DE2851262A1

DE2851262A1 - Verfahren zum charakterisieren der durch das herz durchtretenden blutstroemung und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2851262A1
Application number: DE19782851262
Authority: DE
Inventors: Naim Gulam Dam; Robert Ivan Gray; Henry Herman Kramer; Thomas Picunko
Original assignee: BIOS Inc
Current assignee: BIOS Inc
Priority date: 1977-11-25
Filing date: 1978-11-27
Publication date: 1979-07-26
Also published as: JPS5496288A; AU526413B2; US4294259A; FR2410310A1; GB2008744A; GB2008744B; FR2410310B3; AU4150578A; CA1129562A

Description

Köln, den 23. November 19782^5 1262

Anmelderin: Bios Inc.

503 Grasslands Road Valhalla, New York, U.S.A.

Mein Zeichen: B 156/1

Verfahren zum Charakterisieren der durch das Herz durchtretenden Blutströmung und Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf diagnostische Techniken zum Charakterisieren der durch das Herz durchtretenden Blutströmung durch Detektion der Radioaktivität von in die Blutbahn des Patienten injizierten radioaktiven Blutmengen und durch Darstellung der sich ergebenden Daten. Insbesondere betrifft die Erfindung auch die Verwendung einer beweglichen Zeigeranzeige zum Lokalisieren der interessierenden Daten und die Verwendung eines Mikrocomputers zum Errechnen bestimmter Indizes des Herzverhaltens im , Verlauf der durch das Herz durchtretenden charakterisierenden Blutströmung.

Die Charakterisierung der Blutdurchströmung des Herzens durch Anwendung von in die Blutbahn des Patienten injizierten radioaktiven Blutmengen ist bekannt. Beschreibungen der Anwendung dieses Prinzips finden sich in der BE-PS 848 072 und in dem Aufsatz von Wagner und anderen "The Nuclear Stethoscope: A Simple device for Generation of Left Ventricular Volume Curves", The American Jour-, nal of Cardiology, Band 38, November 23, 1976, Seiten 747 - 750. ;

Weitere Hinweise gibt es in der folgenden Literatur:

G. Hoffman und N. Kleine: "The Method of Radiocardiographic Function Analysis ("Die Methode der radiokardiographischen Funktionsanalyse·¹), Nuclear-Medizin, Band 7, Seiten 350 - 370, 1968.

S. L. Bacharach und andere: "Gated Scintillation Probe Measurement of Left Ventricular Function", Transactions of the American Nuclear Society, Band 22, Seite 117, 1975. !

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S. L. Bacharach und andere: "An ECG-gated scintillation probeminicomputer system for real-time construction and analysis of high temporal resolution left ventricular volume curves", Journal of Nuclear Medicine, Band 17, Seite 557, 1976.

E. L. Nickioff, These: "The Physics of Left Ventricular Performance Measurements with Radioactive Tracers", School of Hygiene and Public Health of the Johns Hopkins University, Januar 1977.

Gemäß den Ausführungen in der belgischen Patentschrift und dem Aufsatz von Wagner läßt sich die Blutdurchströmung des Herzens durch Injizieren von radioaktiven Blutspuren in die Blutbahn des Patienten und durch Detektion der sich einstellenden Veränderungen in der vom Herzen ausgehenden Radioaktivität, während sich dieses zusammenzieht und ausdehnt, charakterisieren. In einem typischen Anwendungsfall wird ein Strahlungsdetektor zum Überwachen der von der linken Herzkammer ausgehenden Strahlung an der Brustwand des Patienten angeordnet. Zur Synchronisation des Datenempfanges mit dem Herzschlag des Patienten wird dieser an eine Elektrocardiogrammeinrichtung angeschlossen. Die Herzschlagintervalle des Patienten werden in zahlreiche kürzere ünterintervalle unterteilt. Die jedem Unterintervall zuzuordnende Anzahl von Strahlungszählungen wird erfaßt und gespeichert. Die während aufeinanderfolgender Herzschläge erfaßten Strahlungszählungen werden auf-₍ genommen und denjenigen hinzugefügt, die zuvor während der ent- j sprechenden UnterIntervalle erfaßt wurden. Die sich ergebenden Daten werden kumulativ in einem Speicher gespeichert. Die Speicherdaten werden dann sich wiederholend auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre dargestellt. Dies erfolgt in der Form eines Strichdiagramms. Deren Spitzen sind in ihrer Amplitude als Funktion der Zeit proportional zu dem sich ändernden Volumen der linken Herzkammer variabel. Nachdem das Herz eine gewünschte Anzahl von Schlägen ausgeführt hat, wird eine fotografische Aufnahme der Darstellung auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre vorgenommen.

Auf ähnliche Weise wird der Strahlungsdetektor dann auf eine andere geeignete Stelle auf der Brust des Patienten aufgesetzt und es wird die Strahlung von lokalen Körpergeweben in der Nähe des Her-

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zens gemessen. Im allgemeinen wird diese Strahlung Hintergrundstrahlung genannt. Die Strahlungszählungen werden erfaßt und wie bei der Strahlung der linken Herzkammer aufgesammelt und gespeichert. Nach dem Auftreten der gewünschten Zahl von Herzschlägen wird wieder eine fotografische Aufnahme von der Darstellung auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre gemacht.

An dieser Stelle werden an den fotografischen Daten manuelle Messungen vorgenommen. Daraus werden nützliche Verhaltensindizes der Herzfunktion, wie zum Beispiel der Ejektionsfraktion usw. errechnet.

Es ergibt sich, daß die Hauptsächlichen Nachteile und Beschränkungen des konventionellen Verfahrens zur BlutStromcharakterisierung in dem Erfordernis von manuellen Messungen an den fotografischen Daten liegt. Diese Technik verbraucht viel Zeit, ist aufwendig und die Güte der Meßwerte schwankt mit dem Geschick des Technikers.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt damit in der Ausbildung eines automatisierten Verfahrens zum Erzielen der verschiedenen Verhaltensindizes der Herzfunktion.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Ausbildung eines Echtzeitverfahrens zum Lokalisieren der linken Herzkammer und zum Lokalisieren einer geeigneten Stelle zum Messen der Gewebehin- ; tergrundaktivität in der Nähe des Herzens. ,

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Ausbildung einer '_: verbesserten Vorrichtung zum automatischen Erzielen der verschie-; denen Verhaltensindizes der Herzfunktion. i

Die vorstehenden und weitere Aufgaben und Vorteile, die sich aus der folgenden eingehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführung» form oder in der Praxis der Erfindung ergeben, werden mit der j hier offenbaten Erfindung erreicht, die sich allgemein als ein automatisiertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum ■ Charakterisieren der Blutdurchströmung durch das Herz charakteri-j

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sieren läßt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

(a) Einführen einer radioaktiven Blutmenge in den Blutstrom eines Patienten,

(b) Ableiten eines Synchronisationssignales aus dem Elektrokardiogramm des Patienten,

(c) Synchronisieren der auf der horizontalen Achse des Bildschirmes einer Kathodenstrahlröhre dargestellten Daten mit dem ' Elektrokardiogramm des Patienten,

(d) Darstellen des Herzzyklus des Patienten auf der in eine vor- ' gegebene Anzahl von Unterintervallen aufgeteilten horizonta- :" len Zeitachse, i

(e) Aufstellen von Kernstrahlungsdetektoren in der Nähe der Brustwand des Patienten in der Nachbarschaft des Herzens, wobei das Bildfeld der Kernstrahlungsdetektoren einschließlich irgendeines Teiles des Herzens auf das Erfassen von Zählungen herabgesetzt ist, die die Gewebe_hintergrundaktivität darstellen,

