DE69231554T2

DE69231554T2 - Arrhythmiedetektor mit Anwendung von Delta-Modulation und Wendepunkt-Morphologie der EKG-Welle

Info

Publication number: DE69231554T2
Application number: DE69231554T
Authority: DE
Inventors: Jean-Cheui Hsung
Original assignee: Cardiac Pacemakers Inc
Current assignee: Cardiac Pacemakers Inc
Priority date: 1992-02-06
Filing date: 1992-08-04
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2012-08-05
Also published as: EP0554605A1; US5301677A; ATE197387T1; EP0554605B1; CA2067583C; JP2648543B2; CA2067583A1; DE69231554D1; JPH05285115A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Detektor zum Analysieren des Zustandes des Herzens und wird zusammen mit einer Vorrichtung verwendet, in der Lage ist, ein Herz elektrisch zu stimulieren, bei dem ventrikuläres Flimmern, ventrikuläre Tachykardie, supraventrikuläre Tachykardie oder andere Arrhythmien auftreten. Speziell betrifft die vorliegende Erfindung einen Detektor, der in der Lage ist, ventrikuläres Flimmern (VF), polymorphorische ventrikuläre Tachykardie (PVT) von' anderen Arrhythmien des Herzens zu unterscheiden und ventrikuläre Tachykardie (VT) von Tachykardie supraventrikulären Ursprungs zu unterscheiden. Eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung enthält einen einzigartigen Delta-Modulator, der auf das EKG-Signäl anspricht. Ein Detektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in GB-A-2070871 offenbart.
Die vorliegende Erfindung identifiziert einen arrhytmischen Herzzustand durch Analysieren der Kurvenform (Morphologie) eines Elektrokardiogramm- (EKG- oder ECG-) Signals, das vom Herzen erhalten wird.
Die vorliegende Erfindung analysiert eine digitale Darstellung des EKG-Signals und wendet eine Kurvenform-Analyse auf jenes digitale Signal an.
Die vorliegende Erfindung verwendet eine Delta-modulierte Darstellung des EKG-Signals und identifiziert ferner isoelektrische Segmente des EKG-Signals basierend auf ihrer Delta-modulierten Darstellung.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Flimmern zu detektieren und auch ventrikuläre Tachykardie zu detektieren durch Vergleichen der isoelektrischen Liniensegmente mit zwei Schwellenwertnwerten.
Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert; bevorzugte Ausführungen sind in den Ansprüchen 2-10 und im folgenden definiert.
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung richtet einen von einer Rate abhängige Tachykardieschwellenwert ein durch Überwachung der Rate und Morphologie des Herzens sowohl im Normalzustand als auch in Tachyarrhytmien.
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet einen einzigartigen Delta-Modulator, der einen Digital-in-analog- Konverter und einen Aufwärts-/Abwärtszähler enthält, der ein Eingangssignal digital integriert und der weiterhin ein Grenzwertüberschreitungsmerkmal enthält, um ein Eingangssignal zu akkommodieren, das die dynamischen Bereichsgrenzen des Digital-in-analog-Konverters überschreitet.
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet einen Delta-Modulator, der völlig driftfrei ist und der einen im wesentlichen fehlerfreien Integrator verwendet.
Ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung verwendet ein Arrhythmie-Detektionssystem zum Messen der Anstiegsgeschwiridigkeit eines EKG-Signals und das Software enthält, um zu entscheiden, ob das EKG-Signal typisch für ventrikuläres Flimmern, ventrikuläre Tachykardie oder andere Arrhythmien ist.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet einen Umschaltausgang für den Delta-Modulator, wenn die dynamische Bereichsgrenze des Digital-Analog-Konverters überschritten wird, um ein Signal zu erzeugen, das sofort erkannt werden kann.
Der Arrhythmie-Detektor enthält einen Delta-Modulator, der das EKG-Signal digitalisiert und ein repräsentatives serielles Digitalsignal erzeugt. Das serielle Digitalsignal wird als ein digitales 8-Bit-Wort in ein 8-Bit-Register geladen und ein Mikroprozessor zählt die Anzahl der Nullen in dem digitalen 8-Bit-Wort, um das Signal als eines mit keiner Steigung, mit positiver Steigung oder mit negativer Steigung zu klassifizieren. Die Definitionen sind so eingerichtet, daß, wenn mehr als vier Nullen vorkommen, die Steigung positiv ist; wenn weniger als vier Nullen vorkommen, die Steigung negativ ist; und wenn genau vier Nullen vorkommen, keine Steigung vorhanden ist. Dei Mikroprozessor verwendet eine finite Zustandsmaschine, um die Anzahl der Male zu bestimmen, die ein isoelektrisches Liniensegment in dem EKG-Signal vorhanden ist, basierend auf der Reihe von positiver (+) Steigung, negativer (-) Steigung oder keine Steigung entsprechenden Signalen. Grundsätzlich bestimmt die finite Zustandsmaschine basierend auf dem vorhergehenden Zustand und basierend auf den gegenwärtigen Fositiv-/Negativ- oder Keine-Steigung-Signale fest, welcher der nächste Zustand sein wird. Während bestimmter Übergänge zwischen Zuständen wird ein Linienzähl-Inkrement dem Übergang zugeordnet. Durch Akkummulieren der Linienzählung über eine Zeitdauer von zwei Sekunden und durch ihren Vergleich mit zwei Schwellenwertnwerten, können Feststellungen gemacht werden, ob das EKG-Signäl bezeichnend ist für ein ventrikuläres Flimmern, eine ventrikuläre Tachykardie oder supraveritrikuläre Tachykardie.
