FI118753B - Menetelmä sydämen lyöntien tunnistamiseksi ja siitä saatavien suureiden laskemiseksi - Google Patents

Description

V

118753

MENETELMÄ SYDÄMEN LYÖNTIEN TUNNISTAMISEKSI JA SIITÄ SAATAVIEN SUUREIDEN LASKEMISEKSI

Keksinnön kohteena on menetelmä sydämen lyöntien tunnistamiseksi ja mittaamiseksi, jossa sydämen sähköisestä signaalista, EKG-signaalista, tunnistetaan ja mita-5 taan yksittäiset sydämen lyönnit vyötärön alueelta ja/tai vyötärön alapuoliselta kehon alueelta kahdella tai useammalla asusteeseen tai sen osaan integroidulla elektrodilla ja/tai kahdella tai useammalla yhteen tai useampaan puettavaan anturiin integroidulla elektrodilla ja lasketaan erilaisia sydämen toimintaa kuvaavia suureita.

On yleisesti tunnettua, että sydämen sähköisestä ns. EKG-signaalista voidaan tun-10 nistaa yksittäiset sydämen lyönnit ja että niistä voidaan laskea erilaisia sydämen toimintaa kuvaavia suureita. EKG-signaalia mitataan yleensä ihon pinnalle kehon eri osiin sijoitettujen elektrodien kautta. Sydämen toimintaa kuvaavia suureita ovat mm.: sydämen lyöntien määrä/minuutti eli syke 15 - kahden sydämen lyönnin välinen aikaeroja sen vaihtelut eli sykeväli sydämen lyöntien kokonaismäärä tietyn suorituksen/ajanjakson aikana eli sy-kemäärä *·:.· Lisäksi sydämen lyönnin muodosta, amplitudista ja normaalista rytmistä poikkea- : V vista vaihteluista (arytmiat) voidaan laskea seurattavia ja valvottavia suureita.

··· • A « · 20 Nykyisin käytössä olevat ns. sykemittarit perustuvat sydämen lyöntien tunnistami- ;Vi seen rintakehälle sijoitetun erillisen anturin avulla, koska rintakehän kohdalta saa- • \,l daan voimakkain EKG-signaali. Anturi on tyypillisesti muodoltaan kiinteä taipuisa *·*·' panta, jonka kireys säädetään joustavalla nauhalla. Pannassa olevat elektrodit on yleensä valmistettu sähköä johtavasta muovista. Erityisesti pitkäkestoisissa suoriva 25 tuksissa ja voimakkaasti hikoiltaessa panta luistaa pois paikoiltaan tai se saattaa tun-♦ ·· tua epämukavalta tai aiheuttaa hiertymiä. Sykkeen laskenta perustuu yleensä EKG-signaaliin kuuluvan ns. QRS-piikin tunnistamiseen. Sykepannassa mittaus tehdään kahden elektrodin väliltä (unipolaarinen mittaus), joka ei ole täysin luotettava tapa *1* sydämen lyöntien tunnistamiseen, koska erilaiset liikehäiriöt voivat aiheuttaa sig- 30 naaliin sydämen lyönnin tai sen osien kanssa lähes identtisiä pulsseja. Kliinisessä V·· EKG-mittauksessa käytetään bi-polaarista mittausta ts. mitataan kolmella elektrodil la, jolloin signaalissa on sekä positiiviset että negatiiviset komponentit mukana. Tämän vuoksi EKG-signaalissa on QRS-piikin lisäksi näkyvissä myös muutkin sy- 2 118753 dämen lyönnin oleelliset muodot kuten ns. P-aalto ja ST-segmentti. Käytettäessä kolmea elektrodia EKG-signaalia voidaan mitata useilla erilaisilla ns. Einthoven-kytkennöillä joko erikseen tai samanaikaisesti. Eri kytkennöissä sydämen lyönnin eri piirteet korostuvat, mikä helpottaa sydämen toiminnan tutkimista ml. yksittäisten 5 sydämen lyöntien tunnistus.

