfolgende Abfall des DDQS-P-Signals nach Umkehr seiner Poiarität in einem Inverter 61 einer UND-Schaltuag 62 zugeführt. Als zweites Eingangssignal für die UND-Schal-

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Hing 62 dient das Ausgangssignal der Verzügerungsstufe 58. Du. UND-Schaltung 62 erzeugt ein Ausgangssignal, das einen monostabilen Multivibrator 63 triggert. Das Ausgangssignal des inonostabilen Multivibrators 63 betreibt einen Hallekireis 64 so, lioß dieser Haltekreis 64 das Ausgangssignal des Integrators 60 aufsammelt und speichert. Auf diese Weise erhält man an einer Ausgangskiemmi: A_n eine der Dauer des DDQS-P-Signals proportionale Spannung.

Wenn das DDQS-Signal innerhalb 100 msec noch einen weiteren Impuls aufweist, spielt sich der oben beschriebene Vorgang beim Anstieg und beim Abfall dieses zweiten Impulses erneut ab. Als Erge'i nis davon ist die an der Ausgangsklemme A ₁₄ auftretende Spannung proportional dem Zeitintervall zwischen dem Anstieg des ersten Impulses und dem Abfall des zweiten Impulses.

Trifft der zweite Impuls nicht innerhalb 100 msec ein, so erscheint an dem Ausgang der Veraögerungsstufe 58 das Ende des DDQS-P-Signals und stellt nach Umkehr seiner Polarität in einem Invertei 65 einen Flip-Flop 59 zurück. Mit dem Rückstellen des Flip-Flops 59 beendet der Intervallintegrator 61] seine Arbeit und steht zu einer neuen Integratiormoperation zur Verfugung.

Bei der oben beschriebenen Verarbeitur gsweise für Kardialsignale ist unterstellt worden, daP. zwischen dem Ende des die P-Welle enthaltenden Abschnitts und dem Beginn der QRS-WeIIe nur eine einzelne P-Welle auftritt. In abnormen Fällen kann jedoch in diesem Zeitraum eine Vielzahl von P-WeI len erscheinen. Insbesondere findet man bei Vorhofflattern oder Vorhofflimmern zahlreiche P-Wellen in di;m Kardialsignal. Die Diagnose dieser Störungen erfolgt wie oben erwähnt in Abhängigkeilt von der Regelmäßigkeit der Intervalle zwischen zwei aufeinanderfolgenden P-Wellen. Treten die P-Wellen in regelmäßigen Zeitabständen auf, so wird die Störung als Vorhofflattern angesprochen, während bei Unregelmäßigkeit dieses Intervalls die Störung als VorhoffImniern diagnostiziert wird.

Demzufolge ist es von großer Bedeutung, die Periodizität der P-Wellen festzustellen. Auch für die Erkennung dieser Periodizität sind daher gemäß der Erfindung Mittel vorgesehen.

Bei der in F i g. 20 veranschaulichten Schaltung für die Erkennung der Periodizität der P-Welten wird eine Folge von P-Wellen, d. h. eine Folge von DDQS-P-Signalen einem Schieberegister zugeführt, und die Intervalle zwischen diesen Wellen werden nach den zugehörigen Zeitabschnitten klassifiziert. !Die Anzahl der P-Wellen in jeder Klasse von Zeitabschnitten wird durch einen Ratemesser gezählt und danach mit der Gesamtzahl der P-Welle verglichen. BeltägJ die Anzahl der P-Wellen in einer bestimmten Klasse mehr als 50% der Gesamtzahl, so wird eine Regelmäßigkeit der P-Welle unterstellt.

In Fig. 20 bezeichnen die Bezugsiiahl 66 und 24stufiges Schieberegister mit einer Schiebeperiode von 10 msec pro Stufe und die Bezugszahlen 67 a bis 67 d jeweils ODER-Schaltungen. Zur Bestimmung der Anzahl der P-Wellen, die mit einer gewissen Regelmäßigkeit erscheint, sind das Schieberegister 66 und die ODER-Schaltungen 67a bis 67 d gegenseitig so miteinander verbunden, daß jede ODER-Schaltung eine Anzahl von Eingangssignalen gemeinsam mit der ihr vorangehenden ODER-Schaärung und die anderen Eingangssignale gemeinsam mit der nächstfolgenden ODER-Schaltung zugeführt erhält. Weiter bezeichnen in F i g. 20 die Bezugszahlen 68a bis 68d UND-Schaltungen, die jeweils Eingangssignale von den ODER-Schaltungen 67a bis 67d und von dem ersten Ausgang des Schieberegisters 66 zugeführt erhalten, die Bezugszahlen 69a bis 69a* monostabile Multivibratoren, die sich jeweils durch die Ausgangssignale der UND-Schaltungen 68a bis 68a* triggern