Erwartungsgemäß wird diese Wendepunkt-Morphologie-Analysetechnik nicht alleine verwendet, sondern eher zusammen mit einem detektierten Herzfrequenzsignal verwendet, um das Vorhandensein von Flimmern und/oder ventrikulärer Tachykardie festzustellen. Ein Linienzählschwellenwert ist gestaltet; um zwischen ventrikulärem Flimmern und monomorphischer VT zu unterscheiden und wird typischerweise innerhalb des Ratenbereichs von 150 bpm bis 200 bpm verwendet. Wenn die Linienzählung, die innerhalb der Zeitdauer von zwei Sekunden akkummuliert wird, kleiner als der oder gleich dem erste(n) Schwellenwertnwert ist, dann wird die Zeitdauer als ein Zustand betrachtet, der Fibrillation Met (Fib-Met) genannt wird. Es werden zwei von drei zweisekündigen Zeitdauern des Fib-Met-Zustandes benötigt, um eine Detektion eines Flimmerzustandes zu erzeugen, um eine Defibrillationstherapie aufzurufen. Der zweite Schwellenwertnwert zielt auf die Unterscheidung zwischen ventrikulärer Tachykardie und supraventrikulärer Tachykardie ab und wird typischerweise angewendet in dem Ratenbereich 110 bpm bis 150 bpm. Der Schwellenwertnwert kann entschieden werden in Abhängigkeit von einer ratenabhängigen Weise durch Messen der Linienzählung und Durchschnittsrate in Zeiträumen von zwei Sekunden mit dem EKG-Signal, das einen normalen Sinusrhythmus angibt.
Unter Verwendung einer Näherung erster Ordnung kann ein Regressionsverhältnis (Linienzählung) LQ = b-a*Rate angenommen werden für Tachykardie eines supraventrikulären Tachykardie-Ursprungs, und die Regressionskoeffizienten a und b wreden aus den gemessenen Datenpaaren erhalten. Mit Hilfe der angenommenen hohen Rate in dem Ratenbereich von 110 bpm und 150 bpm und den gemessenen Koeffizienten a und b kann ein Schwellenwertnwert LC(TH) für die Linienzählung erzeugt werden. Sobald die Linienzählung kleiner als der Schwellenwertnwert ist, wird der Rhythmus zur ventrikuläre Tachykardie erklärt und eine Anti-Tachy-Therapie kann eingeleitet werden. Ansonsten wird der Rhythmus als supraventrikulären Ursprungs beurteilt und keine Anti-Tachy-Therapie wird eingeleitet werden.
Der Delta-Modulator der vorliegenden Erfindung enthält einen Komparator, der das EKG-Signal an einem Eingang und ein Folgersignal am anderen Eingang erhält. Ein Digitalin-analog-Konverter (hier ein D/A-Konverter) erzeugt das Folgersignal für den Komparator. Ein Aufwärts-/Abwärtszähler liefert das digitale Signal an den D/A-Konverter. Der Aufwärts-/Abwärtszähler hat eine Aufwärts/Abwärts-Steuereingabe, die mit dem Ausgang des Komparators gekoppelt ist. Der Aufwärts-/Abwärtszähler zählt Taktsignale, die an seinen Takteingang angelegt sind. Deshalb geht, sobald der EKG-Signalpegel über dem Folgersignalpegel ist, das heißt, der analogen Version der Zählung im Zähler, die Ausgabe des Komparators auf hoch und der Zähler beginnt aufwärts zuzählen. Sobald der EKG-Signalpegel niedriger als der Folgersignalpegel ist, geht die Ausgabe des Komparators auf niedrig und der Zähler beginnt abwärts zu zählen. Deshalb integriert die Kombination des D/A-Konverters und des Aufwärts/Abwärtszählers digital das EKG-Signal. Die Ausgabe des Komparators ist ein Deltamoduliertes Signal.
Der Delta-Modulator der vorliegenden Erfindung kann auch eine Grenzwertüberschreitungssteuerung enthalten, die die Ausgabe des Komparators umschaltet, sobald der Zähler seinen maximalen oder minimalen Zählwert erreicht. Der Zähler hat ein Übertragungssignal (für übermäßige Zählungen) und ein Nicht-Borge-Signal (für Weniger-als-Null-Zählungen). Diese zwei Signale werden in eine Logikschaltung eingegeben, die die Ausgabe basierend darauf mit der Taktimpulsrate umschaltet.
Die vorherigen und anderen Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres ersichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Fig. 1A-1D zeigen EKG-Kurvenformen von normalem Sinus-Rhythmus, supraventrikulärer Tachykardie, ventrikulärer Tachykardie und ventrikulärem Flimmern.
Fig. 2 ist ein Datenflußdiagramm für den Arrhythmie-Detektor, der bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm für den Arrhythmie-Detektor, der bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm der Zählroutine für das obere Bit.
Fig. 5 ist eine verkürzte Version des Zustandsdiagramms, das bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 6 ist eine tabellarische Darstellung der/des finiten Zustandsmaschine oder Zustandsdiagramms.
Fig. 7 ist eine grafische Darstellung der finiten Zustandsmaschine.
Fig. 8 zeigt eine Schwellenwertn-Kurvenform, die die finite Zustandsmaschine inkorporiert ist, die durch die Fig. 6 und 7 dargestellt ist.
Fig. 9 zeigt ein regelmäßiges EKG, wie es von der finiten Zustandsmaschine analysiert wird, die durch die Fig. 6 und 7 dargestellt wird.
Fig. 10 ist ein Flußdiagramm, das die ratenabhängigen Schwellenwertnwerte für eine Unterscheidung zwischen supraventrikulärer Tachykardie und ventrikulärer Tachykardie zeigt.
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm des Delta-Modulators, der bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 12 ist ein elektrisches Schema des Delta-Modulators, der bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Arrhythmie-Detektor, der in einem implantierbaren Kardioverter oder einem externen automatischen Defibrillator oder Kardioverter verwendet werden kann. Insbesondere enthält der Detektor einen Ventrikulär-Flimmer- und Ventrikulär-Tachyarrhytmie-Detektionsalgorithmus, der die Form der EKG-Kurvenform oder Morphologie des Herzsignals; das vom Herzen erhalten wird, analysiert. Das EKG-Signal kann von intrakardischen Anschlüssen, Oberflächenanschlüssen oder von einer externen Sensorvorrichtung erhalten werden, die an einen externen automatischen Defibrillator gekoppelt ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine einzigartige Delta-Modulatorstruktur, die einen Aufwärts-/Abwärtszähler und einen digital-in-analog-konverter verwendet.
Soweit es den Arrhythmie-Detektor betrifft, ist das Prinzip der Fibrillationsdetektion auf der Voraussetzung begründet, daß die Fibrillationskurvenform, wie sie von beiden Oberflächenanschlüssen an intrakardischen Anschlüssen(z. B. eine breit ausgelegte Feder an einer Teilfläche oder Teilfläche-zu-Teilfläche) erhalten wird, in ihrer Beschaffenheit etwas sinusförmig ist. Die Rate der quasi-sinusförmigen Kurve liegt typischerweise im Bereich von 2 bis 9 Hz. Verglichen mit ventrikulärer Tachykardie, supraventrikulärer Tachykardie und normalen Sinusrhythmus-Kurvenformen hat eine sinusförmige ventrikuläre Fibrilations-Kurvenform weniger isoelektrische Segmente. Deshalb ist eine Berechnung der Zeitdauer, in der die gesamte EKG-Kurvenform eine isoelektrische Linie ist, eine Indikation von ventrikulärem Flimmern.