(f) Speichern der Anzahl der Hintergrundgewebezählungen an einer getrennten Speicherstelle,

(g) Aufnahme von Gewebehintergrundzählungen während einer vorgegebenen Zeitdauer,

(h) kumulatives Addieren und Speichern der während der vorgegebenen Dauer der Aufnahmezeit auftretenden Gewebehintergrundzählungen,

(i) Darstellen des Inhaltes der die angesammelten Gewebehintergrundzählungen enthaltenden Speicherezelle,

(j) Aufsetzen des Kernstrahlungsdetektors auf das linke Herzkammergebiet des Brustkastens des Patienten zum Anzeigen der die

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linke Herzkammeraktivität darstellenden Zählungen,

(k) Synchronisieren der Anzeige der linken Herzkammerzählungen mit dem Elektrokardiogramm des Patienten,

(1) Speichern der Zahl der linken Herzkammerzählungen in getrennten Speicherstellen, die jedem Unterintervall entsprechen, das während des Herzzyklus des Patienten auftritt,

(m) Aufnahme der linken Herzkammerzäh-lungen für eine vorgegebene

Zeitdauer,

I (n) kumulatives Addieren und Speichern der linken Herzkammerzäh- ; lungen, die während der entsprechenden Unterintervalle der aufeinanderfolgenden Herzzyklen auftreten,

(o) Darstellen des Inhaltes der die aufgesammelten linken Herz- j kammerzählungen enthaltenden Speicherstelle, ;

(p) Aufstellen eines verstellbaren Schiebersystems zum Lokalisieren von Daten von Interesse und

(q) Programmieren von elektronischen SignalVerarbeitungseinrichtungen auf dem Zugang zu den gespeicherten angesammelten Gewebehintergrundzählungen und den gespeicherten angesammelten linken Herzkammerzählungen, worauf Messungen durchgeführt und eine diagnostische Nachricht dargestellt wird, die den Wert , des gewählten Indikators des Herzverhaltens anzeigt, j

und wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:

(Y) ein einstellbares Schiebersteuersystem zum Lokalisieren von j Daten von Interesse auf der Darstellung der Kathodenstrahl- j

röhre, j

(2) eine automatische Einrichtung zum Zugang zu den aufgespeicherten Daten von Interesse und zum Errechnen ausgewählter Indi- j

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zes des Herzverhaltens und

(3) eine automatische Vorrichtung zum Darstellen von diagnostischen Nachrichten zum Anzeigen der Werte der ausgewählten Indizes des Herzverhaltens.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen
wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Charakterisieren der
Blutdurchströmung durch das Herz,

Fig.1A ein vereinfachtes Blockschaltbild der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung der Vorrichtung zum Charakterisieren der Blutdurchströmung durch das Herz,

Fig.1B ein Blockschaltbild der Schiebersteuerung und der logischen Schaltung,

Jig. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Vorrichtung nach
dem Stand der Technik zum Charakterisieren der Blutdurchströmung durch das Herz,

Fig.3A eine typische Bildschirmdarstellung, die während der An- j wendung der bekannten Vorrichtung beim Beobachten der Änderungen des Volumens der linken Herzkammer erzielt wurde,,

Fig.3B eine typische Bildschirmdarstellung, die bei Anwendung der: bekannten Vorrichtung zum Messen der Gewebehintergrundak- j tivität erzielt wurde,

Fig. 4 eine typische Bildschirmdarstellung, die bei Verwendung I der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor-! richtung zum Charakterisieren der Blutdurchströmung durch } das Herz bei Beobachten von Änderungen im ©'Volumen der j linken Herzkammer erzielt wurde, j

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Fig. 5 eine typische Bildschirmdarstellung mit zusätzlichen errechneten Informationen,

Fig. 6 die Darstellung von Fig. 5 mit einem zusätzlichen Schieber,

Fig. 7 die Darstellung von Fig. 5 mit einer an die Kurve des linken Herzkammervolumens angelegten expandierten vertikalen ; Skala, j

Fig. 8 die Darstellung d eines alternativen Verfahrens unter Verwendung von Schiebern zum Charakterisieren der Blutdurch-

strömung durch das Herz,
Fig. 9 die Darstellung der Form eines Steuerpultes und

Fig.10 die Darstellung einer alternativen Ausführungsform zum Messen der Herzübergangszeit.

Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Vorrichtung
nach dem Stand der Technik. Die Vorrichtung enthält allgemein eine Probe 14 aus einem Bleikollimator, ein mit Thallium dotiertes
Natriumjodidkristall und einen eine Potovervielfach%erröhre ent- i haltenden Detektor, dessen Ausgangsspannung dem Kernstrahlungs- I verstärker und Zähler 18 zugeführt wird. Die Schaltung verstärkt,' selektiert und zählt die Kernstrahlungsereignisse mit dem ge- I wünschten Energiepegel. Die Ausgangsspannung des Kernstrahlungs- ^! Verstärkers und Zählers 18 führt zu der Speicherschaltung 900.
Diese & speichert kumulativ die Zählungen synchron zu dem Aus- j gangssignal des Verstärkers und QRS-Detektors 10 und in Zusammenhang mit den Einstellungen auf dem Steuerpult 290. Der Ausgang
der Speicherschaltung 900 ist an die Anzeigeeinrichtung 40 angeschlossen, auf der der Inhalt des Speichers sich wiederholend
über der Anzeige hin- und hergeführt wird.

Die bekannte Vorrichtung wird in der BE-PS 848 072 in den Einzel-j heiten beschrieben. Unter Verwendung dieser Vorrichtung in der
beschriebenen Weise lassen sich Daten in Form von Fotografien so

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erhalten, wie dies in den Figuren 3A und 3B gezeigt wird. Fig. 3A zeigt ein Strichdiagramm entsprechend den Änderungen des Volumens der linken Herzkammer über einem durchschnittlichen Herzzyklus. Fig. 3B zeigt ein Strichdiagramm entsprechend dem Gewebehintergrund.

Eine Schätzung der Ejektionsfraktion der linken Herzkammer, das heißt eines Parameters, der zur Charakterisierung der Blutdurchströmung durch das Herz im allgemeinen verwendet wird, läßt sich durch manuelles Ausmessen der fotografischen Daten erzielen. Die die Ejektionsfraktion (EF) darstellende Gleichung wird wie folgt geschrieben: \

j Ejektions-Fraktion EF =

diastolisches Endvolumen - systollsches Endvolumen diastolisches Endvolumen - Hintergrund

Das diastolische Endvolumen entspricht annähernd der durchschnittlichen Strichlänge der linken Spitze in Fig. 3A. Das systolische Endvolumen entspricht annähernd der durchschnittlichen Strichlän-, ge des Tales des Zeigerdiagramms in Fig. 3A. Der Hintergrund entspricht der durchschnittlichen Strichlänge von Fig. 3B. Die Stri-; ehe werden von der Unterkante der fotografischen Aufnahme gemes- ;

sen. Es leuchtet ein, daß sich diese Messungen nicht einfach i durchführen lassen. Die erzielten Werte werden in die obige Gleichung eingetragen und die sich ergebende Ejektionsfraktion aufge-i tragen. i

j Fig. 1A stellt ein vereinfachtes Blockschaltbild der erfindungs- i gemäßen Vorrichtung dar. Die Probe 14, der Kernstrahletungsver- j stärker und Zähler 18, der Verstärker und QRS-Detektor 10 und die Darstellungseinheit 40 sinoVwie dies weiter oben in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde. Der Ausgang des Kernstrahlungsver- j stärkers und Zählers 18 ist an einen Vielzweckcomputer 1000 angeschlossen. Dieser speichert zum Teil Zählungen in speziellen Speicherstellen synchron mit oder unabhängig vom Ausgangssignal des Verstärkers und QRS-Detektors 10 nach Maßgabe der Einstellung

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gen der Steuerungen 310. Der Vielzweckverstärker 1000 bewirkt
auch in Verbindung mit den Schiebersteuerungen und der logischen Schaltung 300, daß der auch manuell einstellbare Schieber zusammen mit anderen Daten auf der Darstellungseinrichtung 40 dargestellt wird. Der Computer 1000 errechnet und stellt auch bestimmte Parameter von Interesse als eine Funktion der Schieberstellung in Kombination mit Daten dar, die über den Kernstrahlungsverstärker und Zähler 18 und über den Verstärker und QRS-Detektor 10 zugeführt werden.