Kliinisissä mittauksissa käytettävät elektrodit kiinnitetään liimalla tai imukupilla ihoon ja signaalin laatu varmistetaan erityisen johtavuutta parantavan geelin tms. avulla. Kliinisen ympäristön ulkopuolisessa käytössä esim. liikuntasuorituksen aikana tällaiset elektrodit ovat kuitenkin osoittautuneet luotettavuudestaan huolimatta 10 epäkäytännöllisiksi.

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin sydämen lyöntien tunnistamiseksi ja mittaamiseksi menetelmä, jolla poistetaan nykyisiin menetelmiin liittyviä epäkohtia. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, jota käytettäessä saadaan luotettavia mittaustuloksia myös muualta kuin rintakehän alueelta mitattaessa. 15 Edelleen keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, jota käytettäessä mit-tauselektrodit pysyvät paikallaan ja luotettavassa kontaktissa myös pitkäaikaisen mittauksen ja erilaisten liikehäiriöiden aikana. Keksinnön tarkoituksena on myös tarjota käyttäjille aikaisempaa helppokäyttöisempiä ja edullisempia vaihtoehtoja sykkeen mittaamiseksi.

20 Keksinnön tarkoitus saavutetaan menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, mitä on ·· · : V esitetty patenttivaatimuksissa.

m ♦ ··

Keksinnön mukaisessa menetelmässä sydämen lyönnin tunnistamiseksi ja mittaami- .. . seksi sydämestä saatavia signaaleja käsitellään ja tutkitaan kahdella tai useammalla • · eri tavalla laskennan luotettavuuden parantamiseksi ja häiriöiden vaikutuksen vä- · ***** 25 hentämiseksi. Tämän toteuttamiseksi on erilaisia vaihtoehtoja. Yhdessä sovellukses sa mitataan sydämen lyöntejä samoista elektrodeista ja samalla kytkennällä, mutta :.v signaalit johdetaan samanaikaisesti kahdelle eri kanavalle. Toisesta kanavasta suo- ··· : datetaan matalataajuiset häiriöt pois ja toisesta kanavasta vastaavasti korkeataajuiset ....: häiriöt. Tämän jälkeen signaalit summataan yhteen, jolloin sydämen lyöntiin kuulu- ,···. 30 vat piirteet vahvistavat toisiaan ja erottuvat paremmin häiriöiden signaalitasosta.

*·* Yhdistetystä signaalista on helpompi tunnistaa yksittäiset lyönnit ja siten niistä teh- *:**: tavien suureiden laskennat ovat luotettavampia. Signaaleja suodatettaessa ja yhdis- • · :.*·· tettäessä voidaan käyttää myös muita sinänsä tunnettuja suodatinyhdistelmiä sekä signaalien käsittely- ja suureiden laskentamenetelmiä.

3 118753

Keksinnön mukaisessa menetelmässä sydämen lyönnit tunnistetaan asusteeseen, kuten esim. housuihin tai muuhun vyötärölle tai sen alapuolelle ulottuvaan asusteeseen sijoitetuista vähintään kahdesta elektrodista mitattavasta yhdestä tai useammasta EKG-signaalista mittausmoduulissa olevan signaalin käsittelyelektroniikan ja -5 ohjelmiston avulla. Erillistä anturia rintakehällä ei tarvita. Oikean kokoisen asusteen, esim. joustavasta kankaasta tehtyjen housujen, ansiosta elektrodit pysyvät koko suorituksen ajan oikeilla paikoillaan säilyttäen luotettavan kontaktin elektrodien ja ihon välillä. Sydämen lyöntien tunnistamiseen voidaan käyttää myös erillistä puettavaa anturia, johon tarvittavat elektrodit on integroitu. Tällainen anturi voidaan 10 sijoittaa mittauskohtaan joko kiinnittämällä anturi kyseisen kohdan peittävään asusteeseen tai se voidaan nykyisten sykemittaukseen käytettyjen pantojen tapaan pukea päälle kuminauhan, vyön tms. sopivan tarvikkeen avulla.