Die Fig. 1A-1D zeigen eine normale Sinusrhythmus (NSR) EKG-Kurvenform, bei der die Herzfrequenz 75 bpm ist (Fig. 1A), eine supraventrikuläre Tachykardie (Fig. 1B) und ventrikuläre Tachykardie (Fig. 1 C), beide mit einer Rate von 150 bpm. Eine VF-Kurvenform (in Fig. 1D gezeigt) besteht fast gänzlich aus Steigungsliniensegmenten. Wie gezeigt, besteht ein normales EKG in erster Linie aus einer isoelektrische Linie, außer dem QRS-Komplex. Der Schwellenwert zwischen supraventrikulärer Tachykardie und ventrikulärer Tachykardie kann basierend auf einem Model bestimmt werden, daß die Linienzählung von NSR und supraventrikulären Tachykardie auf (Linienzählung) LC = b-a*Rate bezogen werden kann, worin Linienzählung von ventrikulärer Tachykardie weniger als die supraventrikuläre Tachykardie mit gleicher Rate ist. Durch Messen der Linienzählung von der Kurvenform der NSR bei verschiedenen Raten können daher die Regressionskoeffizienten a, b bestimmt werden, und der Schwellenwert zwischen supraventrikulärer Tachykardie und ventrikulärer Tachykardie kann von den Koeffizienten und der gemessenen Rate der vorliegenden Arrhythmie erhalten werden. Wenn die Linienzählung weniger als der Schwellenwert ist, wird der vorliegende Rhythmus als ventrikuläre Tachykardie eingestuft. Ansonsten wird er als Tachykardie mit supraventrikulären Ursprung eingestuft.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird das EKG-Signal einem Delta- Modulator (wird später in Bezug auf Fig. 11 und 12 beschrieben) zugeführt und der Delta- Modulator erzeugt eine serielle, digitale Ausgabe. Diese seriellen Daten werden in einen 8-Bit- Register geladen und der Inhalt des Registers wird von einem mikroprozessorbasierenden Steuersystem analysiert. Das mikroprozessorbasierende Steuersystem in einer Ausführung enthält einen Mikroprozessor, einen Direktzugriffsspeicher zum Speichern von Variablen und anderen Informationseinzelheiten und einen Nur-Lese-Speicher zum Speichern von Softwareprogrammen und Routinen, die vom Mikroprozessor aufgerufen werden, um die hiervon gelieferten verschiedenen Eingaben zu verarbeiten.
Im allgemeinen tastet der Mikroprozessor das 8-Bit-Register ab, das das Delta-modulierte EKG-Signal auf einer Abtastfrequenz von 1 kHz hält. Die Schrittweite des Delta-Modulator ist 1/16 von der Basislinie zur maximalen Amplituden des EKG-Signals oder 32 Schritte Spitze-zu-Spitze des EKG-Signals.. Dies ist eine 5-Bit-Auflösung für den Delta-Modulator. Alle acht Millisekunden (genauer gesagt 7,8125 ms) zählt der Mikroprozessor die Anzahl der Nullen in dem Acht-Bit-Datenwort in dem Register, um festzustellen, ob die Steigung des Delta-modulierten Signals oben(positiv), Null (keine Änderung) oder unten ist (negativ). Wenn die Anzahl der Nullen größer als vier ist, ist die Steigung oben (+1); wenn die Anzahl der Nullen gleich vier ist, gibt es "keine Steigung" (0); wenn die Anzahl der Nullen weniger als vier ist, ist die Steigung unten (-1).
Hierauf wird die kontextuale oder Kurvenform-Relation Verbindung dieser Cluster (das 8-Bit-Delta-modulierte Datenwort) analysiert unter Verwendung eines finiten Zustandsmaschinenalgorithmus. Das finite Zustandsberechnungsmodell trennt die Cluster in flache Liniensegmente und steigende Liniensegmente anhand des Schwellenwertes von 16/125 Schritte/ms. Dies entspricht der Situation, bei der die vorliegenden Segmente dann als Steigung definiert werden, wenn die Anstiegsgeschwindigkeit größer als oder gleich einer linearen, monotonen Änderungsrate von der isoelektrischen Linie zur maximalen Amplitude in 124 ms ist. Ansonsten werden die vorliegenden Segmente als eine flache Linie definiert. Die Wendepunkte der Steigungssegmente können von den finiten Zustandsalgorithmen gefolgt sein und Linienzählinkremente werden bestimmten Zustandsübergängen zugeordnet, wie von dem finiten Zustandsalgorithmus definiert ist. Die Linienzählungen, die bezeichnend für die Zahl der isoelektrischen Liniensegmente der EKG-Kurvenform sind, werden über die Zwei-Sekunden-Zeitdauer aufaddiert und es wird festgestellt, ob die Anzahl der Male, die das EKG-Signal eine isoelektrische Linie ist, weniger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Wenn die Zeit in einer isoelektrischen Linie weniger als der VT/VF-Schwellenwert ist, wird dieses Zwei-Sekunden- Segment als Fib-Met betrachtet. Es werden zwei von drei Zwei-Sekunden-Segmenten benötigt, die diesem Zustand entsprechen, um ein Fibrillationsdetektionssignal hervorzurufen.
Die Fig. 2 zeigt ein Datenflußdiagramm, das in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird. DMT-FD ist eine Bezeichnung für die Delta-modulierte Wendepunkt-Morphology-Routine. Der Block 50 stellt eine Analyse des oberen Bit-Zählers dar und wird alle 8 ms aufgerufen. Die Eingabe in den Block 50 ist das Delta-modulierte EKG-Signal. Ein Zähler für die oberen Bits wird verwendet, um die Anzahl der Nullen in dem 8-Bit-Deltamodulierten Signal (gespeichert als ein Acht-Bit-Datenwort, das delta-mod-EKG genannt wird) und somit eine positive/negative oder keine Steigung des Signals festzustellen. Die Ausgabe ist die Aufwärtszählung.
Der Block 52 stellt den Steigungsverfolger dar, der die Aufwärtszählung erhält und die Liniensegmente aufsummiert. Die Ausgabe des Blocks 52 ist eine Linienzählung und eine Zustandsvariable der finiten Zustandsmaschine, "dstate" genannt. Der Block 54 ist der Fibrillationsdetektionsgren zwertgeber, der die Linienzählung und den Fibrillationssegmentmerker (fib-seg-flag) erhält. Der Block 54 wird alle zwei Sekunden aufgerufen und gibt einen Fibrillationsdetektionsmerker (fib-det-flag) und einen Fibrillationssegmentmerker (fib-seg-flag) aus, der indikativ für den vorhergehenden zwei Schwellenwerttest ist. Der fib-seg-flag ist zwei Bits, wobei jedes Bit ein früheres Schwellenwertergebnis seines Rahmens darstellt.