ίο lassen, die Bezugszahlen 70a bis 7Od Ratemesser zur Zählung jeweils eines Ausgangssignals der monostabilen Multivibratoren 69a bis 69d, die Bezugszahl 71 einen Detektor für das Maximum unter den von den Ratemessern 70a bis 7Od ermittelten Zählergebnissen, die Bezugszahl 72 eine ODER-Schaltung, die mit den Ausgangssignalen der UND-Schaltungen 68a bis 68d arbeiten, die Bezugszahl 73 einen monostabilen Multivibrator, der sich durch das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 72 triggern läßt, die Bezugszahl 74 einen Ratemesser zum Zählen des Ausgangssignals des monostabilen Multivibrators 73, die Bezugszahl 75 einen Teiler zur Halbierung des Ausgangssignals des Ratemessers 74, die Bezugszahl 76 einen Komparator zum Vergleichen des durch den Detektor 71 für

»5 die Maximalwerte ermittelten Maximalwertes mit dem Ausgangssignal des Teilers 75, die Bezugszahlen 77 und 87 UND-Schaltungen und die Bezugszahl 79 einen Flip-Flop. Mit den Bezugssymbolen £_ls bzw. >4₁₅ schließlich sind Eingangs- bzw. Ausgangsklcmmen und mit der Bezugszahl Es eine Eingangsklemme für das Zahlensienal bezeichnet.

Werden bei der oben beschriebenen Anordnung die DDQS-P-Signale über die Eingangsklemme E₁₅ nacheinander dem Schieberegister 66 zugeführt, so erscheinen P-Wellen, die in Intervallen von mehr als beispielsweise 100 msec auftreten, an den Ausgangsklemmen des Schieberegisters 66 und wenden den ODER-Schaltungen 67a bis 67d zugeführt. Die Ausgangssignale der jeweiligen ODER-Schaltungen 67a bis 67d werden den UND-Schaltungen 68a bis 68d gemeinsam mit dem Ausgangssignal der ersten Stufe des Schieberegisters 66 zugeführt. Als Ergebnis davon gelangt das Ausgangssignal der jeweiligen UND-Schaltung 68 a bis 68d zu den zugehörigen monostabilen Multivibratoren 69a bis 69d und triggert diese. Die Ratemesser 70a bis 7Od erhalten die Ausgangssignale der zugehörigen monostabilen Multivibratoren 69a bis 69d zugeführt und zählen die Anzahl dieser Ausgangssignale. Nimmt man nun an, daß P-Wellen, die m einem Intervall von 140 bis 170 msec aufeinanderfolgen, dominieren, so erhält die ODER-Schaltunj! 67 ft mehr Eingangssignale als die übrigen ODER-Schaltungen zugeführt, und dementsprechend erzeug' die UND-Schaltung 686 mehr Ausgangssignale als die

übrigen UND-Schaltungen. Als Folge davon wie derum zeig! von den vier Ratemessern 7QIa bis 70c der Ratemesser 70b das maximale Zählergebnis an Dieses maximale Zählergebnis wird von dem Maxi malwertdetektor 71 festgestellt und wird zum Ein gangssignal für den Komparator 76.

Auf der anderen Seite werden die Ausgangssignal der UND-Schaltungen 68a bis 68a* der OD ER-Schal tung 72 zugeführt, deren Ausgangssignal den mono stabilen Multivibrator 73 triggert. Das Ausgangssign;

des monostabilen Multivibrators 73 wird durch de Ratemesser 74 gezählt. Auf diese Weise zählt der Rs temesser 74 die Gesamtzahl der P*Wellen, die in Ir tervallen von mehr als 100 msec auftreten. Das At»

imouni

gangssignal des Ratemessers 74 wird dem Komparator 76 nach Reduzierung auf den halben Wert durch den Teiler 75 als zweites Eingangssignal zugeführt.