Keksinnön edullisessa sovelluksessa sydämen lyöntejä tutkitaan kahdella tai useammalla kehon eri osista otetulla signaalilla laskennan luotettavuuden parantami-15 seksi ja häiriöiden vaikutuksen vähentämiseksi. Näin sydämestä saadaan vertailtavaksi vähintään kaksi samanaikaista, mutta jonkin verran toisistaan poikkeavaa signaalia. Koska kuitenkin molemmissa signaaleissa sydämen lyönti tapahtuu käytännössä samaan aikaan, on lyöntien tunnistaminen mahdollisten häiriöiden joukosta helpompaa ja luotettavampaa. Tämän jälkeen signaaleihin voidaan soveltaa sinänsä 20 tunnettu) a signaalinkäsittely- j a suureiden laskentamenetelmiä.

• · ♦ ♦ · # «1·

Keksinnön seuraavassa edullisessa lisäsovelluksessa kahta tai useampaa sydämen * lyönneistä saatavaa signaalia käsitellään toisistaan poikkeavilla tavoilla, esim. eri- **". laisia suodatuksia käyttäen, laskennan luotettavuuden parantamiseksi ja häiriöiden .2 / vaikutuksen vähentämiseksi. Tällaisen menetelmän avulla yhdellä kanavalla näky- • · · · ;’ 25 vät hetkelliset ja/tai toistuvat liikehäiriöt ja/tai kehon lihasten aiheuttamat EMG- *...1 häiriöt voidaan tunnistaa ja jättää huomioimatta sydämen lyönnin tunnistukseen pe rustuvissa laskennoissa ja analyyseissä.

• « • « · • 2 1

Eräässä keksinnön mukaisessa menetelmän lisäsovelluksessa liikkuvasta henkilöstä • · *.3 mittausta varten otettuja signaaleja käsitellään lihas- ja/tai liikehäiriöiden vaikutuk- • · • · a • « • · · 2 • · • · · • »» 3 • « 4 118753 sen vähentämiseksi samaan aikaan mitattavista EMG- ja/tai liikesignaaleista saatavien tietojen avulla. Näin saadaan aikaan riittävän hyvälaatuiset signaalit myös mitattaessa £KG:tä vyötärön ja sen alapuoliselta alueelta, joissa EKG-signaali on amplitudiltaan pienempää ja häiriöille alttiimpaa kuin rintakehältä tehdyissä 5 mittauksissa.

Eräässä keksinnön mukaisessa menetelmän sovelluksessa käytetään kahta elektrodia, jotka on sijoitettu lantion ja alaselän alueelle ja EKG-signaalia mitataan unipolaarisesti. Tämä mittaustapa on kelvollinen silloin, kun liikehäiriöiden määrä signaalissa on vähäinen. Sydämen lyöntien tunnistamiseksi riittää myös 10 yksinkertainen piikintunnistus. Tällä tavalla toteutettu mittalaite on yksinkertainen valmistaa ja on siten hinnaltaan edullinen.

Keksinnön seuraavassa edullisessa lisäsovelluksessa sydämen lyöntejä mitataan kolmella elektrodilla, jotka on sijoitettu lantion ja alaselän alueelle. EKG-signaalia voidaan mitata bi-polaarisesti, jolloin sydämen lyöntien tunnistus signaalista on 15 helpompaa kuin unipolaarisessa mittauksessa.

Keksinnön seuraavassa edullisessa lisäsovelluksessa sydämen lyöntejä mitataan ainakin neljällä elektrodilla, jotka on sijoitettu lantion ja alaselän alueelle. Tällöin EKG-signaalia voidaan mitata bi-polaarisesti ja lisäksi mittaukseen voidaan valita useita kytkentävaihtoja mm. mahdollisimman suuren signaalin amplitudin tai • · · y·' 20 vähiten liike- tai EMG-häiriöitä sisältävän signaalin löytämiseksi.

• · I

• · • · ··· Keksinnön seuraavassa’ edullisessa lisäsovelluksessa sydämen EKG-signaalia ···· mitataan kahdella kanavalla bi-polaarisesti käyttäen kolmea elektrodia/kanava siten, ··.·. että kummallakin kanavalla tarkastellaan sydäntä ja sen sähköistä toimintaa eri • φ \.I suunnista. Bi-polaarisesta EKG-signaalista voidaan sydämen lyönnit havaita • φ 25 tunnistamalla QRS-piikkien lisäksi myös muut aikaisemmin kuvatut normaalin EKG-käyrän muodot. Toiselta kanavalta tunnistetaan QRS-piikit yksinkertaisella ' pulssintunnistusmenetelmällä ja toiselta kanavalta muut muodot erilaisilla hahmontunnistusalgoritmeilla. Tällöin yksittäisten sydämen lyöntien tunnistaminen * on luotettavampaa myös silloin kun signaalissa on liikehäiriöitä mukana.