Die Fig. 3 stellt genauer das Flußdiagramm für die Delta-modulierte-Wendepunkt- Morphologie-Routine (DTM-FD) dar. Bevor diese Routine aufgerufen wird, werden verschiedene Positionen auf Null initialisiert, beispielsweise werden der EKG-INDEX, Linienzählung und dstate alle auf Null gesetzt und der fib-det-flag und fib-seg-flags werden gelöscht. In Schritt 60 werden die Bits des Registers DMT-MOD überprüft, um die Anzahl der Nullen in diesem 8-Bit-Register festzustellen. In Schritt 62 wird eine finite Zustandsmaschine oder ein endlicher Automat aufgerufen, um den Zustand des gegenwärtigen Segments mit den vorhergehenden Segmenten zu vergleichen. Schließlich werden in den Schritten 64-80 bestimmte Schwellenwerte auf eine Ausgabe angewendet, die von der finiten Zustandsmaschine des Schritts 62 erzeugt wurde, um den Typ des aufgetretenen Herzrhythmus festzustellen.
Die Fig. 4 zeigt ein detailliertes Flußdiagramm für die Obere-Bit-Zählroutine 60. Im Schritt 100 wird die Bitzählung auf Null gesetzt und die Aufwärtszählung wird auf Null gesetzt. Der Bestimmungsblock 101 stellt fest, ob die Bitzählung kleiner als acht ist; und wenn sie nicht kleiner als acht ist, wird die Routine verlassen, bis die nächste Überprüfungsbitzählung kleiner als acht ist. Wenn die Bitzählung kleiner als acht ist, stellt der Bestimmungsblock 103 fest, ob Bit 7 gleich Null ist. Das Acht-Bit-Datenwort (delta-mod-EKG) wird in ein Hardware-Schieberegister (DMT-MOD) geladen, und es ist jenes Register, das gelesen wird. Das Acht-Bit-Wort hat Bits 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7. Die Schritte 103 und 105 stellen fest, wie viele der Bits in dem Acht-Bit-Register gleich Null sind und der Wert der Aufwärtszählung ist gleich der Anzahl der Nullen. Jedes Mal, wenn ein Test an einem Bit gemacht wird, wird der Bitzählwert im Schritt 107 erhöht und das Schieberegister DMT-MOD wird eine Stelle nach links verschoben. Sobald alle Bits von dem Register gelesen worden sind, wird die Routine verlassen. Obwohl eine Aufwärtszählung einen Wert irgendwo zwischen 0 und 8 (0 wenn keine Nullen gefunden worden sind oder 8 wenn acht Nullen gefunden worden sind) haben kann, wird zum besseren Verständnis der Erfindung, wenn eine Aufwärtszählung größer als vier ist, eine positive Steigung identifiziert; wenn eine Aufwärtszählung gleich vier ist, eine Null-Steigung vermerkt; und wenn eine Aufwärtszählung weniger als vier ist, eine negative Steigung für diese acht-ms-Daten insgesamt erkannt.
Zurück zur Fig. 3, wird der Aufwärtszählwert in die finite Steigungs-/Zeilenzustandsfolgerunterroutine im Schritt 62 eingegeben. Der Schritt 62 ist ein finiter Zustandsmaschinenalgorithmus, der Reihen von Steigungssignalen, wobei jede Steigung repräsentativ für ein 8- ms-Cluter des Delta-modulierten Signals ist, in Liniensegmente und Steigungssegmente trennt und Linienzählinkremente bestimmten Wendepunkten oder Übergängen zuordnet.
Ein vereinfachter finiter Zustandsmaschinenalgorithmus ist in der Fig. 5 gezeigt. Der 0-Zustand (dstate = 0) definiert ein isoelektrisches Liniensegment. Dstate wird auf Null initialisiert. Wenn keine Steigung beim ersten 8-ms-Intervall erkannt wird, sieht der Algorithmus vor, daß der Zustand auf 0 bleibt. Wenn +1 oder positive Steigungen erkannt werden, sieht der Algorithmus vor, daß in den Zustand 2 eingetreten wird. Wenn vom Zustand 0 negative Steigungen (-1) erkannt werden, wechselt der Zustand von 0 zu 7. Wenn vom Zustand 7 positive Steigungen erkannt werden, wechselt der Zustand zu 2, etc., gemäß des finiten Zustandsalgorithmus. Linienzählinkremente können bestimmten Übergängen zwischen den Zuständen zugeordnet werden.
Die Fig. 6 und 7 stellen den detaillierten finiten Zustandsalgorithmus dar, der in der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Fig. 6 ist eine tabellarische Darstellung des finiten Zustandsalgorithmus, die eine Nachschlagetabelle für die Zielzustände und die möglichen Linienzählinkremente enthält, die Zustandsübergänge mit dstate 0 begleiten, während die Figure 7 eine grafische Zustandsdiagrammdarstellung des selben Algorithmus ist. In diesen Figuren werden 11 Zustände von 0 bis 10 numeriert dargestellt. Für bestimmte Zustandsübergänge, z. B. von Zustand 5 oder Zustand 6 bei einer positiven gegebenen Eingabesteigung (1) wird ein Zustandsübergang zu Zustand 0 vorkommen und die Linienzählung wird um 2 erhöht. Aus Zustand 1 oder 10 wird eine negative Eingabesteigung (-1) einen Zustandsübergang zu 0 mit' einer Linienzählerhöhung von 2 verursachen. Durch Aufsummierung der Linienzählungen und Aufrechterhaltung einer Aufzeichnung des Quellenzustandes (dstate) werden daher bestimmten Übergänge zum dstate 0, die bezeichnend für die isoelektrischen Segmente sind, Linienzählinkrementen zugeordnet. Es wird angemerkt, daß ein bedeutender Übergang vorkommt, sogar wenn sich der dstate nicht numerisch verändert. Beispielsweise wird dem Zustandsübergang von dstate 0 zu dstate 0 bei einer Null-Steigung ein Linienzählinkrement von 1 zugeordnet.
Durch Analysieren der Morphologie der Kurvenform des EKG-Signals kann eine Feststellung gemacht werden, welches Gewicht oder welcher Inkrementwert der Linienzählung für einen bestimmten Zustandsübergang zugeordnet werden sollte.
Die Zustände 0, 2 und 7 haben besondere Bedeutungen und werden, als solche, Primärzustände bezeichnet. Der Zustand 0 ist der Primärzustand für Liniensegmente, die keine Steigung haben. Zustand 2 ist der Primärzustand für aufwärts steigende Segmente. Der Zustand 7 ist der Primärzustand für abwärts steigende Segmente.