Dementsprechend wird der Komparator 76 dann, wenn die Folge von DDQS-P-Signalen regelmäßig Intervalle für die °-Wellen in mehr als der Hälfte der Gesamtzahl aufweist, ein Ausgangssignal erzeugen, da das Eingangssignal, das von dem Maximalwert-Detektor 71 herrührt, größer ist als das zweite, von dem Ratemesser 74 über den Teiler 75 zugeführte Eingangssignal. In diesem Falle wird, da den UND-Schaltungen 77 und 78 über die Eingangsklemme £5 ein Impulssignal zugeführt wird, das für die Anzahl der Herzschläge, über die sich die Untersuchung erstreckt, charakteristisch ist, der Flip-Flop 79 durch das Ausgangssignal der UND-Schaltung 77 eingestellt und erzeugt an der Ausgangsklemme A₁₅ ein Ausgangssignal, das auf diese Weise eine Anzeige dafür ist, daß die P-Wellen in der getesteten Anzahl von Herzschlägen mit hinreichender Regelmäßigkeit auftreten. Ist im Gegensatz dazu die Anzahl der P-Wellen mit regelmäßigem Zeitintervall kleiner als die Hälfte der Gesamtzahl der P-Wellen, so erzeugt der Komparator 76 kein Ausgangssignal, und der Flip-Flop 79 wird bei Anlage des Impulssignals an die Eingangsklemme Es durch das Ausgangssignal der UND-Schaltung 78 zurückgestellt und erzeugt seinerseits kein Ausgangssignal.

In der oben beschriebenen Weise läßt sich die Regelmäßigkeit der P-Wellen mit Hilfe der Erfindung ermitteln. Das bedeutet, daß das Auftreten eines Ausgangssignals an der Ausgangsklemme A₁₅ als Anzeige für Vorhofflattern zu werten ist, während ein Ausgangssignal O an dieser Klemme ein Symptom für

ίο Vorhofflimmern darstellt. Die Erfindung ermöglicht also eine automatische Diagnose auch dieser Herzstörungen.

Es liegt auf der Hand, daß der Zeitabschnitt, während der die Regelmäßigkeit der P-Wellen untersucht

«b wird, die Anzahl der aufgenommenen Herzschläge und der Prozentsatz an regelmäßigen P-Wellen für die Festlegung der Regelmäßigkeit der gesamten Folge von P-Wellen je nach den Anforderungen des speziellen Falles gewählt werden können.

Erfindungsgemäß lassen sich also zahlreiche Informationen für die Diagnose von Herzerkrankungen durch eine automatische Verarbeitung der Kardialsignale gewinnen, wodurch eine Massenuntersuchung auf Herzkrankheiten praktisch durchführbar

»5 wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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Patentansprüche;

1. Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Kenndaten eines Elektrokardiogramms, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen der Breite der QRS-WeJIe einer Differenzierstufe (1, 101) zum Differenzieren eines P-, QRS- und T-WelJen enthaltenden Kardialspannungssignals ein erster Rechteckwellengenerator (2 bis 6) zum Erzeugen von den QRS-Wellen entsprechenden ersten Rechteckwellen, ein auf die Scheitelwerte im differenzierten Kardialspannungssignal ansprechender zweiter Rechteckwellengenerator (102 bis 106) zum Erzeugen von das Auftreten dieser Scheitelwerte anzeigenden zweiten Rechteckwellen, eine Koinzidenzschaltung (8, 11,12) zum Feststellen einer Koinzidenz zwischen der Vorderflanke einer zweiten Rechteckwelle und der Ruckflanke einer ersten Rechteckwelle ao und ein Spannungsgenerator (7, 9, 10, 13) nachgeschaltet sind, der beginnend mit der ersten Rechteckwelle und endend mit dem Ausgangssignal der Koinzidenzschaltung eine der Breite der ersten Rechteckwelle und damit der QRS-Welle entsprechende Spannung abgibt (Fig. 2, 4, 6).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Rechteckwellengenerator zwei Impulsgeneratoren (2, 3), von denen der eine (2) auf einen bestimmten Schwellenwert für die positiven Verläufe des differenzierten Kardialspannungssignals anspricht und positive Ausgangssignak liefert und der andere (3) auf einen bestimmten Schwellenwert für die negativen Verläufe des differenzierten Kardialspannungssignals anspricht und negative Ausgangsimpulse liefert, einen Inverter (4) für die Umkehrung der Polarität der Ausgangsimpulse eines der beiden Impulsgeneratoren (2 und 3), eine mit den Ausgangsimpulsen des einen Impulsgenerators (2) unmittelbar und mit den Ausgangsimpulsen des anderen Impulsgenerators (3) über den Inverter (4) gespeiste ODER-Schaltung (5) und eine die Ausgangsimpulse der ODER-Schaltung (5) verzögernde Verzögerungsstufe (6) enthält (Fig. 2).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Rechteckwellengenerator eine Gleichrichterstufe (102) zum Vereinheitlichen der Polarität des differenzierten Kardialspannungssignals, einen der Gleichrichterstufe (102) nachgeschalteten Scheitelwertdetektor (103), eine dem Scheitelwertdetektor (103) nachgeschaltete Haltestufe (104) zum Halten des Scheitelwertes auf einem vorgegebenen Pegel und einen durch das Erreichen des vorgegebenen Pegels durch den Scheitelwert von der Haltestufe (104) abgegebene Ausgangssignal angesteuerten Impulsgenerator (106) enthält (Fig. 4).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwertdetektor (103) und die Haltestufe (104) einen Rechenverstärker (O) mit einem Sigr.aleingang, einem Rückkopplungseingapg und einem Ausgang, eine mit dem Ausgang des Rechenversvärkers (O) verbundene Diode (D), eine ans einem Widerstand (R) und einem über die Diode (D) mit vorgegebener Zeitkonstante durch deren Ausgangssignal aufladbaren und entladbaren Kondensator (C) bestehende Lade- und Entladeschaltung und eine Schaltung (107, Rf) zum Gegenkoppeln des Ausgangssignals der Lade- und Entladeschaltung auf den Rückkopplungseingang des Rechenverstärkers (O) enthalten, wobei der Kondensator (C) mit der vorgegebenen Zeitkonstante entladen wird, wenn der Scheitelwert im Eingangssignal über die Diode (D) am Kondensator (C) anliegt, das Potential des sich entladenden Kondensators (C) auf den Rückkopplungseingang des Rechenverstärkers (O) rückgekoppelt wird und die Diode (D) umgekehrt vorgespannt wird, wenn das Eingangssignal kleiner wird als das negative Rückkopplungssignal, wodurch am Ausgang des Rechenverstärkers (O) eine Sättigungsspannung auftritt und den Scheitehvert anzeigt (Fig. 5).

5. Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Kenndaten eines Elektrokardiogramms, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen der Amplitude der QRS-Welle einer Differenzierstufe (1) zum Differenzieren eines P-, QRS- und T-Wellen enthaltenden Kardialspannungssignals ein auf einen bestimmten Schwellenwert für die positiven Verläufe des differenzierten Kardialspannungssignals ansprechender und positive Ausgangsimpulse abgebender erster Impulsgenerator (2), ein auf einen bestimmten Schwellenwert für die negativen Verläufe des differenzierten Kardialspannungssignals ansprechender und negative Ausgangsimpulse abgebender zweiter Impulsgenerator (3), ein Inverter (4) für die Umkehrung der Polarität der Ausgangsimpulse eines der beiden Impulsgeneratoren (2 oder 3), eine mit den Ausgangsimpulsen des einen Impulsgenerators (2) unmittelbar und mit den Ausgangsimpulsen des anderen Impulsgenerators (3) über den Inverter (4) gespeiste ODER-Schaltung (5) und eine die Ausgangsimpulse der ODER-Schaltung (5) verzögernde Verzögerungsstufe (6) nachgeschaltet sind die drei Eingänge eines Rechteckwellengenerators (28, 29, 30) mit je einer Rechteckwelle speisen, von dessen Ausgängen Rechteckwellen für die Kennzeichnung der positiven und negativen Scheitelwerte innerhalb der QRS-Welle an einen Detektor für die Ermittlung der Scheitelwerte gelangen (Fig. 2, 7).