*. * 30 Keksinnön seuraavassa edullisessa lisäsovelluksessa EKG-signaalien kanssa yhtä aikaa mitataan myös jalkalihasten aktiivisuutta kuvaavia EMG-signaaleja sekä :***; kehoon sijoitetuista kiihtyvyys- tms. liikeantureista kehon ja raajojen liikesignaaleja. Tällöin liikkeiden ja lihasaktiivisuuksien aiheuttamia häiriöitä 5 118753 suodatetaan pois EKG-signaalista yhdistämällä siihen häiriölähteiden signaalit esim. vastakkaisvaiheisena tai muulla tarkoitukseen sopivalla tavalla.

Seuraavaksi keksintöä selvitetään tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 5 kuva 1 esittää erästä asustetta ja laitetta keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi, kuvat 2 ja 3 esittävät ylhäältä päin katsottuna elektrodien sijoittelua vyötärön kohdalla ja kahta erilaista kytkentävaihtoehtoa, kuva 4 esittää erästä toista keksinnön mukaista asustetta menetelmän 10 soveltamiseksi, kuvassa 5 on esimerkkejä erilaista signaalin suodatuksista ja signaalien jatkokäsittelystä, kuva 6 esittää EMG-häiriöiden suodattamista EKG-signaalista, kuvassa 7 havainnollistetaan kuinka EKG-signaalista suodatetaan liikehäiriöitä, 15 kuva 8 esittää EMG-häiriöiden suodatusta EKG-signaalista sekä virheellisten , ... pulssien poistamista * · · »··

M I

: *.·* Kuvassa 1 on esitetty asuste 1, housut, johon on sijoitettu elektrodeja 2, 3 halutuille paikoille. Elektrodeina käytetään sinänsä tunnettuja tarkoitukseen soveltuvia "·*: tekstiilielektrodeja, mutta myös muunlaisia elektrodeja voidaan käyttää toisissa 20 sovelluksissa. Nämä elektrodit on yhdistetty kuvassa näkyvään housuihin j**·. kiinnitettyyn seuranta- ja mittauslaitteistoon 4. Signaalit yhdistetään elektrodeilta ·«« seuranta- ja mittauslaitteistoon housuihin kiinnitettyjä johtavia kuituja tai muuta sinänsä tunnettua johdetta käyttäen. Asusteissa olevat elektrodit, johtimet ja liitokset • · ]..m ovat pesun- j a kulutuksen kestäviä.

* · ··· 25 Seuranta- ja mittauslaitteisto voidaan sijoittaa samaan asusteeseen, se voi olla eri

• M

asusteessa tai jossakin laitteessa, jota käyttäjä kantaa mukanaan. Laitteisto voi olla myöskin välineessä, jolla käyttäjä liikkuu ja/tai halutut tiedot voidaan siirtää ί ** välimatkan päässä olevaan yhteen tai useampaan laitteistoon sinänsä tunnetulla tavalla langattomasti.