Der Übergang von Zustand 0 (das EKG in isoelektrischer Linie) zu Zustand 2 erfordert mindestens zwei Aufwärtsübergänge. Dies entspricht einer durchschnittlichen Steigung von mindestens 4 Schritten in einem 16-ms-Segment von einem flachen Liniensegment. Die Zustände 1 und 3, zwischen den Zuständen 0 und 2, und die dazugehörigen Übergangsregelungen sind entwickelt, um eine Schwellenwert-Kurvenform zu bilden. Ein direkter Zustandsübergang für den Zustand 0 zu 1 zu 2 in zwei Datenmustern entspricht einer Steigung von mindestens 4 Schritten in 16 ms oder von einer isoelektrischen Linie zu einer maximalen Amplitude in 64 ms. Wenn das Steigungskriterium flacher ist als jene, werden daher einige Zwischenzustände benötigt. Die Zustände 1 und 3 zwischen 0 und 2 (ähnlich den Zuständen 6 und 8 zwischen 0 und 7) und die dazugehörigen Übergangsregeln sind entwickelt, um einen Schwellenwert so zu bilden, daß EKG-Segmente mit einer Anstiegsgeschwindigkeit größer als oder gleich einer linearen, monotonen Änderungsrate von der Grundlinie zur maximalen Amplitude in 125 ms als Steigungssegmente eingestuft werden werden; ansonsten werden sie als flache Liniensegmente eingestuft werden. Dies wird von unterscheidenden Liniensegmenten mit einem Muster 101010101 oder-10-10-1 als Steigung erfüllt, und alle Segmente mit einer flacheren Anstiegsrate werden als Liniensegmente eingestuft. Diese Schwellenwertkurvenform ist eine 2-Hz-Sägezahnkurvenform, wie in der Fig. 8 dargestellt ist. Wenn ein Übergang zurück zum Zustand 0 auftritt (einschließlich eines 0 zu 0 Übergang), wird eine Linienzählung um 1, 2 oder 3 erhöht werden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 wird die Analyse eines regelmäßigen EKGs dargestellt. Der QRS-Komplex wird gesehen als einer, der steilere Steigungen hat als jener der in der Fig. 8 dargestellten Schwelienwertkurvenform. Speziell hat der QRS-Komplex eine entsprechende dstate-Sequenz von 1, 2, 5, 7. Die Schwellenwertkurvenform unterstützt dabei, Steigungssegmente von flachen Liniensegmenten zu unterscheiden durch Beeinflussen des Wertes der Linienzählung in dstäte-Übergängen.
Zurückkommend zu dem in der Fig. 3 gezeigten Flußdiagramm wird eine Linienzählung von der finiten Zustandsmaschine im Schritt 62 erzeugt. Im Schritt 64 wird der EKG-IN- DEX um 1 erhöht. Im Schritt 66 wird bestimmt, ob der EKG-INDEX gleich 256 ist. Sobald der EKG-INDEX gleich 256 ist, sind zwei Sekunden vergangen und die, erste Schwellenwertentscheidung wird im Schritt 68 gemacht. Im Schritt 68 wird eine Entscheidung gefällt, ob die Linienzählung weniger als dei VF-Schwellenwert ist, der den Prozentsatz der Zeit angibt, die das EKG in flachen Liniensegmenten innerhalb von zwei Sekunden ist. Aus empirischen Studien von etwa 90 EKG-Aufzeichnungen von internen Anschlüssen, wird der Schwellenwert auf zwischen 35 und 40% gesetzt. Es wird erwartet, daß es ein programmierbarer Parameter ist, der auf einzelne Patienten eingestellt werden kann.
Wenn Entscheidungsschritt 68 stellt fest, daß die Anzahl der aufsummierten Linienzählungen der Schwellenwert während der Zeitdauer von zwei Sekunden überschreitet, wird der NEIN-Programmzweig zum Entscheidungsschritt dazugenommen, der feststellt, welcher Schritt abhängig von dem 2-Bit-Wert der Merkers genommen wird. Jedes Bit des Merkers stellt einen früheren Zustand des Merkers dar. 00 stellt dar, daß der Merker während jeder der früheren Zeitdauern von zwei Sekunden nicht aktiviert war. O1 zeigt an, daß der Merker in der letzten Zeitdauer von zwei Sekunden gesetzt war, aber nicht in der früheren Zeitdauer von zwei Sekunden. 10 zeigt an, daß der Merker in der früheren Zeitdauer von zwei Sekunden gesetzt war, aber nicht in dem direkt vorhergehenden Zwei-Sekunden-Zyklus. Die Schritte 72 und 74, die den fib-seg-flag auf 10 setzen, wenn der Merker vorher O1 war, und auf 00, wenn der Merker vorher 10 war, werden ausgeführt, wenn das gegenwärtige Segment den VF- Schwellenewert nicht überschreitet. Diese Unterroutine in Kombination mit dem JA-Programmzweig aus Schritt 68 ist grundsätzlich ein Wahlschema, das in zwei von den drei letzten Zwei-Sekunden-Segmenten feststellt, ob ein Flimmern oder eine Arrhythmie detektiert wurde.
Wenn der JA-Programmzweig aus dem Entscheidungsblock 68 genommen wird, wird im Schritt 76 eine Entscheidung gefällt, ob der fib-seg-flag 00 ist. Wenn JA, setzt der Schritt 78 den fib-seg-flag auf O1 und die Routine wird verlassen. Wenn die Entscheidung aus dem Schritt 76 so ist, daß der fib-seg-flag nicht 00 ist, dann werden im Schritt 80 sowohl die bedeutendsten als auch die am wenigsten bedeutenden Bits von fib-det-flag gesetzt, was zeigt, daß Flimmern oder Arrhythmie detektiert und bestätigt wurden, und daß das jüngste Zwei-Sekunden-Segment FIB-MET ist. In Schritt 80 spielt es keine Rolle, ob die Arrhythmie in dem direkt vorhergehenden Zwei-Sekunden-Intervall (fib-seg-flag = Ol) entdeckt wurde oder ob die Arrhythmie in dem früheren Zwei-Sekunden-Intervall (fib-seg-flag = 10) entdeckt wurde, da das JA aus Schritt 68 anzeigt, daß zwei von drei Segmenten in beiden Fällen (11 oder 01) FIB- MET sind. An dieser Stelle wird die Routine verlassen.
Alternativ kann Delta-Modulation für Oberflächen-EKGs, die bei 256 Abtastungen/ Sekunde abgetastet werden, ausgeführt werden an 4-ms-Daten von zwei Abtastpunkten. Kontextuale Relationen der Cluster von zwei Punkten können auch verfolgt werden unter Verwendung eines ähnlichen finiten Zustandsschema.
Zur ventrikulären Tachykardie-Detektion im Gegensatz zur ventrikulären Fibrillation- Detektion gibt es keinen besonderen Grund, den Steiungsschwellenwert für ventrikuläre Tachykardie-Detektion auf 16 Schritte von der Grundlinie zur maximalen Amplitude innerhalb von 125 ms festzulegen. Aus Gründen der Vereinfachung ist es jedoch vernünftig, die Steigungsschwellenwerteinstellung für ventrikuläre Tachykardie-Detektion nicht zu ändern, sondern eher den Prozentsatz im isoelektrischen Linienschwellenwert zu ändern. Für einen normalen Sinusrhythmus ist eine isoelektrische Linie/Prozentsatz ungefähr 85 Prozent während eines Herzzyklus; für ventrikuläre Arrhythmien liegt der Prozentsatz bei ungefähr 55 Prozent; und für supraventrikuläre Tachykardie (SVT) liegt der Prozentsatz um die 65 bis 75 Prozent. Das hauptsächliche Problem der geringen Spezifität der ventrikulären Tachykardie-Detektion allein anhand eines Ratenkriterium wird verursacht von der Überlappung der Rate der VT mit der der Sinus-Tachykardie oder supräveritrikulären Tachykardie. Deshalb wird eine andere Schwellenwerteinstelltechnik bei einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung angewendet.