Bei Verwendung der Vorrichtung gemäß Fig. 1A, die in Flg. 1 in
größerem Detail gezeigt ist, und in Verbindung mit den hier offenbarten Verfahren lassen sich die in den Figuren 4, 5, 6 und 7 gezeigten Darstellungen erzielen, die die Blutdurchströmung durch das Herz auf der Grundlage eines durchschnittlichen Herzzyklus
charakterisieren. Eine alternative Ausführungsform der Erfindung führt zu Figur 8, bei der die Blutdurchströmung durch das Herz ; auf der Grundlage der individuellen HerzZyklen charakterisiert
wird. In einer noch anderen Ausführungsform läßt sich die Dar- ' stellung von Fig. 10 erzielen, bei der die Blutdurchströmung
durch das Herz auf der Grundlage der Übergangszeit charakterisiert wird.

Unter Bezug auf Fig. 1 und in Verbindung mit Fig. 9 wird nun eine verbesserte Vorrichtung gezeigt mit einer kollimierten Probe 14', die mit einer einstellbaren Versorgungsspannung von typischerweise 800 bis 1200 Volt Gleichspannung angetrieben wird, die ihrerseits mit der Verstärkungsregelung 240 eingestellt wird. Die kolllmierte Probe 14' besteht vorzugsweise aus einem mit Thallium , dotierten Natriumiodid (NaI(Tl)) Kristall mit einem Durchmesser \ von 50 mm und einer Stärke von 12 bis 25 mm, das an einen Foto- ^! vervielfacher-Detektor angeschlossen ist. Das Kristall sieht die ■ Nuklearstrahlung durch einen Kollimator vorzugsweise mit einer j sich verjüngenden Innenöffnung, die in Richtung auf die Strah- ι lungsquelle konvergiert.

Der Ausgang der kollimierten Probe 14¹ ist an den Kernstrahlung-; impulsverstärker 18· angeschlossen. Der Ausgang des Kernstrah-

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lungs-Impulsverstärkers 18· ist an einen Einkanalanalysator 20· angeschlossen. Die Schaltung des Einkanalanalysators 20· läßt sich mit einem Fensterwählschalter 250 auswählen und die ankommenden Datenimpulse werden nur mit einem unteren Spannungseefee— schwellwert oder sowohl mit einem oberen als auch mit einem unteren Spannungsschwellwert verglichen. Der Ausgang des Einkanalanalysators 20' ist an eine Ratenzählerschaltung 22* angeschlossen. Dieser beaufschlagt den Zähler 23' und ist auch an den Kernstrahlungsereignis-Zähler 330 angeschlossen. Der Ausgang des Kernstrahlungsereignis-Zählers 330 ist an einen Vielzweckcomputer 450 angeschlossen. Diese Verbindung geschieht über eine konventionelle Eingangs-Ausgangsschaltung 340. Diese kann zum Beispiel aus meh- , reren programmierbaren peripheren Trennflächen 8255 Einheiten der Intel Corporation bestehen.

Der Computer 450 läßt sich im einzelnen beschreiben als ein Computer mit einer arithmetischen logischen Einheit (ALU) 350 in Kombination mit Arbeitsregistern 360. Diese stellen eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) dar. Diese kann zum Beispiel aus einem Siliciumtor MOS Mikroprozessor 8080A der Intel Corporation bestehen. Ein Lesespeicher (ROM) 380, der zum Beispiel aus einem reprogrammierbaren Lesespeicher 1702A mit einem Siliziumtor MOS der Intel Corporation bestehen kann, wird mit den notwendigen Steuer- und Rechenalgorithmen programmiert. Ein Speicher mit willkürlichem Zugang (RAM) 370, der zum Beispiel aus einem Siliziumtor MOS Speicher 2102A mit willkürlichem Zugang der Intel Corporation be-i stehen kann, 1st ebenfalls vorgesehen und dient zur zeitweiligen ι Speicherung der im ALU 350 errechneten Daten und Werte. '

Der Eingang des Elektrokardiogramm-Isolationsverstärkers 10' ist in der konventionellen Weise mit dem Patienten verbunden. Diese j Verbindung erfolgt über das Schaltpult 230. Der Verstärkeraus- \ gang ist an einen konventionellen QRS-Detektor 12' und an einen konventionellen Analog-Digital-A/D-Wandler 320 angeschlossen. Der Analog-Digital-Wandler 320 kann zum Beispiel aus einer Analogvorrichtung Modell 7570 bestehen. Die Ausgänge des QRS-Detektors 12· und des Analog-Digital-Wandlers 320 sind über eine konventionelle I/0-Anordnung 340 an den Computer 450 angeschlossen. Die Schieber

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Steuerungen und die Logik 300 werden durch Verwendung von üblicher Hardware und Software Technik, die gemäß dem Stand der Technik ausgebildet ist, ergänzt. Die Schieber T1, T2 und T3 werden über die Steuerungen 200, 210 bzw. 220 betrieben. Die Schiebersteuerungen und die Logik 300 sind über die I/0-Anordnung 340 an den Computer 450 angeschlossen.

In Fig. 1B wird ein mehr ins einzelne gehendes Blockschaltbild der bevorzugten Ausführungsform der Schiebersteuerungen und der ' Logik 300 gezeigt. Die Schiebersteuerschalter 910 bestehen aus mindestens den Steuerungen 200, 210 und 220, wie sie in Fig. 9 gezeigt werden, und die an eine konventionelle Schaltung und eine logische Torschaltung in der Schaltlogik 920 angeschlossen sind, j Die Schaltlogik 920 steht mit einer Zählschaltung 930 in Verbin- Ϊ dung und steuert einen mit einer der Schiebersteuerschalter ver- ' bundenen Zähler abhängig von der gewünschten Schieberbewegung ; nach oben oder unten. Der Ausgang des Zählers ist über die Sig- ! nalleitung 955 mit der I/0-Anordnung 340 verbunden. In Fig. 1B j und auch in anderen Figuren kann die Signalleitung 955 für eine Vielzahl von parallelen Signalleitungen stehen, die aus Gründen der Klarheit nicht gezeigt sind. Die Signalleitung 955 steht auch mit einer Vergleichsstufe 940 in Verbindung. Diese vergleicht das auf der Signalleitung 955 stehende Signal mit der Ausgangsspannung des Linien/Punktzählers 950. Dieser wird durch Signale von der Zeitsteuerung 400 gesteuert, die Linien oder Punkte darstellt* Jedesmal, wenn die Eingaben zur Vergleichsstufe 940 zusammenfal- j len, bewirken die zu der Zeit- und Steuerschaltung 400 gegebenen j Ausgangssignale, daß ein Teil eines geeigneten Schiebers auf der I Darstellungseinrichtung 40' erzeugt wird. J

Die Zeit- und Steuerschaltung 400 führt über die Signalleitung ! 980 geeignete Synchronisationsimpulse zu den Ablenkschaltungen 44* Diese beaufschlagen die Ablenkspulen einer konventionellen Raster-f Darstellungseinrichtung 40'. Die Steuerschaltung 400 gibt über die Signalleitung 990 geeignete Videosignale an die Darstellungseinrichtung 40· ab und ist auch an den Darstellungsspeicher 390 angeschlossen, der zum Beispiel ein von der American Micro Devices hergestellter Speicher AM9130ADC mit willkürlichem Zugriff

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sein kann. Der Darstellungsspeicher 390 ist an die Adressenleitung 960 und die Datenleitung 970 angeschlossen, über die er mit dem Computer 450 in Verbindung steht. Zum Erzeugen von Punktmustern und alphanumerischen Zeichen auf einer Rasterartigen Darstellung verwendet die Schaltung 400 bekannte Techniken.