6 118753

Kuvien 1-4 mukaisessa sovelluksessa elektrodit 2, 3 on menetelmän mukaisesti sijoitettu alaselkään ja lantion alueella sellaisiin paikkoihin, joissa toisaalta alueen lihasten synnyttämät EMG-signaalit ovat mahdollisimman pieniä ja toisaalta paikkoihin, joissa ihon alla olevat muut kudokset ovat mahdollisimman ohuita 5 eivätkä siten tarpeettomasti vaimenna sydämestä tulevaa EKG-signaalia. Eräs tällainen sijoittelu on esitetty kuvissa 2 ja 3, jossa elektrodit 2, 3 (4 kpl) sijaitsevat niissä kohdissa kehoa, joissa lonkkaluut on lähimpänä ihon pintaa. Näihin elektrodeihin on kytketty kaksi mittauskanavaa siten, että ne osittain käyttävät samoja elektrodeja. Kanavien kytkennät ja bi-polaarisen mittauksen suunnat käyvät 10 myös ilmi kuvista 2 ja 3. Kuvassa 2 signaalia mitataan ”+” ja -elektrodien väliltä käyttäen elektrodia G referenssielektrodina. Kuvassa 3 on vastaava, mutta toisensuuntainen kytkentä. Kuvissa alhaalla olevat elektrodit ovat molemmissa kytkennöissä mukana, mutta niiden käyttötarkoitus poikkeaa toisistaan eri kytkennöissä. Toisella kanavalla mitataan EKG-signaalia painottaen kehon vasenta 15 puolta ja toisella kanavalla vastaavasti painottaen oikeaa puolta, jolloin sydämen sähköisen toiminta näkyy kanavilla erilaisena. Tällaista erottelua hyväksikäyttäen sydämenlyöntien tunnistaminen saadaan mahdollisimman luotettavaksi jalkojen vuorottelurytmisen liikunnan esim. kävelyn, juoksun tai pyöräilyn aikana, koska rytmin eri vaiheissa ainakin toisella puolella kehoa on tunnistamisen kannalta 20 riittävän häiriötön EKG-signaali.

:j\* Kanavilla voidaan käyttää myös toisistaan poikkeavia signaalin suodatuksia, jolloin :*·*: signaaleista voidaan eri tavoin poistaa ulkoisten häiriöiden aiheuttamia virheitä.

• ·

Esimerkiksi toisella kanavalla vaimennetaan kehon tärähdysten aiheuttamia suuritaajuisia häiriöitä, jolloin myös EKG-signaalin ns. QRS-piikki vaimenee mutta 25 muut sydämen lyönnin muodot säilyvät tunnistettavina. Toisella kanavalla * · vastaavasti voidaan vaimentaa raajojen liikkeiden aiheuttamia matalataajuisia "· häiriöitä, jolloin QRS-piikki vaimentumattomana erottuu signaalista helpommin, mutta toisaalta sydämen lyönnin muut piirteet vaimenevat. Lisäksi eri kanavilla : ·' voidaan käyttää erilaisia yhdistelmä- tai kaistanpäästösuodattimia tai muita 30 signaalia muokkaavia menetelmiä kuten tasasuuntaus, negatiivisen tai positiivisen • * * *. puolen leikkaus jne.

···

Kuvassa 4 on muutoin kuvan 1 yhteydessä selostettu laite ja housut, mutta niihin on sijoitettu lisäksi mittauselektrodit 5 reisi- ja pakaralihasten EMG-signaalien :*"· mittaamiseksi ja yhtenäiset referenssielektrodit 6 reisien sivuille. Lisäksi laitteeseen 35 on integroitu yhden, kahden tai kolmen suunnan kiihtyvyysanturi vartalon 7 118753 liikkeiden tunnistamiseksi. EMG-signaalit ja kiihtyvyysanturista saatavat signaalit käsitellään samassa seuranta-ja mittauslaitteistossa, joka mittaa EKG-signaaleja.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä samanaikaisia EMG- ja kiihtyvyyssignaaleja käytetään hyödyksi häiriöiden suodattamiseksi EKG-signaalista. Menetelmän 5 mukaisesti mitatussa EKG-signaalissa voi olla mukana sitä mittaavien elektrodien kautta näkyvää EMG-signaalia, jonka syntyy elektrodien lähellä olevissa lihaksissa. Silloin kun näiden EMG-häiriöiden lähde tunnetaan, se voidaan suodattaa pois EKG-signaalista. Esimerkiksi vasemman jalan lihasten aiheuttama EMG-signaali kytkeytyy lantion vasemmalla puolella sijaitseviin EKG-elektrodeihin. Kun 10 vasemman jalan lihasten aktiivisuutta samanaikaisesti mitataan reidessä ja/tai pakaroissa olevilla elektrodeilla, voidaan niistä saatu EMG-signaali syöttää vastakkaisvaiheisena EKG-signaalin mukaan, jolloin EMG-signaalin osuus vaimenee ja sydämen lyöntiä kuvaavat piirteet tulevat paremmin näkyviin. Koska EKG-elektrodien kautta näkyvä jalan lihasten EMG-signaali on jonkin verran 15 vaimeampaa verrattuna reisi- tai pakaralihasten signaaleihin, voidaan suodatukseen käytettävää suoraan reisistä ja/tai pakaroista otettavaa signaalia vaimentaa sopivasti ennen sen syöttämistä EKG-signaalin mukaan. Tarvittaessa voidaan EKG:tä suodattavana signaalina käyttää myös toisen puolen jalasta saatavia EMG-signaaleja vastaavasti enemmän vaimennettuna.