Diese weitere Technik basiert auf der Annahme, daß die Morphologie der einzelnen QRS-Komplexe oder "die effektive Breite" der supraventrikulären Tachykardie versus des normalen Sinusrhythmus ähnlich für, die meisten individuellen Patienten sein wird. Daher kann die Linienzählung, die von der Tächykardie mit einem supraventrikulären Urspung kommt, bezogen werden auf die Linienzählungen (LC) und Raten im normalen Sinusrhythmus als eine lineare Formel LC = b-a*Rate. Der QRS-Komplex der ventrikulären Tachykardie wird jedoch eine unterschiedliche Morphologie, typischerweise breiter, haben. Durch Sammeln von Grundlinien-Morphologie-Inforrriationen periodisch während eines normalen Sinusrhythmus und durch Messen der Rate zur gleichen Zeit, wird daher ein Ventrikulär-Tachykardie- versus eines Supraventrikulär-Tachykardie-Schwellenwert(es) auf einer ratenabhängigen Basis erzeugt.
Die Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm zum Schalten eines ratenabhängigen Schwellenwertes, der verwendet wird, um zwischen ventrikulären Tachykardie und supraventrikulären Tachykardie zu unterscheiden. Im Schritt 210 werden während des normalen Sinusrhythmus (Rate < prl, Primärratengrenzparameter programmierbar durch den Arzt) jede Stunde 20 Sekunden der Delta-modulierten Daten genommen. Für jedes Zwei-Sekunden-Segment werden sowohl Linienzählung als auch durchschnittliche Ratendaten gemessen. In Schritt 212 werden die so weit genommenen Daten in eine Regressionsgleichung LC = b-a*(Rate/30) eingefügt, wobei b die Linienzählung der flachen Linie ist, die auf 256 initialisiert werden kann, und a die Linienzählung einer sehr hohen Rate ist, die auf 22 initialisiert werden kann. Für jede Stunde wird ein neuer Satz von 10 Paaren der LC versus Ratendaten verfügbar, die den Satz der Koeffizienten a und b aktualisieren. Für jede Arrhythmie in der Ratenzone, in der VT versus SVT in Frage steht, nachdem 2 Sekunden Delta-modulierte EKG-Daten aufgenommen wurden, kann auch die durchschnittliche Rate der letzten 4 R-R-Intervalle gemessen werden. Wenn die Rate kleiner als der prl ist, werden dann im Schritt 214 die Linienzählung und die durchschnittliche Rate verwendet, um die Regressionskoeffizienten a und b in Schritt 216 zu aktualisieren. Wenn die Rate über dem ptl liegt, dann kann ein Schwellenwert gemäß der Formel LC (TH) = b-a*(Rate/30) erzeugt werden, wie im Schritt 218 gezeigt. Wenn die gegenwärtig gemessene LC kleiner als der Schwellenwert ist, dann wird in Schritt 220 die Arrhythmie zur VT erklärt. Ansonsten wird sie als SVT erklärt werden, und die Linienzählung und die Ratendaten können dazu verwendet werden, die Regressionskonstanten a und b für künftige Verwendung zu aktualisieren, wie im Schritt 222 gezeigt ist.
Die Fig. 11 ist ein Blockdiagramm des Delta-Modulators, der in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Delta-modulierte Daten sind grundsätzlich die Fehlerinformation zwischen einer eingehenden Kurvenform (hier die EKG-Kurvenform bei Eingang 1 oder Eingang 2) und eines Folgerkurvenformsignals, das sich der Eingabe nähert. Delta-modulierte Daten können gesehen Werden als Befehle zum Rekonstruieren der Eingabe durch aufwärts- oder abwärtsgehen abhängig vom Unterschied zwischen dem Eingabesignal und dem Folgersignal. In der Fig. 11 stellen Eingang 1 und Eingang 2 zwei Kanäle dar, die einem Eingabemultiplexer zugeführt werden, der auswählt, welcher Eingabekanal digitalisiert werden wird. Ein Kanal kann für eine bipolare Leitung sein und der andere für ein Patch. Nur eines der beiden Signale kann auf einmal verarbeitet werden. Dies wird von dem Kanalauswahlschalter SW vollzogen und hierauf angewendet gemäß des Komparator 302 angewendet, der feststellt, ob die Eingabe größer oder kleiner als das Inverse des internen Folgersignals ist. Das Folgersignal wird durch numerisches Integrieren des binären Zustands des Komparators 302 erzeugt. Dies wird durch Rückführen der Ausgabe des Komparators 302 auf die Aufwärts-/Abwärtssteuerung eines Aufwärts-/Abwärtszählers 304 vollzogen. Der Aufwärts-/Abwärtszähler 304 wird erhöht oder herabgesetzt durch Anwenden des Taktsignals auf seine Takteingabe, und die digitale Zählung vom Zähler 304 wird auf einen Digital-Analog-Konverter 306 angewendet, der wiederum das Folgersignal für den Komparator erzeugt.
Die durch die Wendepunktmorphologietechnik analysierten Daten, die bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, müssen für die Technik normiert werden, um korrekt zu funktionieren. Aus diesem Grund wird das Signal auf dem Eingang 1 oder 2 modifiziert durch eine automatische Verstärkungssteuerung- (AGC-) Konfiguration so, daß die normierten Daten nach einigen wenigen Zeitkonstanten erzeugt werden.
Ein wichtiges Merkmal dieses Delta-Modulator ist, daß der Integrator durch einen Aufwärts-/Abwärtszähler und einen D/A-Konverter gebildet wird. Deshalb ist der Integrator völlig driftfrei und daher im wesentlichen ein perfekter Integrator. Da ein Drift ein Problem bei Delta-Modulatoren darstellt, vereinfacht dies später das Wiederherstellen der Kurvenformen, weil Driftfehler in den Delta-modulierten Daten nicht aufsummiert werden. Die Fig. 12 zeigt ein Schaltungsschema für die Verwirklichung der integrierten Schaltung des Delta-Modulators. Die folgende Tabelle I zeigt und beschreibt verschiedene Eingaben und Signale, die auf die integrierte Schaltung angewendet werden:

