DE2046302C3 - Gerät zur Überwachung der Herztätigkeit - Google Patents

Description

in bestimmten Fällen für Fehlbehandlungen des Patienten mit fatalen Folgen verantwortlich sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, «in Öerat der eingangs genannten Art anzugeben, welches auch bei stark entartetem Elektrokardiogramm noch eine sichere Anzeige ventrikulärer Extrasystolen gibt. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Kennzeichen des Anspruches I angegebenen Maßnahmen getroffen sind. Wesentlich bei der Schaltung nach der Erfindung ist es, daß die Zeitdauern aller Wellen des EKG gemessen werden (beim Stand der Technik nur die Zeitdauer der Welle mit der höchsten Amplitude) und daß der 100-msec-ImpuIs dafür sorgt, daß lediglich aus dem Kammeranfangskomplex ermittelte Wellendauern für die Ermittlung der ventrikulären Extrasystolen herangezogen werden. Auf diese Weise ist wirksam verhindert, daß andere Anteile des EKG, z.B. Wellen mit hoher Amplitude und/oder längerer Dauer als 50 msec, die Anzeige einer ventrikulären Extrasystole bewirken können. Andererseits ist gewährleistet, daß L B. eine für ventrikuläre Extrasystolen signifikante Verbreiterung der S-Welle trotz deren geringer Amplitude die Anzeige einer ventrikulären Extrasystole dauer, z.B. der S-WeIIe. ιJj g

_„„ eingestellt; die-

ser Wen hat bei Versuchen an vielen Patienten eine ausreichende Genauigkeit der erfaßten Zeitdauern

ergeben.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die Spannungsvergleichsstufe zweifach vorzusehen und die to eine auf positive und die andere auf negative Schwellwerte einzustellen. Zweckmäßiger ist es aber meist, nur eine einzige Spannungsvergleichsstufe zu verwenden und das zu untersuchende EKG vor der Zuführung zur Spannungsvergleichsstufe in einem Potenzierglied zu quadrieren und damit negative Werte in positive umzuwandeln.

Eine besonders einfache Ausführung ergibt sich bei der Erfindung, wenn als Zeitkontrollstufe ein elektro-

j τ i_,sfcw vorhanden

TÄTbevorz^n Ausführungsform cn.hä.1 das Gerät eine an sich bekannte Schaltung (Auswerte-Einrichtung) zur Erfassung der R-WeIIe eines EKG. Mit dieser Schaltung ist es möglich, gerade diejenigen Zeitdauern von EKG-Wellen fur die Bestimmung der ventrikulären Extrasystolen heranzuziehen, die dafür signifikant sind, also die normalerwe.se am deu hchsten ausgeprägten Wellen des Kammeranfangs.iorn-Plexes (R- und S-WeIIe) Zur sicheren Erfassung der R-WeIIe wurde vom Erfinder früher eine Schaltung vorgeschlagen (deutsche Of enlegungsschnft 1 962 077), welche beim Auftreten einer R-WeIIe fur eine vorgegebene Zeitspanne, vorzugsweise 10(1 msec, •i^Strsignal abgibt. Diese Schaltung kann im

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Die bei der Erfindung vorgesehene Spannungsvergleichsstufe zur Ermittlung dtr Zeitdauer der einzelnen Weilen des EKG gibt bei Spannungsgleichheit mit einem eingestellten, dem Null-Linienpotential des EKG wenigstens annähernd entsprechenden Schwellwert ein Ausgangssignal ab; eine nachgeschaltete Zeitkontrollstufe untersucht dann je ein Paar aufeinanderfolgender Ausgangssignale auf Grenzwertüberschreitung. Als Paar aufeinanderfolgender Signale werden z. B. Signale unterschiedlicher Polarität angesehen, die dadurch entstehen, daß eine EKG-Welle (z. B. die R-Welle) den Schwellwert zuerst in Richtung zu positiven Werten und anschließend zu negativen Werten hin überschreitet. Die Einstellung des Schwellwertes auf einen dem Null-Linienpotential des EKG benachbarten Wert gewährleistet, daß die ermittelten Zeitdauern den Dauern der einzelnen Wellen recht genau entsprechen, selbst dann, wenn die Flankensteilheit der einzelnen Wellen sehr klein ist. Die aus den USA.-Patentschriften bekannte Schaltung, welche ert bei einem Schwellwert anspricht, welcher der Hälfti der Amplitude der R-Welle entspricht, ist demgegenüber für die Ermittlung der Zeit'

.«■^ 50- oder 60-Hz-

Brumm unwirksam bleibt.

45 Im Rahmen der Erfindung ist st-itt der Verwendung einer aus Impulserzeuger und Impulszähler bestehenden Zeitkontrollstufe auch eine andere Ausführung möglich, bei der der Spannungsvergleichsstufe ein vom ersten Ausgangssignal gestarteter und vom zwei-

50 ten Ausgangssignal gestoppter und zurückgestellter Sägezahngenerator nachgeschaltet ist, der zusammen mit einem Spannungsgrenzwertmelder die ZeitkontroUstufe bildet.

Zur Ermittlung der ventrikulären Extrasystolen hat J5 sich als Erfahrungswert ein Zeitgrenzwert von vorzugsweise 60 msec fur die R-Welle als günstig erwiese p..

Als Impulsfolgefreqiier./ues Impulserzeugers ist es zweckmäßig, eine Frequenz von 100 Hz zu wählen, 60 wobei dann der Zähler so eingestellt isi. daß er nach 6 Impulsen einen Schaltimpuls abgibt.

Vom gleichen Erfinder wurde z. B. vorgeschlagen (deutsche Offenlegungsschrift 1962 077), die R-WeIIc dadurch sicherer zu erfassen, daß nachfolgende 65 Kurventeile für eine gewisse Zeit unterdrückt werden. Dies geschieht bei dem älteren Vorschlag des Erfinders durch eine Dunkeltastung des EKG für eine Dauer von 100 msec nach einer R-Welle.

Dieser Vorschlag ist bei der vorliegenden Erfindung durch die Torschaltung berücksichtigt, welche ein Schaltsignal für die Erfassung der ventrikulären Extrasystolen nur dann weitergibt, wenn gleichzeitig das 100-msec-Steuersignal gemäß dem alleren Vorschlag vorhanden ist.

Nachfolgend wird an Hand von zwei Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt

P i g. 1 ein Blockschaltbild zur Ermittlung ventrikulärer Extrasystolen,

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

Dem Eingang 1 der Schaltung wird ein EKG zugeführt, das in einer Schaltstufe 2 quadriert wird. Das quadrierte EKG wird einer Spannungsvergleichsstufe 3 zugeführt, deren Schwellwert auf 5% der Maximalamplitude, d. h. der quadrierten Amplitude der R-Welle des EKG, eingestellt ist. Bei jeder Spannungsübereinstimmung gibt die Spannungsvergleichsstufe ein Ausgangssignal ab, von denen das jeweils erste sowohl einen Impulsgenerator 4 als auch einen Zähler 5 anstößt und von denen das jeweils zweite den Impulsgenerator s>jppt und den Zähler wieder zurückstellt. Bei Verwendung eines Multivibrators in der Spannungsvergleichsstufe ist das erste Signal die ansteigende Flanke eines Impulses und das zweite Signal die abfallende Flanke desselben Impulses. Die vom Impulsgenerator 4 erzeugten Impulse werden über eine Leitung 6 dem Zähler 5 zugeführt, welcher mehrere Ausgänge I, II und III besitzt, wobei am Ausgang I ein Schaltimpuls nach Eintreffen eines ersten Impulses und am Ausgang III ein Schaltimpuls beim Eintreffen des sechsten Impulses einer vom Impulsgenerator 4 abgegebenen Impulsfolge auftritt. Der Ausgang I des Zählers 5 ist über eine Leitung 7 mit dem einen Eingang eines UND-Gliedes 8 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Eingang 1 der Schaltung - bzw. mit dem Schaltpunkt c nach der Spannungsvergleichsstufe gemäß der gestrichelten Linie 9 - verbunden ist. Eine dem UND-Glied 8 nachgeschaltete Auswerteelektronik 10 empfängt demzufolge ein EKG, dessen einzelne Wellen an ihrem Anfang um jeweils 12 msec verkürzt sind. Auf diese Weise ist erreicht, daß Störimpulse, die kleiner sind als 12 msec, unterdrückt werden. Als Störimpuls wird also auch ein Herzschrittmacherimpuls unterdrückt, dessen Pulsdauer ja bekanntlich nur einige Millisekunden beträgt. Unterdrückt werden außerdem Störeinflüsse, die aus dem Netz kommen und sich dem EKG überlagert haben, da das Netz meistens 50 oder 60 Hz hat und demnach zwei aufeinanderfolgende, darauf zurückzuführende Ausgangssignale der Spannungsvergleichsstufe weniger als 12 msec betragen.

Die Auswerteelektronik 10hat mehrere Ausgänge U, von denen einer zum Schaltglied 12 führt, welches , beim Auftreten einer R-Welle, die durch die Auswerteelektronik 10 erfaßt wird, einen Schaltvorgang für 100 msec aufrechterhält, welcher in Form eines durch einen Multivibrator erzeugten 100-msec-Impulscs auf ein UND-Glied 13 gegeben wird, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang III des Zählers 5 verbunden ist. Am Ausgang 14 der Schaltung wird also nur dann

»o ein Signal abgegeben, wenn gleichzeitig der 100-msec-lmpuls des Schaltgliedes 12 und gleichzeitig das 60-msec-Ausgangssignal des Zählers 5 vorliegt.

Das Auftreten eines Signals am Ausgang 13 gibt also an, daß im Kammeranfangskomplex eine R-

»5 Welle festgestellt wurde, deren Dauer die Zeitspanne von 60 msec überschritten hat; dies gilt aber als Kriterium für das Vorliegen einer ventrikulären Extrasystole.

In Fig. 2 ist mit A ein normales EKG bezeichnet.

ao Nach Quadrierung in der Stufe 2 hat das EKG die Form gemäß Kurvenzug B (bei geändertem Amplitudenmaßstab). Die Spitze der R-Welle im Kurvenzug B hat den Amplitudenwert 100%. Der Schwellwert der Spannungsvergleichsstufe 3 ist auf 5% dieses

»5 Amplitudenwertes eingestellt, wie durch die 5%-Angabe bei B angedeutet ist. Die Spannungsvergleichsstufe gibt also jeweils in den mit dicken Punkten markierten Stellen ein Ausgangssignal ab, das von einem Multivibrator in den Impulskurvenzug C umge-

jo setzt werden kann. Die von der Spannungsvergleichsstufe erzeugten Impulse können aber auch einem Sägezahngenerator zugeführt werden, welcher dann die Kurve C liefern wird. Während der Dauer der Impulse gemäß Kurve C liefert der Impulsgenerator 4 alle zwölf Millisekunden einen Impuls. Das Starten des Impulsgenerators kann mit der positiven Flanke der Impulse von Fig. 2, Kurve C erfolgen und das Stoppen des Impulsgenerators mit der negativen Flanke. In gleicher Weise kann der Zähler 5 gestartet und wieder zurückgestellt werden. Der den Kurvenzug C liefernde Sägezahngenerator kann an Stelle des Impulsgenerators und des Zählers benutzt werden; er muß jedoch mit einer Spannungsvergleichsstufe zusammenarbeiten, welche einen Schaltimpuls an da«

UND-Glied 13 abgibt, sobald der Sägezahn eine Amplitude erreicht hat, die mit dem Schwellwert diese« Spannungsvergleichsgliedes übereinstimm'. Die Anstiegssteilheit der Sägezahnkurve und der Schwellwen des Spannungsvergleichsgliedes sind dabei so einzustellen, daß Spannungsgleichheit 60 msec nach den Starten des Sägezahngenerators herrscht. Dei Schwellwert ist in Kurve C durch die Linie 15 ange deutet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Gerät zur Überwachung der Herztätigkeit, mit Mitteln zur Erfassung ventrikulärer Extrasystolen aus dem interessierenden Zeitbereich des Kararoeranfangskomplexes des EKG, mit einer Zeitmeßvonichtung für den Kamroeranfangskomplex und einer Zählvorrichtung für erfaßte ventrikuläre Extrasystolen sowie mit einer Einrichtung zum sicheren Erfassen der R-Wellen im überwachten EKG, die bei Vorliegen einer R-Welle ein Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal ein Zeitglied beeinflußt, das ein Schaltsignal für die Dauer von etwa 100 msec auslöst; daß zum Erfassen der Zeitdauer der einzelnen Wellen des EKG eine Spannungsvergleichsstufe vorgesehen ist, die bei Spannungsgleichheit der EKG-Signale mit einem eingestell ten, dem Null-Linienpotential des EKG wenigstens annäht ;nd entsprechenden Schwellwert ein Ausgangssignal an eine Zeitkontrollstufe abgibt, die ihrerseits bei Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Zeitgrenzwertes von etwa 60 msec, vom Auftreten des Ausgangssignales an gerechnet, einen Signalimpuls abgibt; daß eine Torschaltung vorhanden ist, derer einem Eingang das Schaltsignal (100-msec-ImpuIs) und deren anderem Eingang der Singalimpuls zugeführt wird, wobei die Torschaltung den Signalimpuls an die nachgeschalt .He Zählvorrichtung nur dann weitergibt, wenn das Schaltsignal an einem Torschaltungseingang anliegt urd daß-'ie Zeitkontrollstufe jeweils in ihre Ausgangsposition zurückgeschaltet wird durch ein Ausgangssignal der Spannungsvergleichsstufe, das dem vorangegangenen Ausgangssignal unmittelbar folgt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert auf einen Wert in der Größenordnung von etwa 5 % der quadrierten Maximalamplitude des EKG eingestellt ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsvergleichsstufe doppelt vorhanden und auf positive und negative Schwellwerte eingestellt ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zeitkontrollstufe ein elektronischer Impulserzeuger und Impulszähler vorhanden sind.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsvergleichsstufe ein vom ersten Ausgangssignal gestarteter und vom zweiten Ausgangssignal gestoppter und zurückgestellter Sägezahngenerator nachgeschaltet ist, der zusammen mit einem Spannungsgrenzwertmelder die Zeitkontrollstufe bildet.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulserzeuger eine Impulsfolgefrequenz von 100 Hz besitzt und der Zähler nach 6 Impulsen einen Schaltimpuls abgibt.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Mitteln zum Unterdrücken von Störsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang des Gerätes ein Schaltglied (8) nachgeschaltet ist, weiches die Weiterleitung des zu verarbeitenden EKG-Signals erst dann ermöglicht, wenn dieses Signal langer als eine vorgebbare Zeitdauer, vorzugsweise 12 msec, ansteht.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Überwachung der Herztätigkeit, mit Mitteln zur Erfassung ventrikuliirer Extrasystolen aus dem interessierenden Zeitbereich des Karoroeranfangskomplexes des EKG,

mit einer ZeUmeßvorrichtung für den Kammeranfangskomplex und einer Zählvorrichtung fur erfaßte ventrikuläre Extrasystolen sowie mit einer Einrichtung zum sicheren Erfassen der R-Wellen im überwachten EKG, die bei Vorliegen einer R-WeIIe ein

ίο Signal abgibt. Unter »Kammeranfang&komplex« wird eine Gruppe von drei aufeinanderfolgenden Wellen im Elektrokardiogramm verstanden, wobei diese drei Wellen in der medizinischen Fachsprache mit den großen Buchstaben Q, R und S bezeichnet sind. Die Dauer dieser QRS-Gruppe ist normalerweise kleiner als 0,1 see. Eine ventrikuläre Extrasystole Hegt vor, wenn der Karameranfangskomplex in seiner Zeitdauer verlängert ist und eine der QRS-Wellen, vorzugsweise die R-WeIIe, länger andauert als 50 bis

so 60 msec.

Ein Gerät der eingangs genannten Gerät ist bekannt aus der USA.-Patentschrift 3 267 933. Bei diesem Gerät wird das vom Patienten abgenommene EKG einem Schmitt-Trigger zugeführt, dessen Anas sprechschwelle auf die Hälfte der Amplitude der R-WeIIe eingestellt ist. Der Schmitt-Trigger gibt deshalb einen Ausgangsimpuis ab, dessen Dauer - abhängig von der Steilheit der Welle - gegenüber der Dauer der R-WeIIe verkürzt ist.

Dieser Impuls wird einem monostabilen Muliiivibrator und einem Komparator zugeführt. Der monostabile Multivibrator ist auf eine Zeitdauer eingestellt, die langer ist als die Dauer einer normalen R-Welle (also langer als 40 msec) und die kürzer ist als eine

anomal verbreiterte R-Welle (also etwa 60 msec). Der Ausgangsimpuls des Multivibrators wirkt auf den Komparator in der Weise ein, daß der Komparator ein Signal an einen Zähler dann durchläßt, wenn kein Signal vom Multivibrator abgegeben wird. Dies be-

deutet, daß die abfallende Flanke des vom Schmitt-Trigger gelieferten Impulses nur dann den Komparator passieren kann, wenn die Impulsdauer des monostabilen Multivibrators bereits abgelaufen ist. Dies bedeutet, daß bei einer R-Welle, deren Dauer anomal groß ist, also größer als die am monostabilen Multivibrator eingestellte Impulslänge zwischen 40 msec und 60 msec, ein Impuls an den Zähler gelangt, der die ventrikulären Extrasystolen aufsummiert.

Eine ähnliche Schaltung ist aus der USA.-Patentschrift 3 267 934 bekannt. Auch bei dieser Schaltung wird die Dauer einer mittels eines Schmitt-Triggers ermittelten R-Welle mit einer von einem Pulsgenerator erzeugten Vergleichszeit verglichen und im Falle

einer Überschreitung der vom Schmitt-Trigger ermittelten Zeitdauer einer R-Welle ein Zähler für ventrikuläre Extrasystolen beeinflußt.

Den Schaltungen nach beiden Patentschriften ist der Nachteil gemeinsam, daß ventrikuläre Extrasystolen auch dann angezeigt bzw. gezählt werden, wenn ande,^re Wellen des EKG den am Schmitt-Trigger eingestellten Ansprechwert überschreiten oder daß keine ventrikulären Extrasystolen gemeldet weiden, wenn die Amplitude der R-Welle diese Ansprechschwelle nicht erreicht. Beide Möglichkeiten sind aber in entarteten EKG gegeben. Aus diesem Grunde entsprechen die bekannten Schaltungen nicht den Anforderungen für eine sichere Diagnose und Therapie und können