, 20 EKG-signaalista voidaan suodattaa myös liikkeiden aiheuttamat häiriöt käyttäen • · » hyväksi kehoon sijoitettujen kiihtyvyys- tms. liikeantureiden antamia signaaleja.

’ ; Suodatusmenetelmät ovat periaatteiltaan samanlaiset kuin edellä EMG-signaaleiden *·*’. avulla kuvatut menetelmät. Tyypillisiä suodatettavia häiriöitä ovat juostessa jalkojen kautta elektrodiin ja johtimiin välittyvät tärähdykset, jotka kytkeytyvät ϊ V 25 samalla myös lihasten ja luuston kautta EKG-signaaliin.

··· • · • ·

• M

Kuvissa 5 ja 6 esitellään eräitä tyypillisiä keksinnön mukaisia EKG-signaalin : ·, ·, suodatus- j a käsittelyperiaatteita: • · • · • · t

Kuvassa 5 a) on normaali suodattamaton EKG-signaali, joka on mitattu ·'**. koehenkilöltä levossa. Signaalissa näkyvät kaikki tyypilliset sydämen lyönnin 30 muodot ja piirteet (P, Q, R, S, T), eikä signaalissa ole häiriöitä. Sydämen lyönti voidaan tunnistaa joko pulssin tunnistuksella QRS-piikistä tai hahmontunnistuksella • ** esim. QRS-piikin ja ST-segmentin muodostamasta kokonaisuudesta. Jos mitattava henkilö liikkuu signaaliin kytkeytyy mukaan liikehäiriöitä, jolloin lyöntien tunnistaminen vaikeutuu huomattavasti.

8 118753

Kuva 5 b) esittää EKG-signaalia, josta on suodatettu pois osa matalista taajuuksista. Normaaliin EKG-signaaliin verrattuna QSR-piikit ovat amplitudiltaan yhtä suuret, mutta muut sydämen lyönnin tyypilliset muodot ovat vaimentuneet. Tällainen suodatus estää matalataajuisen perustason huojunnan kytkeytymisen signaaliin, 5 jolloin lyöntien tunnistaminen on edelleen mahdollista.

Kuvassa 5 c) näkyvä signaali on muodostettu tasasuuntaamalla ensin bi-polaarinen EKG-signaali ja sen jälkeen signaalia on voimakkaasti suodatettu jyrkällä kaistanpäästösuotimella. Lopputuloksena saadaan pulssijono, jossa sydämen lyönnit ovat amplitudiltaan huomattavasti vaimentuneet, mutta pulssit ovat selkeitä ja 10 helposti laskettavissa. Tällä menetelmällä saadaan myös erittäin häiriöisestä mittaustilanteesta käyttökelpoinen signaali.

Kuvassa 6 a) on esimerkki kuvan 2 mukaisella kytkennällä mitatusta EKG-signaalista, jossa näkyy vasemman pakaralihaksen aiheuttamaa EMG-signaalia mukana. Kun lihakset ovat voimakkaasti aktivoituneet esimerkiksi polkupyörän 15 kampea pyöritettäessä, häiriintyy EKG-signaali niin, että sydämen lyöntien tunnistaminen signaalista on vaikeaa.

Kuvassa 6 b) esitetään samanaikaisesti kuvan 6 a) signaalin kanssa tallennettu pakaralihasten EMG-signaali mitattuna kuvassa 4 näkyvillä elektrodeilla.