Tabelle I

VDA positive Spannungschiene
CLK Takt
IBIAS Stromquelle (z. B. 50 na.)
IN 1 EKG Eingang 1
1N2 EKG Eingang 2
EGM-SEL Eingabe- oder Kanalauswahlsteuerleitung
VDD Mittelspannung
VSA negative Spannungsschiene
Die Transistoren P1, P2, P3, P4, PS, P6, N1 und N2 sehen Stromspiegelschienen vor (positive Schienen P1-P6 und negative Schienen N1-N2), um Bias-Strom für beide Komparatoren A1 und A2 vorzusehen. Zwei Komparatoren werden für jedes Eingangssignal (IN 1 und 1N2) verwendet, statt eines analogen Schalters vor dem Komparator; und ein Multiplexer 308, der von dem Auswahlsignal EGM-SEL gesteuert wird, wählt eine der Ausgaben der Komparatoren A1 und A2 aus. Die Stromspiegelschienen sehen Bias-Strom vor für die Komparatoren, den D/A-Konverter 306 und die synthetische Widerstandsschaltung R, die durch die Transistoren N3 und N4 in dem gestrichelten Kasten definiert ist. Die synthetische Widerstandsschaltung R und der bipolare Transistor T1 stellen eine Anleihe für die Stromausgabe des D/A-Konverters 306 an den Stellen 200 und 201 bereit, so daß das Ergebnis eine Spannung ist, die numerisch proportional zu dem binären Wort ist, das dem D/A-Konverter 306 von dem Aufwärts-/Abwärtszähler 304 präsentiert wird. Die Spannung kann an den Stellen 200 und 201 um ±170 mV um einen Punkt von 0,5 Volt innerhalb VDD schwanken. Dieses Widerstand/Transistor-Netzwerk hat eine Theveninsche Äquivalentsspannung, die dafür ausgelegt ist, um gleich dem Nein-Signal-DC-Wert der Eingangssignale (1N1 und 1N2) oder einer Ruhespannung der Leseverstärker IN 1 und 1N2 zu sein. Diese Spannung ist vorhanden, wenn der Aufwärts-/Abwärtszähler eine Zählung von 32. liest, die bei einer Skalenmitte des Zählers liegt. Die Komparatoren sind angeschlossen an VDA zur positiven Spannungsversorgung, an VSA als eine negative Spannungsversorgung und jeweils an PS und P6 zur Vorspannung.
Ein weiteres Merkmal des Delta-Modulators ist das Überlastungsverhalten des ganzen Systems. Wenn das Eingangs-EKG-Signal die dynamische Bereichsgrenze des D/A-Konverters überschreitet, geht der Modulator zu einem Umschaltausgabedatensignal, das das Äquivalent des geraden Linienausschnitts ist. Bei einem anderen Verhalten könnte die wiederhergestellte Kurvenform stark verzerrt werden aufgrund von Überlastung. Dieser Überlastungsschutz wird erreicht durch Verwendung der Grenzumkehrgateschaltung 310, die aus einem ODER-Gate G5 und einem UN-Gate G6 besteht. Die Übertragungsausgabe von dem Aufwärts-/Abwärtszähler 304 wird angewendet auf einen Eingang des ODER-Gates G5, während das Komplement des Borge-Signals auf das UND-Gates G6 angewendet wird.
Wenn das Eingangssignal IN1 sehr hoch war (angenommen, IN ist als EGM-SEL ausgewählt), müßte die Ausgabe desl D/A-Konverters sehr niedrig sein, da das Folgersignal dem Eingangssignal folgt. Wenn der Zähler seine minimale Zählebene erreicht, d. h. versucht, unter eine Null-Zählung zu gehen, würde die Nicht-Borge-Linie deshalb niedrig werden. Wenn die Ausgabe des UND-Gates niedrig wird, da die Nicht-Aufwärts-/Abwärtssteuerung mit dem Ausgang der Umkehrschaltung verbunden ist, zählt der Zähler eins aufwärts beim nächsten Taktsignal. Die Nicht-Borge-Linie würde hoch gehen, weil der Zähler eins aufwärts zählt. Da die Ausgabe des Komparators dieselbe bleiben würde, geht die Ausgabe des UND-Gates G6 dann von niedrig auf hoch. Der Zähler zählt dann abwärts wieder bis zu seinem minimalen Wert. Beim nächsten Taktsignal geht die Nicht-Borge-Linie nach unten, was den minimalen Wert angibt, und der Zyklus wiederholt sich. Deshalb wird das modulierte Ausgabesignal mit der Taktfrequenz umgeschaltet. Eine ähnliche Analyse trifft auf die Überlastungssteuerung zu, die betrieben wird mit einer Übertragungsleitung und dem ODER-Gate G6.
Das Flipflop FF sieht eine Speicherung für das Ausgabesignal für einen Taktimpuls vor, um dem Signal zu erlauben, sich einzurichten, und um einen Puffer zwischen dem Ausgang des Delta-Modulators und dem Modulator selbst vorzusehen.
Die vorhergehende Beschreibung ist nur exemplarisch vorgesehen und soll die vorliegende Erfindung nicht in irgendeiner Weise einschränken, mit Ausnahme der Darstellung in den folgenden Ansprüchen.

Zusammenfassung

Ein Arrhythmie-Detektor enthält einen Delta-Modulator, der das EKG-Signal digitalisiert und ein serielles, digitales Signal erzeugt, das das Eingang-EKG-Signal darstellt. Ein Mikroprozessor klassifiziert das Signal als eines, das keine Steigung, positive Steigung oder negative Steigung hat. Ein finites Zustandsmaschinenmodell in dem Mikroprozessor verwendet Information über positive Steigung, negative Steigung oder keine Steigung, um die Anzahl der Male festzustellen, die ein isoelektrisches Liniensegment in dem EKG-Signal vorhanden ist. Durch Ansammeln der Linienzählungen oder Anzahl der Liniensegmente über eine Zeitdauer von zwei Sekunden, kann eine Feststellung gemacht werden, ob das EKG-Signal in einer isoelektrischen Linien kleiner als ein Schwellenwert war. Für zwei von drei Zwei-Sekunden-Zeitdauern kann dann ein Ventrikulär-Flimmer-Signal erzeugt werden, wenn der Prozentsatz einer isoelektrischen Zeit geringer als die Ventrikulär-Flimmer-Schwelle ist. Zur Unterscheidung von ventrikuläre Tachykardie versus supraventrikulärer Tachykardie kann ein zweite Schwellenwert, der die durchschnittliche Herzrate betrifft, die in einer linearen Formel LC(TH) = b - a*(Rate)/30 beobachtet wird, verwendet werden. Wenn die isoelektrische Linienzählung kleiner ist als die LC(TH), dann wird VT bestätigt. Die Regressionskoeffizienten a und b können gefunden werden durch Messen der Linienzählung und Ratenpaaren in Zeitdauern von zwei Sekunden während normalem Sinusrhythmus auf periodischer Basis, beispielsweise 10 Datenpaaren pro Stunde. Der Delta-Modulator verwendet einen Komparator, der das EKG-Signal und ein Folgersignal erhält, um eine Reihe von binären Stellen auszugeben. Ein Digital-in- Analog-Konverter erzeugt das Folgersignal.