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwertdetektor einen Rechenverstärker (32) mit einem Signaleingang (32-1), einem Rückkopplungseingang (32-2) und einem Ausgang, einen mit dem Signaleingang (32-1) des R.echenverstärkers (32) verbundenen Schalter (31), eine an den Ausgang des Rechenverstärkers (32) angeschlossene Diode (33), einen mit der Diode (33) verbundenen Kondensator (34) und einen an beide angeschlossenen Quellenfolger (35) aufweist, an dessen Ausgang (A₁) bei Betätigung des Schalters (31) durch das Ausgangssignal des Rechteckwellengenerators (28,29, 30) die Scheitelwerte der QRS-Welle erscheinen (Fig. 9).

7. Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Kenndaten eines Elektrokardiogramms, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen der Basislinie für eine P-. QRS- und T-Wellen enthaltendes

Elektrokardiogramm einem Impulsgenerator (201) zum Erzeugen ßines stetigen Impulssignals von vorgegebener Frequenz eine Impulsauswahlstufe (202), die an ihrem Steuereingang (£_fJ) mit einem ersten Rechteckwellengenerator (2 bis 6) zum Erzeugen von den P-, QRS- und T-Wellen imKardialspannungssignal entsprechenden ersten Rechteckwellen verbunden ist und die Weitergabe der Iinpi'lssignale des Irapulsgenerators (201) bei Auftreten einer ersten Rechteckwelle sperrt, ein Zähler (203), der nach Zählen einer vorgegebenen Anzahl von Impulssignalen des liapulsgenerators (201) durch die Impulsauswahlstufe (302) jeweils einen Ausgangsimpuls an eine erste und eine zweite Gruppe von Schaltern (RAl bis RAA und RA5 bis RAd) abgibt, von denen die erste Gruppe (RAl bis RA4) parallel mit dem Kardialspannuugssignal gespeist wird und ihrerseits die zweite Gruppe (/M5bis RAS) über jeweils eine zwischen zwei zusammengehörige Schalter der beiden ao Gruppen eingefügte Haltestufe einer ersten Gruppe von Haltestufen (241 bis 1/4) speist, ein von einem zweiten Rechteckwellengenerator (102 bis 106) zum Erzeugen von das Auftreten von Scheitelwerten im differenzierten Kardialspan- »5 nungssignal anzeigenden zweiten Rechteckwellen gesteuertes und an die zweite Gruppe von Schaltern (RAS bis RAS) angeschlossenes Tor (206) und eine damit verbundene isweite Haltestufe (207) nachgeschaltet sind, in deir bei Anlage einer zweiten Rechteckwelle an das Tor (206) eine der Kardialspannung unmittelbar vor dem Auftreten der Q-Welle entsprechende Spannung festgehalten wird (Fig. 2, 4, 10a, 10b).

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Impulsgenerator (211) zum Erzeugen eines das Ende einer T-Welle anzeigenden Impulssignals unter Ansteuerung durch die zweiten Rcchteckwellen und einen Detektor (212 bis 217) zum Ermitteln der Vorderflanke der ersten auf das Impulssignal des Impulsgenerators (211) folgenden ersten Rechteckwelle vorgesehen sind, die das Tor (206) über diese Vorderflanke ansteuern und die Speicherung einer dem Kardialpotential unmittelbar vor einer P-Welle entsprechenden Spannung in der Haltestufe (207) veranlassen (Fig. 13).

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Sfbtraktor (210) nachgeschaltet ist, der die in der zweiten Haltestufe (207) festgehaltene Spannung vom Kardialspannungssignal subtrahiert (Fig. 12).

1Ö. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator und der Detektor einen von den zweiten Rechteckwellen triggerbaren ersten monostabilen Multivibrator (211), einen von einem ersten Teil des Ausgangssignals des ersten monostabilen Multivibrators (211) triggerbaren zweiten monostabilen Multivibrator (212), eine mit dem zweiten Teil des Ausgangssignals des ersten monostabilen Multivibrators (211) gespeiste Haltestufe (214), einen durch einen Ausgangsimpuls des zweiten monostabilen Multivibrators (212) rückstcllbaren Integrator (213), einen die Ausgangsspannung der Haltestufe (2i4) auf 20% ihres Wertes herabsetzenden Spannungsteiler (215), einen Komparator

(216) zum Vergleichen der Ausgangsspannung des Spannungsteilers (215) mit dem Ausgangssignal des Integrators (213) und einen durch das Ausgangssignal des Komparator (216) triggerbaren und mit einer Verzögerung von 0,12 Sekunden ansprechenden dritten monostabilen Multivibrator (217) enthalten (Fig. 13).

11. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen von B.eite, Amplitude und Folgefrequenz der T-Wellen zusätzlich ein Impulsgenerator (211) zum Erzeugen eines das Ende einer T-Welle anzeigenden Impulssignals, ein dritter Rechteckwellengenerator (43) zum Erzeugen einer dem Zeitintervall zwischen der Vorderflanke der zweiten Rechteckwelle und der Vorderflanke des das Ende der T-Welle anzeigenden Imptüssignals entsprechenden dritten Rechteckwelle, ein vierter Rechteckweliengenerator (47) zum Erzeugen einer eine der P Welle entsprechende Rechteckweüe und eine dem Zeitintervall zwischen der Vorderflanke der QRS-Welle und dem Ends der T-Welle entsprechende Rechteckwelle enthaltenden vierten Rechteckwelle durch Mischen der ersten Rechteckwelie und der dritien Rechteckwelle und eine Eliminierschaltung (45, 49) zum Eliminieren der dem Zeitintervall zwischen der Vorderfltnke der QRS-Welle und dem Ende der T-Welle entsprechenden Rechteckwelle aus der vierten Rechteckwelle zwecks Aussonderung einer der P-Welle entsprechenden Rechteckwelle vorgesehen ist (Fig. 2, 4, 15).

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Rechteckwellengenerator und die Eliminierschaltung ein Schieberegister (45) mit einer Übertragungszeit in der Größenordnung von 100 ms, eine mit den Ausgangssignalen des Schieberegisters (45) gespeiste erste UND-Schaltung (49), einen durch ein Ausgangssignal der ersten UND-Schaltung (49) einstellbaren und durch ein Ausgangssignal des Schieberegisters (45) rückstellbaren Flip-Flop (47), cine zweite UND-Schaltung (46) mit einem an den Ausgang des Flip-Flop (47) angeschlossenen Sperreingang und einen mit dem Ausgang des Schieberegisters (45) verbundenen zweiten Eingang enthalten (Fig. 15).

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Verzögeruiigsstufe (58) zum Verzögern einer der P-Welle entsprechenden Rechteckwelle um etwa 100 ms, ein Detektor (59,60) zum Ermitteln aller während der Verzögerungszeit der Verzögerungsstufe (58) eintreffenden Eingangssignale und ein Spannungsgenerator (63,64) vorgesehen sind, der durch die erste Vorderflanke einer Rechteckwelle aus Jer Verzögerungsstufe (58) in Lauf geset/.t und durch das letzte Ausgangssignal des Detektors (59, 60) angehalten wird und so die Breite der P-Welle durch eine ihr proportionale Spannung wiedergibt (Fig. 19).

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11. dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Schieberegister (66) für die Aufnahme einer den P-Wellen entsprechenden Folge von Rechteckwcllen während einer vorgegebenen Anzahl von Herzschlägen, ein erster Zähler (67a bis 71) zum Zählen der Anzahl der Ausgangssignale des

Schieberegisters (66) während jeder vorgegebenen Periode, ein zweiter Zähler (72 bis 75) zum Zählen der Gesamtzahl der Ausgangssignale des Schieberegisters (66) und ein Komparator (76) zum Vergleichen der Anzeige der beiden Zähler zwecks Bestimmung der Regelmäßigkeit der P-WeIIe im Kardialspannungssignal vorgesehen sind (Fig. 20).

1:5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zähler eine Anzahl von ODER-Schaltungen (67a bis 67rf). eine entsprechende Anzahl von UND-Schaltungen (68o bis 68d), deren erste Eingänge an die Ausgänge der jeweils zugehörigen ODER-Schaltungen (67a bis 6Td) und deren zweite Eingänge an die Ausgänge der ersten Stufe des Schieberegisters (66) angeschlossen sind, und eine entsprechende Anzahl von Ratemetern (70a bis 7Od) zum Zählen der Ausgangssignale der zugehörigen UND-Schaltungen (68a bis 68rf) aufweist, wobei die ODER-Schaltungen (67a bis 6Td) ihre Eingangssignale von den Ausgängen der aufeinanderfolgenden Stufen des Schieberegisters (66) beziehen und jeweils einen Teil ihrer Eingangssignale mit der vorangehenden und den Rest mit der nachfolgenden ODER-Schaltung gemeinsam haben (Fig. 20).