Die Darstellungs-Steuerschaltung 400 besteht aus einer konventionellen TTL- und Schottky-TTL-Logik in Verbindung mit einem Zeichengenerator, zum Beispiel Signetics 2513. Die Schaltung ist so ausgebildet, daß sie den Inhalt des Darstellungsspeichers 390 mit geeigneten Zeitsteuersignalen ausliest und den Inhalt diese:} Speichers auf die Darstellungseinrichtung 40' und die Ablenkschaltungen 44' gibt. Hierzu werden in einer konventionellen Weise SYNC-(Synchronisations-)Signale 980 und Videosignale 990 erzeugt. Die Ablenkschaltungen 44^f und die Darstellungseinrichtung 40' können zum Beispiel ein Ball Brothers CRT Modell TV-9W sein.

Wenn dem Patienten nun zuvor eine geeignete radioaktive Blutmenge injiziert wurde, zum Beispiel das Humanserum Albumin Technetium-99m, und bei Anschluß der Vorrichtung an den Patienten und mit ; einer in der Nähe des Körpers angeordneten kollimierten Probe ·. 14', wie dies weiter oben erläutert wurde, kann nun eine Messung der Funktion der linken Herzkammer vorgenommen werden. Bei Umlegen des Leistungsschalters 180 werden die in der Vorrichtung ent-· haltenen Schaltkreise aktiviert. Wenn sich die kollimierte Probe 14' nun in einer zum Messen der Hintergrundradioaktivität des Ge-' webes geeigneten Lage befindet, kann der Hintergrundschalter 170 , umgelegt werden und bewirkt, daß der Computer 450 die Impulse ansammelt, die den mit der kollimierten Probe 14' beobachteten Kernstrahlungsereignissen entsprechen. Die Gammastrahlung, die durch nukleare Disintegrationsereignisse im Gewebe verursaht werden, wird über den Kollimator der Probe 4θΜ4' gesammelt und bewirkt, daß das NaI(EL) Kristall fluoresziert. Die Fluoreszenz wird mit dem Fotovervielfacher beobachtet. An dessen Ausgang werden entsprechend Stromimpulse erzeugt. Diese Stromimpulse werden verstärkt und mit dem Kernstrahlungs-Impulsverstärker 18' in Span- ; nungsimpulse umgewandelt. Diese werden dem Einkanalanalysator 20^f! zugeleitet. Der Einkanalanalysator 20' vergleicht diese Spannungs-

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impulse mit der zuvor eingegebenen niedrigen und hohen Spannungsschwelle. Spannungsimpulse, die den niedrigen, aber nicht den hohen Spannungsschwellwert übersteigen, werden als gültige Gammastrahlung angesehen und bewirken, daß am Ausgang des Einkanalanalysators 20' digitale Impulse entstehen. Diese digitalen Impulse werden mit dem Kernstrahlungsereigniszähler 330 gezählt und auch in eine geeignete Ausgangsspannung umgewandelt, die dem Ratenzähler 23' über die Schaltung 22' zugeführt wird.

Bei Umlegen des Hintergrundschalters 170 überträgt der Computer 450 auch Zählungen vom Kernstrahlungsereigniszähler 330 und speichert sie gemäß einem in dem ROM 380 programmierten Algorithmus in dem RAM 370. Die hier gezeigten Algorithmen basieren auf den Instruktionen des als Computer 450 verwendeten Mikroprozessors und können von Fachleuten auf dem Gebiet der Programmierung von Mikroprozessoren ohne weiteres abgelesen werden. Der Algorithmus kann zur Folge haben, daß Zählungen bis zu einer vorgegebenen Grenze, zum Beispiel 50.000 Zählungen, oder für eine vorgegebene Zeit, zum Beispiel dreißig Sekunden, gespeichert werden. Am Ende dieser Zeitspanne bewirkt der Computer 450, daß eine für don Ορβ-< rator bestimmte Nachricht auf der Darstellungseinrichtung 40' dargestellt wird und dieser über die Adressenschiene 960, die Datenschiene 970, den Darstellungsspeicher 390 und die Steuer- i schaltung 400 zugeführt wird und die Beendigung der Hintergrundmessung anzeigt. Die Hintergrundrate kann nun auch in Zählungen pro Sekunde angezeigt werden.

Wenn sich die kollimierte Probe nun in ihrer Lage über der linken Herzkammer befindet, wird mit den Schaltern 190 ein Aufzeichnungsintervall, zum Beispiel -el, 2, 4 oder 8 Minuten, ausgewählt. Bei Betätigen des Startschalters 120 wird der Computer 450 nun Daten '. synchron zu dem Elektrodiagramm-Slgnal des Herzens aufsammeln. Dieses Elektrodiagramm-Signal wird verstärkt und das äußere Muskelgeräusch wird mit dem Elektrodiagramm-Isolationsverstärker 10· gefiltert. Das Ausgangssignal dieses Verstärkers 10' gelangt zu dem A/D-Wandler 320. Dieser erzeugt ein geeignetes digitalea Signal und leitet dieses auch dem QRS-Detektor 12' zu. Bei Erfas-j· sen d©s R-S-Abschnittes des Elektrokardiogramms erzeugt dieser j

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einen Synchronisationsimpuls.

Bei Auftreten des Synchronisationsimpulses überträgt der Computer 450 nach Maßgabe des im ROM 380 programmierten Algorithmus Zählungen vom Kernstrahlungs-Ereigniszähler 330 zum RAM 370 und zwar unter Verwendung einer bestimmten Speicherstelle für jedes der zahlreichen kurzen Zählintervalle. Die horizontale Zeitachse der Darstellung auf der Kathodenstrahlröhre entspricht der weiter oben bestimmten Anzahl der Zählintervalle. Das Zählintervall kann zum Beispiel bei 10 ms liegen und die Anzahl dieser Unterintervalle wird zweckmäßig mit 256 gewählt. Der nächste Synchronisationsimpuls vom QRS-Detektor 12' kann abhängig von der Herzfrequenz vor oder nach dem Durchlauf der 256 Intervalle auftreten. Nach dem nächsten Synchronisationsimpuls werden Zählungen vom Kernstrahlungs-Ereigniszähler 330 für ein vorgegebenes Zählintervall den Zählungen hinzugefügt, die zuvor für ein entsprechendes Zählintervall in dem RAM 370 gespeichert worden waren. Die Aufspeicherung der Zählungen wird bis zur Beendigung des gewählten Aufzeichnungsintervalles fortgesetzt.

Während und nach dem ausgewählten Aufzeichnungsintervall steht der Computer 450 nach Maßgabe eines im ROM 380 programmierten Algorithmus über die Adressenschiene 960 und die Datenschiene 970 mit dem Darstellungsspeicher 390 in Verbindung und leitet diesem ein gewünschtes Punktmuster zu. Dieses ist bei Darstellung auf der Darstellungseinrichtung 40' über die Zeitsteuerschaltung 400 | der Darstellung von Fig. 4 ähnlich. B Nach Beendigung des Auf- \ zeichnungsintervalles wird der Inhalt des Darstellungsspeichers ; 390 weiter auf der Darstellungseinrichtung 40' dargestellt. '

In Flg. 4 zeigt die Kurve 500 nun das über zwei Herzzyklen ver- ■ änderliche Volumen der linken Herzkammer an. Durch Aufspeichern ' der Daten über zwei Herzzyklen statt nur über einem Herzzyklus wird die Wahrscheinlichkeit, daß wichtige Informationen aufgrund einer Ungleichförmigkeit des Herzzyklus verlorengeht, auf ein ; Minimum herabgesetzt. Die Kurve besteht aus Punkten. Diese stellen die Zählungen dar, die während jedes 10 ms anhaltenden Zähl- _; intervalles aufgespeichert werden. Diese Punkte sind den Spitzen

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der in Fig. 3A gezeigten Striche äquivalent. Dabei werden bekannte Einrichtungen verwendet. Die Kurve 510 stellt eine Annäherung an das Elektrokardiogramm des Patienten dar. Die Daten für die Kurve 510 werden über den A/D-Wandler 320 und über die I/O-Anordnung 340 dem Computer 450 zugeführt. Die Flächen 520, 530, 540 und 550 der Kurve 510 stellen Abschnitte des Elektrokardiogramms dar, die im allgemeinen als Q-Welle, R-Welle, S-Welle bzw. T-Welle bekannt sind. Aufgrund der Darstellung von zwei durchschnittlichen Herzzyklen werden die Q-, R-, S- und T-Welle zweimal gezeigt. Die horizontale Linie 560 stellt den Petel der zuvor gemessenen Gewebe-Hintergrundaktivität dar und wird mit einem im ROM 380 programmierten Algorithmus in einer zweckmäßigen Proportion zu der Kurve 500 dargestellt. Die vertikalen Linien 570 und 580 stellen Schieber dar. Diese können zum Beispiel durch Betätigung der Steuerungen 210 bzw. 220 in beiden Richtungen horizontal über die Darstellung hin- und herbewegt werden. Der alphanumerische Ausdruck 590 stellt die bruchteilsmäßige Veränderung zwischen dem Schnittpunkt des Schiebers 580 mit der Kurve 500 und dem Schnittpunkt des Schiebers 570 mit der Kurve 500 dar. Sie wird als Prozentsatz des Abstandes zwischen dem Schnittpunkt des Schiebers ^; 570 mit der Kurve 500 und dem Schnittpunkt des Schiebers 570 mit der Linie 560 ausgedrückt. Dieser Ausdruck ist nach Maßgabe eines im ROM 380 gespeicherten Algorithmus durch den Computer 450 er- , rechnet. Daten für diese Darstellungskurve 500 sind zuvor im RAM j 3β 370 gespeichert worden. Die Stellungen der Schieber 570 und ^! 580 in bezug auf die 256 Intervalle werden dem Computer 450 über j die I/O-Anordnung 340 und die Signallleitung 955 von der Läufer- | steuerung und der logischen Schaltung 300 zugeführt. !

Bei dem Verfahren zum Erzielen einer Schätzung der Ejektionsfrak-! tion der linken Herzkammer wird der Schieber 570 unter Verwendung der Steuerung 210 horizontal verschoben, bis er die am weitesten j links liegende Q-Welle der Kurve 510 schneidet. Der Schieber 580 wird unter Verwendung der Steuerung 220 horizontal verschoben, bis er ungefähr die T-Welle 550 in deren Mitte schneidet. Dies sind im allgemeinen geeignete Punkte zum Bestimmen der Ejektionsfraktion. Für verschiedene pathologische Bedingungen kann das M m >

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medizinische Urteil jedoch auch zu anderen geeigneten Stellungen gelangen. Die Schnittpunkte der Schieber 570 und 580 mit der Kurve 500 zeigen nun das Ende des diastolischen Volumens (EDV) und das Ende des systolischen Volumens (ESV) an* Der Computer 450 errechnet nun unmittelbar die bruchteilsmäßige Änderung 590 (FC) entsprechend der Ejektionsfraktion (EF) nach Maßgabe des Algorithmus:

FC « EF ^EDV - ^ESV

EDV - Hintergrund
und stellt diese dar.

Zum Verbessern der statistischen Genauigkeit der «■ Errechnung des Ausdruckes 590 kann der Algorithmus so entwickelt werden, daß er die Zählungen der Intervalle an den Schnittpunkten von zum Beispiel den Schiebern 570 und 580 mit der Kurve 500 auf einen Durchschnittswert bringt, wobei die Zahl der Intervalle zweckmäßig mit 5 ausgewählt wird.

Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 5 gezeigt. Hier werden andere alphanumerische Ausdrücke , die sich zur weiteren Charakterisierung der Blutdurchströmung durch das Herz eignen, vom Computer 450 errechnet und dargestellt. Eine noch andere alternative Ausführungsform wird in Fig. 6 ge- _; zeigt. Hier wird ein dritter Schieber 565, der durch die Steue- ■

rung 200 betätigt wird, gezeigt. Unter Bezug auf die Figuren 5 j und 6 sei nun gesagt, daß zum Beispiel die folgenden Gleichungen ■ dargestellt werden können: ί

Ausdruck 600, Änderungsgeschwindigkeit (RC) der Kurve 500 j

RC - i

Zählungen am 570-Schnittpunkt minus Zählungen am 580-Schnittpunkt Zeit zwischen 570 und 580 j

ausgedrückt in Zählungen pro Sekunde. I

Ausdruck 610, Impulsrate (PR) gleich der Anzahl der R-Wellen des Patienten pro Minute.

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Ausdruck 620, Vertikalskala (V) gleich der maximalen Anzahl der Zählungen für ein 10 ms Intervall der Kurve 500, ausgedrückt in Zählungen.

Ausdruck 640, Gesamtänderung (TC) der Kurve 500. TC - Zählungen am 570 Schnittpunkt - Zählungen am 580 Schnittpunkt, ausgedrückt in Zählungen.

Ausdruck 630, Zeiteinstellung T₁ des Schiebers 565, bezogen auf die Vertikalachse, ausgedrückt in Sekunden.

Ausdruck 650, Zeiteinstellung T₂ des Schiebers 570, bezogen auf die Vertikalachse, in Sekunden.

Ausdruck 700, Zeiteinstellung T, des Schiebers 580, bezogen auf die Vertikalachse, in Sekunden.

Ausdruck 660, Zeitdifferenz T₂ - T₁ zwischen den Schiebern 570 und 565, in Sekunden.

Ausdruck 670, Zeitdifferenz T, - T₂ zwischen den Schiebern 580 und 570, in Sekunden.

Ausdruck 680, Verhältnis des Ausdruckes 660 zum Ausdruck 670.

Ausdruck 690, Aufzeichnungsintervall ausgewählt unter Verwen- | dung der Schalter 190. '■

Die obigen Ausdrücke können entweder allein oder in Kombination verwendet werden, um damit die Änderungsgeschwindigkeiten der ausgewählten Abschnitte der Kurve 500 oder die Häufigkeiten des Auftretens der ausgewählten Merkmale der Kurve 500 bezogen auf die Länge des Herzzyklus zu erzielen.

Eine weitere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 7 gezeigt. Hier wird die Kurve 500 in der Ver- ' tikalen gedehnt. Dies geschieht durch Verschieben der Linie 560 j nach unten bis zum Zusammenfallen mit der horizontalen Achse und ι

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durch proportionales Verschieben der Kurve der Punkte 500, die zuvor oberhalb der Linie 560 lagen, nach unten. Dies ermöglicht eine noch klarere Identifizierung der Merkmale der Kurve 500. Fig. 7 läßt sich durch Betätigen des Betriebsartenschalters 140 erzeugen. Dieser steht über die I/O-Anordnung 340 mit dem Computer 450 in Verbindung und bewirkt, daß sich das dargestellte Punktmuster gemäß einem im ROM 580 programmierten Algorithmus verändert.

Eine weitere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 8 gezeigt. Hier wird die Blutdurchströmung durch das Herz für die einzelnen Herzschläge charakterisiert im Gegensatz zu den angesammelten Zählungen zur Konstruktion eines durchschnittlichen Herzzyklus. Bei bestimmten Herzfehlern kann die Blutdurchströmung von Schlag zu Schlag veränderlich sein und die vorliegende Erfindung ermöglicht die Schätzung der Ejektionsfraktionen der linken Herzkammer für ausgewählte Herzschläge. Dies er-t folgt durch Verwendung der horizontalen Schieber. i

Unter Bezug auf Fig. 8 wird nun das Verfahren zum Abschätzen der Ejektionsfraktionen der linken Herzkammer für die einzelnen Herzschläge erläutert. Der Suchschalter 150 wird betätigt. Über eine nicht gezeigte Verbindung teilt dann die Schiebersteuerung und die logische Schaltung 300 dem Computer 450 die Stellungen der Schieber 57O¹ und 580' gegenüber der Vertikalskala von Fig. 8 mit. Bei Betätigen des Suchschalters 150 überträgt der Computer 450 [ weiter Zählungen vom Kernstrahlungs-Ereigniszähler 330 zum RAM i 370, wie dies zuvor beschrieben wurde. Es werden jedoch längere '' Zählintervalle, zum Beispiel 50 ms, verwendet, wobei die gesamte Zahl der Unterintervalle bei 256 verbleibt. Auf diese Weise wird die Kurve 500' so dargestellt, daß sie mehrere einzelne Herzzyklen bei ihrem Auftreten zeigt. Die Anzahl der Eyklen hängt dabei von der Herzschlagfrequenz des Patienten ab. Die Kurve 500' läßt sich dann auf der Darstellung nachfahren, ohne daß hierzu eine Synchronisation mit dem Elektrokardiogramm benötigt wird. Diese Ausfüh- , rungsform eignet sich daher zur Verwendung der Vorrichtung und des Verfahrens zum Ausführen von Studien an Patienten, bei denen zusätzliche Muskelgeräusche eine Synchronisation schwierig machen. Die Kurve 500' wird auf der Darstellung nachgefahren, bis das ,

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letzte Zählintervall vollständig ist. Anschließend wird die Kurve 500' gelöscht und eine neue Aufzeichnung beginnt an oder in der Nähe der Vertikalachse. Das Aufzeichnen und Nachfahren der Kurve 500" kann solange wie erwünscht fortgesetzt werden. Bei Betätigen des Stoppschalters 130 wird das Nachfahren der Kurve 500· ahne Löschen der Darstellung unterbrochen.

Während des Nachfahrens der Kurve 500' oder nach der Unterbrechung können die Schieber 570' und 580^! unter Verwendung der Steuerung 510 bzw. 220 eingestellt werden, so daß sie die Spitze und das Tal der ausgewählten Herzzyklen oder auch mehrere gleichzeitig schneiden. Sofort errechnet der Computer 450 nach Maßgabe des zuvor beschriebenen Algorithmus den Ausdruck 590¹, der eine ; Schätzung der Ejektionsfraktion darstellt.

Das Verfahren nach Fig. 8 läßt sich auch zur Unterstützung in der Einstellung der kollimierten Probe 14' verwenden. Hierzu beobachtet der Benutzer Änderungen in der Lage und der Amplitude der Kurve 500', während er die Probe 14' in der Nähe der linken Herzkammer manipuliert. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung läßt sich der Computer.450 zum Errechnen und Darstellen von Parametern auf einer Schlag-für-Schlag-Basis verwenden oder unter Verwendung einer bei mehreren Herzschlägen erreichten Datenkombination. Diese erleichtern dem Benutzer das Feststellen der opti- j malen Lage zum Messen der Aktivität der linken Herzkammer oder I zum Messen der Aktivität des Gewebehintergrundes. Empirische Da- , ten haben zum Beispiel gezeigt, daß eine geeignete Stellung zum , Messen der Aktivität des Gewebehintergrundes dort vorliegt, wo die gemessene Zählfrequenz niedrig liegt und keinerlei Synchronisation mit dem Herzschlag aufweist. Ein Algorithmus, der das Ausmaß der Synchronisation der Daten mit der Herzfrequenz als eine Funktion jedes Herzschlages errechnen und darstellen würde, würde damit den Benutzer dazu führen, die Probe optimal anzuordnen. Dies kann in numerischer Form oder auch als grafische Darstellung erfolgen. Ähnlich läßt sich auch ein Algorithmus entwickeln, der : dem Benutzer eine numerische oder grafische Darstellung errechnet und zeigt, die diesen in die Lage versetzt, die Probe 14* in der Nähe der linken Herzkammer optimal en_zuordnen. Die Kurve 500

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kann auch automatisch zu der Vertikalachse ins Verhältnis gesetzt werden und die Vertikalskala 620* läßt sich vom Computer 450 errechnen und darstellen. Alternativ lassen sich die Vertikalskalen auch über nicht gezeigte Schalter vom Steuerpult ei» 100 manuell auswählen.

In einer anderen Ausführungsform läßt sich der Computer 450 auch dazu verewenden, aufeinanderfolgende Herzschlagintervalle gleichzeitig mit oder unabhängig von Kernstrahlungsereignisdaten zu messen und im RAM 370 zu speichern. Der Computer 450 errechnet dann eine numerische oder grafische Darstellung der statistischen Verteilung der gemessenen Intervalle um irgendeinen Mittelwert und stellt dieses dar.

Unter Bezug auf die Figuren 4, 5, 6, 7 und 8 sei nun ausgeführt, daß es für den Benutzer der Vorrichtung häufig zweckmäßig ist, die Hintergrundradioaktivität des Gewebes nach Abschluß der Messungen an der linken Herzkammer zu messen und zu speichern. Hierzu wird der ROM 380 so programmiert, daß er auf eine Folge von Operationen der Steuerungen am Schaltpult anspricht und dann eine Messung und Speicherung des Gewebehintergrundes zuläßt, ohne daß dp.bei Daten bezüglich der linken Herzkammer verloren gehen, und neue Hintergrunddaten werden in die dargestellten Kurven und Ausdrücke eingegeben.