Claims

1. Arrhythmie-Detektor zum Analysieren von von einem Herzen erhaltenen ECG-Signalen, wobei der Detektor umfaßt:

eine Einrichtung zum Digitalisieren eines Eingangs-ECG-Signals, um eine digitale Darstellung des Eingangs-ECG-Signals zu erhalten;

eine Einrichtung zum periodischen Klassifizieren des digitalen Signals in Segmente des Eingangs-ECG-Signals, die keine Steigung, eine positive Steigung oder eine negative Steigung repräsentieren, und zum Erzeugen eines keiner Steigung, einer positiven Steigung bzw. einer negativen Steigung entsprechenden Signals;

eine Einrichtung, die auf der Grundlage einer Folge besonderer Übergänge zwischen Signalen, die keiner Steigung, einer positiven Steigung oder einer negativen Steigung entsprechen, über eine vorgegebene Zeitperiode hinweg die Zeitdauer bestimmt, in der ein isoelektrisches Liniensegment in dem Eingangs- ECG-Signal über die vorgegebene Zeitperiode hinweg vorhanden ist;

eine Einrichtung, die ein Flimmersignal ausgibt, wenn die Zeitdauer, in der eine isoelektrische Linie in dem Eingangs-ECG-Signal vorhanden ist, kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist;

dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ferner umfaßt:

eine Einrichtung zum Ausgeben eines Tachykardie-Signals, wenn die Zeitdauer, in der ein isoelektrisches Liniensegment vorhanden ist, einen zweiten Schwellenwert nicht übersteigt, wobei der zweite Schwellenwert größer als der erste vorgegebene Schwellenwert während der vorgegebenen Zeitperiode ist;

wobei der Detektor zwischen einem Flimmern und einer Tachykardie unterscheidet, indem er die Zeitdauer, in der ein isoelektrisches Liniensegment in dem Eingangs-ECG-Signal vorhanden ist, mit dem ersten und dem zweiten vorgegebenen Schwellenwert vergleicht.

2. Arrhythmie-Detektor nach Anspruch 1, wobei der zweite Schwellenwert ein Schwellenwert "ventrikuläre Tachykardie versus supraventrikuläre Tachykardie", der auf einer ratenabhängigen Basis erzeugt wird, ist.

3. Arrhythmie-Detektor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner mit einer Einrichtung, die eine durchschnittliche Rate der vier letzten R-R = Intervalle bestimmt, wobei die Einrichtung zum Ausgeben des Tachykardie-Signals den zweiten Schwellenwert entsprechend einer linearen Funktion der Herzfrequenz setzt, die durch die durchschnittliche Rate der vier letzten R-R-Intervalle in der vorgegebenen Zeitperiode bestimmt wird, wobei die lineare Funktion durch eine lineare Regression aus mehreren Datenpaaren bestimmt wird, die aus einer verlängerten Zeitperiode gesammelt werden, in der das Herz im normalen Rhythmus ist, wobei die Datenpaare aus der Zeitdauer, in der ein isoelektrisches Liniensegment vorhanden ist, und der durchschnittlichen Rate der letzten vier R-R-Intervalle in jeder vorgegebenen Zeitperiode bestehen.

4. Arrhythmie-Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einrichtung zum Digitalisieren einen Delta-Modulator umfaßt, der ein digitales Signal ausgibt.

5. Arrhythmie-Detektor nach Anspruch 4, wobei der Delta-Modulator einen Integrator enthält, wobei der Modulator ein digitales Ausgangssignal auf der Grundtage der Differenz zwischen dem Eingangs-ECG-Signal und einem durch den Integrator erzeugten Folgersignal erzeugt.

6. Arrhythmie-Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Einrichtung zum periodischen Klassifizieren eine Einrichtung zum Erzeugen einer Reihe binärer Bits und zum Speichern der Bits in einem digitalen Wort, eine Einrichtung zum Zählen der Anzahl von Nullen in dem digitalen Wort sowie eine Einrichtung zum Erzeugen des einer positiven Steigung entsprechenden Signals, wenn das digitale Wort eine größere Anzahl von Nullen als Einsen enthält, zum Erzeugen des einer negativen Steigung entsprechenden Signals, wenn das digitale Wort eine kleinere Anzahl von Nullen als Einsen enthält, und zum Erzeugen des keiner Steigung entsprechenden Signals, wenn die Anzahl der Nullen gleich der Anzahl der Einsen ist, umfaßt.

7. Arrhythmie-Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bestimmungseinrichtung eine Zahl für die isoelektrische Linie erzeugt, die der Zeitdauer entspricht, in der ein isoeiektrisches Liniensegment in dem Eingangs- ECG-Signal über die vorgegebene Zeitperiode hinweg vorhanden ist, und wobei die. Bestimmungseinrichtung einen endlichen Automaten für die Abbildung von Folgen von keiner Steigung, einer positiver Steigung und einer negativen Steigung entsprechenden Signalen auf eine endliche Anzahl von Zuständen enthält und bestimmte Übergänge zwischen Zuständen Linienzählwert-Inkrementen, die der Zahl für die isoelektrische Linie entsprechen, zugeordnet werden.

8. Arrhythmie-Detektor nach Anspruch 7, wobei das digitale Eingangswort acht binäre Bits enthält, die ein Acht-Millisekunden-Intervall des ECG-Signals repräsentieren.

9. Arrhythmie-Detektor nach Anspruch 6, wobei die vorgegebene Zeitperiode zwei Sekunden beträgt und 256 aufeinanderfolgenden digitalen Acht- Bit-Wörtern entspricht, die aufeinanderfolgende Acht-Millisekunden-Intervalle des Eingangs-ECG-Signals repräsentieren.

10. Arrhythmie-Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Ausgabeeinrichtung das Flimmersignal erzeugt, wenn die Zeitdauer, in der eine isoelektrische Linie vorhanden ist, während zwei von drei aufeinanderfolgenden Zeitperioden kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist.