DE2814457A1 - Genauere vermessung von anfang und ende von qrs-komplexen im ekg oder aehnlicher signale - Google Patents

Description

• Genauere Vermessung von Anfang und Ende von QRS-Koniplexen im EKG
• oder ähnlicher Signale Die Erfindung betrifft ein. Verfahren und eine Vorrichtung zum genauen Vermessen von QRS-Anfang und -Ende im Elektrokardiogramm (EKG) zur -besseren Erfassung von Herzrhythmusstörungen. Das Verfahren kann auch auf andere quasi-periodische Signale angesuandt werden.
• Zur QRS-Detektion und QRS-Dauer-Messung werden meist Schwellwertdiskriminatoren angewandt. Das EKG-Signal wird zuerst so gefiltert, daß die Signalanteile, die nicht.zum QRS-Komplex gehören, weitgehend unterdrückt werden. Das gefilterte EKG wird dann oft gleichgerichtet, um von der Elektrodenlage unabhängig zu sein,und wird dann direkt oder über eine Amplitudenregelstufe dem Schwellwertdiskriminator zugefirt, der dann die Schwellenüberschreitungen als QRS-Komplexe signalisiert.
• Die o.g. Amplitudenregelstufe wird bisher durch den Mittelwert der vorangegangenen Komplexe gesteuerL.mit dem Ziel, langsame Änderungen in der Amplitude der QRS-Komplexe auszuregeln. Schnelle Änderungen der Amplitude (Schlag-zu-Schlag-Änderungen) lassen sich auf diese Weise nicht beeinflussen, da man nicht weiß, welche Amplitude der folgende Komplex besitzt. Bei einer bigeminusartigen Amplitudenänderung (ein großer - ein kleiner - ein großer- ein kleiner. Komplex usw.) würde eine konventionelle. schnelle Regelung, die die Amplitude des vorangegangenen Komplexes als Regelgröße benutzt, sogar eine Regelung in die falsche Richtung bewirken. Es ist also. bisher nicht möglich, die Schwelle schnell und genau an die sich ändernde Morphologie des Patienten anzupassen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, jeden einzelnen QRS-ICompl.ex so zu regeln, daß seine maximale Amplitude einen Normwert annimmt.
• Eine solche Regelung ist für eine genaue Vermessung des QRS-Komplexes erforderlich, da Amplitudenschwankungen nie ausgeschlossen werden können. Dies wird anhand der Fig, 3 veranschaulicht: Das Signal A stellt ein gefiltertes gleichgerichtetes EKG mit 3 Komplexen C, D und Er das Signal F die gemessenen QRS-Daucr-Impulse dar. Beginn und Dauer des 1. Komplexes (C) wird nahezu richtig vermessen; beim 2. Komplex (D) wird - bedingt durch seine.kleine Amplitude - die Q- und. die S-Zacke übersehen: die Folgen sind eine fälschlich zu kurz gemessene QRS-Dauer und eine falsche Plazierung zwischen den Komplexen C und E, d.h. der Abstand QQC D zwischen Komplex C und D wird verlängert, der Abstand QQD-E E zwischen Komplex D und E verkürzt gemessen.
• Die falsch gemessene QRS-Dauer kann dazu führen, daß eine nur leicht ver)reiterte ventrikuläre Extrasystole nicht als solche erkannt und damit eine gefährliche Situation zu spät entdeckt wird. Falsch gemessene Intervalle zwischen 2 Kor,plexen können dazu führen, daß bei "Silenten EKG" (hier sind die Intervalle zwischen den Iiomplexen nahezu gleich, d.h. es liegt eine sehr geringe Schlag-zu-Schlag-Streuung vor) eine zu große Schlag-zu-Schlag-Streuung gemessen wird. Bei Neugebogenen führt eine zu geringe Streuung in vielen Fällen zum Tod, wenn nicht mit Gegenmaßnahmen eingegriffen wird.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das gefilterte EKG sowohl seinem Verzögerungsglied (1) als auch einer Amplitudenmeßstufe (3) zugeführt wird, wo die maximale Amplitude jedes Komplexes nach Doppelweggleichrichtung (2) gemessen wird. Dieser Meßwert (B) dient als Regelgröße für einen Verstärke: (4), der das aus dem Verzögerungsglied kommende Signal so verstErk,., daß der verzögerte, jedoch in seiner unverzögerten Form schon bekannte Komplex eine Norm-Maximalamplitude besitzt. Die dazu notwendige Verzögerungszeit liegt in der Größenordnung der Dauer eines QRS-Komplexes, da innerhalb dieser Zeit die maximalQ.Amplitude auftritt.
• Eine weitere Verbesserung der Meßgenauigkeit erreichen wir dadurch, daß wir dem gleichgerichteten Komplex seinen eigenen ersten Differentialquotienten so überlagern, daß eine Vergrößerung der Steilheit der Anfangs- und Endflanken des Komplexes eintritt.