Eine alternative Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 10 gezeigt. Hier wird die injizierte Menge der radioaktiven Lösung gemessen und dargestellt, während sie durch die Herzkammern durchtritt, und die Zeit'des Durchganges zwischen der rechten und der linken Herzkammer, die allgemein als Übergangszeit bekannt ist, . wird mit den Schiebern 565^f * und 570'' gemessen. Bei diesem Meß- ' verfahren wird die Orientierung und die Lage des Herzens , vom Arzt durch konventionelles Abhorchen und Abtasten bestimmt, ι Die Probe 14· wird dann so aufgesetzt, daß sowohl die rechte als \ auch die linke Herzkammer im Blickfeld des Kollimators liegen. ; Im Augenblick der Injektion der radioaktiven Lösung in den Pa- i tienten wird der erste Übergangsschalter 160 betätigt und der ;

Computer 450 vergleicht dann die Zählungen in dem Kernstrahlungs-

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ereigniszähler 330 mit einem vorgegebenen Wert, zum Beispiel 4000 Zählungen. Bei Erreichen dieses Wertes wird angezeigt, daß sich die injizierte Menge dem Herzen nähert. Ohne Darstellung beginnt dann der Computer 450 die übertragung der Zählungen vom Kernstrahlungsereigniszähler 330 zum RAM 370, wie dies zuvor beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß die Zählintervalle zum Beispiel 100 ms betragen. Die Gesamtzeit verbleibt bei 256. Nachdem genügend Zeit, zum Beispiel 12 Sekunden, vergangen sind, damit die injizierte Menge durch beide Herzkammern durchtreten kann, wird die Kurve 500" automatisch zu der Vertikalachse ins Verhältnis gesetzt und dargestellt. Der Computer 450 setzt die Ansammlung der Zähldaten bis zum Erreichen von 256 Zählintervallen fort und hält dann an. Der Schieber 565'' wird dann auf die erste Spitze der Kurve 50O¹¹ und der Schieber 57O¹¹ wird auf die zweite Spitze dieser Kurve 500^f' zentriert. Hierzu werden die Steuerungen 200 bzw. 210 verwendet. Gemäß der obigen Beschreibung wird der Ausdruck 660'' dann sofort von dem Computer 450 errechnet und dargestellt. Dieser Ausdruck ist eine Schätzung für die Übergangszeit dea Herzens. Andere darstellbare Ausdrücke sind die Schieberzeitau^drükke 630", 650", 700", die Vertikalskala 620" und die Verzögerungszeit 710". Diese entspricht dem Intervall zwischen der Betätigung des ersten Ubergangsschaltas 160 und demjenigen Zeitpunkt, an dem eine Zählschwelle vom Kernstrahlungsereignisz.ihler '^: 330 überschritten wird. Der Schieber 580'· braucht nicht verwen- j det zu werden. ;

Weitere Ausführungsformen der Vorrichtung und des Verfahrens sind' möglich, einschließlich der Verwendung einer konventionellen medizinischen Kernstrahlungs-Szintillationskamera anstelle der Probe 14'. Die Vorrichtung und das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung lassen sich auch zur Charakterisierung der Blutdurch- : strömung durch wichtige Arterien oder andere Organe, wie zum Bei-j spiel das Gehirn oder die Nieren, verwenden. Eine noch andere ; Ausführungsform kann die Verwendung konventioneller digitaler ! Drehschalter auf dem Steuerpult einschließen. Mit diesen wird zum Beispiel die Konzentration des radioaktiven Isotops im Blut , eingegeben, um damit unter Verwendung des Computers 450 die tat- ', sächlichen Blutvolumina zu errechnen und anzuzeigen. In einer

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noch anderen Ausführungsform lassen sich zum Beispiel unregelmäßige Herzschlagintervalle überwachen. Zum Beispiel wird der Prozentsatz der Herzschlagintervalle, die kürzer oder langer als der Durchschnitt sind, errechnet und angezeigt. Die dargestellten Figuren lassen sich weiter auf jeder Kopiereinrichtung mit einem Videoeingang darstellen. Hierzu werden die der Darstellungseinrichtung 40' zugeführten Signale einer solchen Vorrichtung,zum Beispiel einem Tektronix 4632, zugeführt.

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L e e r s e i t e

Claims

\^-5tf Köln, den 23. November 1978 vA. Anmelderin: Bios Inc. 503 Grasslands Road Valhalla, New York, U.S.A. Mein Zeichen: B 156/1 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Charakterisieren der Blutdurchströmung durch ein Herz, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

(a) Einführen einer radioaktiven Blutmenge in die Blutbohn eines Patienten,

(b)'Ableiten eines Synchronisationssignales aus dem Elektrokardiogramm des Patienten,

(c) Aufteilen des Herzzyklus des Patienten in mehrere zeitliche Unterintervalle,

(d) Aufstellen eines Kernstrahlungsdetektors in der Nähe der Brustwand des Patienten in der Nachbarschaft des Herzens, wobei das irgendein Teil des Herzens einschließende Bildfeld des Kernstrahlungsdetektors in bezug auf die Anzeige . von Zählungen, die die Hintergrundaktivität des Gewebes angeben, auf ein Minimum herabgesetzt wird,

(e) Speichern der Anzahl der Gewebe-Hintergrundzählungen an ',

einer besonderen Speicherstelle, j

(f) Aufnahme der Gewebehintergrundzählungen während einer vorgegebenen Zeitspanne,

(g) kumulatives Addieren und Speichern der Gewebehingtergrundzählungen, j

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(h) Aufsetzen des Kernstrahlungsdetektors auf einem vorgegebenen Gebiet der Brust des Patienten zur Aufnahme von Herzzählungen,

(i) Synchronisation der Aufnahme der Herzzählungen mit dem Elektrokardiogramm d?s Patienten,

(j) Speichern der Anzahl der Herzzählungen an einer besonderen. Speicherstelle entsprechend jedem zeitlichen Unterintervall des Herzzyklus des Patienten,

(k) Aufnahme von Herzzählungen während einer vorgegebenen Zeitspanne,

(1) kumulatives Addieren und Speichern der während entsprechender Unterintervalle aufeinanderfolgender Herzzyklen auftretenden Herzzählungen und

(m) pProgrammieren von elektronischen Signalverarbeitungseinrichtungen auf den Zugang ziygespeicherten angesammelten Gewebehintergrundzählungen und gespeicherten angesammelten Herzzählungen, wobei auf der Grundlage dieser Zählungen Messungen durchgeführt und eine diagnostische Nachricht dargestellt wird, die den Wert eines ausgewählten Indikators des Herzverhaltens anzeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren zusätzlichen Schritte:

Darstellen des Inhaltes der die Herzzählungen enthaltenden Speicherstellen und

Aufsetzen eines verstellbaren Schiebersystems zum Lokalisieren von Daten von Interesse.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt der Speicherstelle, die die aufgesammelten Gewebehintergrundzählungen enthält, dargestellt wird, daß die Stellung

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des Kernstrahlungsdetektors zum Anzeigen der Zählungen, die die Gewebehintergrundaktivität darstellen, dadurch bestimmt wird, daß die dargestellten Gewebehintergrundzählungen gemessen und beobachtet werden, bis ein Gebiet lokalisiert ist, in dem die Zählfrequenz niedrig liegt und die Periodizität des dargestellten Signales auf einem Minimum liegt, und daß die Stellung des Kernstrahlungdetektors zum Anzeigen der Zählungen, die die Herzaktivität darstellen, dadurch bestimmt wird, daß die dargestellten Herzzählungen gemessen und beobachtet werden, bis ein Gebiet lokalisiert ist, in dem die Zählrate der diastolischen Spitze hoch und die Differenz zwischen der Diastole und der Systole ein Maximum ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektion der Herzzählungen mit den abwechselnd aufeinanderfolgenden Zyklen des Elektrokardiogramms des Patienten synchronisiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Bestimmen der Lage des Kernstrahlungsdetektors in bezug auf vorgegebene Zählbedingungen bezüglich des Gewebehintergrundes und der Herzaktivität durch Zuführen von Signalen aus dem Kernstrahlungsdetektor zu einer programmierten elektronischen Signalverarbeitungseinrichtung, j die diese Signale empfängt und speichert, und ;

Ableiten einer Nachricht aus dieser programmierten elek- i tronischen Signalverarbeitungseinrichtung, die die Lage ;

des Kernstrahlungsdetektors in bezug auf die vorgegebe- ! nen Bedingungen anzeigt. ;

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachricht eine bildliche Darstellung ist, die den Wert von ' mindestens einem Indikator des Herzverhaltens anzeigt. !

7. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die folgenden

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weiteren Schritte:

Erzeugen einer Darstellung, die die gespeicherten, den
Herzzählungen entsprechenden Signale darstellt, und

Einstellen eines verstellbaren Schiebersystems zum Lokalisieren von Daten von Interesse in dieser Darstellung.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die-Herzzählungen die Aktivität der linken Herzkammer darstellen.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

(a) Einführen einer radioaktiven Blutmenge in die Blutbahn ei-, nes Patienten,

(b) Unterteilen der horizontalen Zeitachse des Bildschirmes
einer Kathodenstrahlröhre in eine vorgegebene Anzahl von
zeitlichen Unterintervallen,

(c) Aufsetzen des Nukleardetektors über den Gebieten der linken und der rechten Herzkammer auf der Brust des Patienten zum Erfassen von Zählungen, die die Herzkammeraktivität j darstellen, '

(d) Beginn der Speicherung o beobachteter Zählungen, nachdem eine vorgegebene Anzahl von Zählungen erreiht; worden ist, ;

(e) Speichern der beobachteten Zählungen in getrennten Spei- i cherstellen, die jedem zeitlichen Unterintervall entsprechen,

(f) Darstellen des Inhaltes der Speicherstellen, die die beobr

I achteten Zählungen enthalten, ^;

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(g) Aufsetzen eines verstellbaren Schiebersystems zum Lokalisieren von Daten von Interesse und

(h) Programmieren von elektronischen Signalverarbeitungseinrichtungen zum Zugang zu den gespeicherten Zählungen, worauf Messungen durchgeführt und eine diagnostische Nachricht angezeigt wird, die den Wert eines ausgewerteten Indikators des Herzverhaltens anzeigt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

(a) Einführen einer radioaktiven Blutmenge in die Blutbahn eines Patienten,

(b) Aufteilen der horizontalen Zeitachse des Schirmes einer Kathodenstrahlröhre in eine vorgegebene Anzahl von zeitlichen Unterintervallen,

(c) Aufsetzen eines Kernstrahlungsdetektors in der Nähe der Brustwand des Patienten in der Nachbarschaft des Herzens, wo das Bildfeld des Nukleardetektors, das Herzteile einschließt, für die Anzeige von Zählungen bezüglich der Gewebehintergrundaktivität auf ein Minimum herabgesetzt wird,

(d) Speichern der Anzahl der Gewebehintergrundzählungen in einer getrennten Speicherstelle,

(e) Aufnahme von Gewebehintergrundzählungen für eine vorgegebene Zeitspanne,

(f) kumulateives Addieren und Speichern der Gewebehintergrundzählungen, die während der vorgegebenen Zeitdauer auftreten,

(g) Darstellen des Inhaltes der Speicherstelle, die die akkumulierten Gewebehintergrundzählungen enthält,

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(h) Aufsetzen des Kernstrahlungsdetektors über dem Gebiet der linken Herzkammer der Brust des Patienten zum Erfassen von Zählungen, die für die Aktivität der linken Herzkammer repräsentativ sind,

(i) Speichern der beobachteten Zählungen bezüglich der linken Herzkammer an getrennten Speicherstellen, die jeder zeitlichen Unterteilung entsprechen, bis eine vorgegebene Anzahl von Untergruppen erreicht ist,

(j) Darstellen des Inhaltes der Speicherstellen, die die gespeicherten Zählungen bezüglich der linken Herzkammer enthalten,

(k) Löschen des dargestellten Inhaltes der getrennten Speicherstellen der linken Herzkammer, die jeder zeitlichen Unterteilung entsprechen,

(1) Aufeinanderfolgendes Speichern, Darstellen und Löschen der Zählungen bezüglich der linken Herzkammer für eine vorgegebene Zeitdauer,

(m) Beenden der Speicher- und Löschvorgänge bezüglich der Zählungen der linken Herzkammer nach einer vorgegebenen Zeitspanne ,

(n) Aufsetzen eines verstellbaren Schiebersystems zum Lokali- ■ sieren von Daten von Interesse und

(o) Programmieren von elektronischen Signalverarbeitungseinrichtungen für einen Zugang zu den gespeicherten akkumulierten Gewebehintergrundzählungen und den gespeicherten Zählungen bezüglich der linken Herzkammer, worauf Messungen durchgeführt und eine diagnostische Nachricht, die den Wert eines ausgewählten Indikators des Herzverhaltens anzeigt, dargestellt wird.

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11. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

(a) ein Kernstrahlungsdetektor, der auf eine in die Blutbahn eines Patienten eingeführte radioaktive Blutspur anspricht,

(b) eine Einrichtung zum Synchronisieren der Aufnahme von Kernstrahlnngsdaten, die aus verschiedenen Gebieten der Brust des Patienten empfangen werden, mit dem Elektrokardiogramm des Patienten,

(c) eine Einrichtung zum Synchronisieren der auf der horizontalen Achse des Bildschirmes einer Kathodenstrahlröhre erscheinenden Daten mit dem Elektrokardiogramm des Patienten,

(d) eine Einrichtung zum Darstellen des Herzzyklus des Patienten auf einer horizontalen Zeitachse, die in eine vorgegebene Anzahl von zeitlichen Unterintervallen unterteilt ist,

(e) eine Einrichtung zur Aufnahme und zum Akkumulieren von Kernstrahlungsdaten bezüglich des Gewebehintergrundes für eine vorgegebene Zeitdauer,

(f) eine Einrichtung zum Speichern der akkumulierten Kernstrahlungsdaten bezüglich des Gewebehintergrundes an einer getrennten Speicherstelle, die jedem zeitlichen Unterintervall entspricht, das während des Herzzyklus des Patienten auftritt,

(g) eine Einrichtung zum Darstellen der gespeicherten akkumulierten Kernstrahlungsdaten bezüglich des Gewebehintergrundes auf einer Kathodenstrahlröhre,

(h) eine Einrichtung zum Aufnehmen und Akkumulieren der Kern-

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Strahlungsdaten der linken Herzkammer für eine vorgegebene Zeitspanne,

(i) eine Einrichtung zum Speichern der akkumulierten Kernstrahlungsdaten bezüglich der linken Herzkammer in getrennten Speicherstellen, die den zeitlichen Unterintervallen des Herzzyklus des Patienten entsprechen, und

(j) eine Einrichtung zum Darstellen der gespeicherten akkumulierten Kernstrahlungsdaten bezüglich der linken Herzkammer auf einer Kathodenstrahlröhre, wobei die Verbesserung in den folgenden Merkmalen besteht:

1. eine verstellbare Schiebersteuerung zum Lokalisieren von Daten von Interesse auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre ,

2. eine automatische Einrichtung zum Erzielen eines Zuganges zu den gespeicherten Daten von Interesse und zum Errechnen von ausgewählten Indizes des Herzverhaltens und

3. eine automatische Einrichtung zum Darstellen von diagnostischen Nachrichten, die den Wert der ausgewählten Indizes des Herzverhaltens anzeigen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Synchronisieren der Aufnahme der Kernstrahlungsdaten und die Einrichtungen zum Synchronisieren der auf der horizontalen Achse des Schirmes der Kathodenstrahlröhre erscheinenden Daten mit den sich abwechselnden Zyklen des Elektrokardiogramms des Patienten getriggert sind.

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