• Die Funktionsweise der Überlagerung Zeigt Fig. 4: Das EKG-Signal (uA) wird differenziert. Dann wird sowohl das differenzierte Signal als auch das Originalsignal doppelweggleichgerichtet = gleichgerichtetes differenziertes Signal; = gleichgerichte iginalsignal). Wenn jetzt auf eine nachfolgende Stufe durch eine "Analog-Oder"-Schaltun; jeweils das größere der beiden gleichgerichteten Signale geschaltet wird, entsteht in deren Ausgangssignal UK ein scharf begrenzter Block, der steilere Anfangs- und Lndflanken und weniger Einbrüche aufweist, als der Original-QRS-Komplex.
• Da im Signal oft große Einbrüche auftreten, läßt sich dieses Signal nur bedingt zur QRS-Dauerbeswtimmung heranziehen. Wenn das gleichgerichtete Originalsignal allein zur QRS-Dauerbestimmung herangezogen wird, was heute üblich ist, wird - wie im Signal UQpS1 dargestellt istdie QRS-Dauer falsch, nämlich zu kurz gemessen. Der fehler ist auch nicht immer gleich groß, weil die Anstiegsflanken der QRS-Kcmplexe unterschiedliche Steilheit aufweisen können. Wie schon oben erwähnt, kann durch eine zu kurz gemessene QRS-Dauer eine - eventuell gefährliche - ventril;uläre Extrasystole nicht al¢: solche erkannt werden.
• Außerdem kann durch eine Fehl erkennung V0Y;- S-S-nfang ein silen Les EKG übersehen werden. Das Signal UQRS2 li@@@@t die richting gemessene QRS-Dauer, da hier die Schwellenüberschreitung, es Signals UK zugrunde liegt.
• Die beiden beschriebenen Verfahren können sowohl einzeln als auch kombiniert zur Verbesserung der Vermessungsgenauigkeit herangezogen werden.
• Beide Verfahren sind nicht auf die Vermessung des QRS-Komplexes im EKG beschränkt, sondern können auf alle Signale anaewandt werden. die wechselnde Form und Amplitude aufweisen und bei denen Beginn und (oder) Dauer möglichst aenau aemessen werden sollte.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der Vermessungsgenauig-¼ keit der Dauer und des zeitlichen Auftretens des QRS-Komplexes im EKG oder anderer quasi-periodisch auftretender Signalkomplexe, d a d u r c h g e k e r. n z e i c h n e t, daß das Signal (i) so beeinflußt wird, daß daraus das Signal A* entsteht, wobei die maximale Amplitude eines jeden Komplexes des Signals A* nach Durchlaufen einer Regeleinrichtung (Fig. 1) einen Normwert anninunt, d.h. daß die Maximalamplitude aller Komplexe gleich groß si.nd und/oder daß die Komplexe so beeinflußt werden, daß die Anfangs- und Ende flanken der beeinflußten Komplexe eine größere Steilheit besitzen und daß die beeinflußten Komplexe während ihrer Dauer weniger und kürzere Einbrüche aufweisen als die unbeeinflußten Komplexe 2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Signal so lange verzögert wird, bis die maximale Amplitude des Komplexes vermessen und mit dieser. Meßgröße (B) die Verstärkung am Ende eines Verzögerungsglieds (1) so gesteuert wird, daß die maximale Amplitude des schon vor-vermessenen Komplexes nach der Verzögerung einen Normwert annimmt 3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verzögerungsglied (1) aus einem handelsüblichen Analoge eimerkettenspeicher besteht.

   Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß da. Verzögerungsglied (1) aus einem digitalen Schieberegister besteht 5. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Signal (uA) mit Hilfe eines Differenzierglieds (5) differenziert wird, dann sowohl das differenzierte Signal als auch das Originalsignal doppelweggleichgerichtet wird (6a und 6b) und dann auf eine nachfolgende Stufe (9) in jedem Auge:tblick das jeweils amplitudenmäßig größere der beiden gleichgerichteten Signale geschaltet wird.

   6. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Umschalter (8),der die beiden gleichgerichteten Signale auf die nachfolgende Stufe schaltet, von einem Komparator (7) gesteuert wird, der die augenblicklichen Amplituden der beiden gleichgerichteten Signale miteinander vergleicht.

   7 Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, 5 und 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Umschalter (7) ein handelsüblicher integrierter Analogumschalter ist oder aus zwei Integrierten Analogschalteirn besteht.