Vertailemalla signaaleja keskenään havaitaan, että EKG-signaalissa näkyvä häiriö *·:.* 20 on EMG-signaalin muotoinen vaikkakin amplitudiltaan erikokoinen.

• ·*· : .·

Kuvassa 6 c) on esimerkki EMG-signaalin avulla tehdystä suodatuksesta.

···· ..„i Yhdistämällä kuvan 6 a) EKG-signaaliin sopivalla tavalla invertoitu ja/tai vaimennettu kuvan 6 b) mukainen EMG-signaali saadaan lopputulokseksi uusi • · signaali, josta sydämen lyönnit erottuvat selkeämmin kuin alkuperäisessä EKG-**** 25 signaalissa ja ne ovat myös ohjelmallisesti tunnistettavissa.

Kuvan 7 a) EKG-signaali on esimerkki signaalista, jossa on mukana matala- ja :***: korkeataajuisia liikehäiriöitä sekä kuvan 6 b) kaltaista EMG-häiriötä. Tällainen .;.t signaali syntyy tyypillisesti juostessa, kun EKG-signaalia mitataan kuvan 2 ***\ kytkennällä.

* · 30 Kuva 7 b) esittää kehoon sijoitetusta liikeanturista mitattua pystysuuntaista • I· [···' kiihtyvyyssignaalia, jota on suodatettu ja keskiarvostettu siten, että signaalissa *** pääosin on jäljellä vain matalataajuiset liikkeet. Verrattaessa tätä signaalia kuvan 7 a) EKG-signaaliin havaitaan, että EKG-signaalin perustason huojunta muistuttaa kuvan 7 b) liikesignaalia.

9 118753

Kuva 7 c) esittää uutta yhdistettyä signaalia, jossa kuvan 7 a) alkuperäisestä EKG-signaalista on poistettu perustason huojunta sopivalla tavalla invertoidun ja vaimennetun kuvan 7 b) mukaisen liikesignaalin avulla. Jäljelle jäävässä signaalissa sydämen lyönnit ovat alkuperäistä paremmin tunnistettavissa, mutta siinä on 5 kuitenkin mukana vielä korkeataajuisia häiriökomponentteja.

Kuvassa 8 a) on sekä kuvan 7 c) mukainen suodatettu EKG-signaali että EKG-signaalin kanssa samanaikaisesti mitattu jalanlihasten EMG-signaali. Signaaleja tarkastelemalla havaitaan, että sydämen syketaajuus ja EMG-signaalissa näkyvä askelrytmi poikkeavat toisistaan ja lisäksi että EKG-signaalissa esiintyvät 10 säännölliset häiriöt ovat osittain peräisin lihasten aktiivisuuksista. Kun kuvan 7 c) signaalista poistetaan lihasten aiheuttamat häiriöt kuvan 8 a) sopivasti vaimennetun EMG-signaalin avulla. Tulokseksi saadaan kuvan 8 b) mukainen EKG-signaali, jossa on näkyvissä sydämen lyönneiksi tunnistettavia pulsseja sekä muutamia häiriöpulsseja.

15 Varsinaisten lopputulosten kuten esim. sykkeen tai sykevälin laskennassa käytetään edellä kuvattujen suodatusmenetelmien lisäksi myös QRS-piikin muodon tunnistukseen perustuvia suodatuksia. Tällaisia menetelmiä ovat esim. pulssin leveyden ja kynnysarvon ylityksen analyysit sekä virhepulssien hylkäysalgoritmit.

Esimerkiksi kahden sydämen lyönnin ts. QRS-piikkien välinen aikaero voi olla 20 lyhimmillään n. 0,25 sek, joka vastaa sykettä 240 lyöntiä/min. Tällä perusteella .!*; signaalissa liian lähekkäin olevista piikeistä toinen voidaan hylätä häiriönä. Kun : kuvan 8 b) signaalista poistetaan virheellisiksi todetut pulssit, jäljelle jää kuvan 8 c) ··· mukainen pulssijono, josta erilaisilla keskiarvostusmenetelmillä voidaan laskea Σ*’: keskimääräinen syke ja sykeväli.

M · ♦ ♦ · • · ♦ * .·**. 25 Käyttämällä edellä kuvattuja signaalin suodatus- ja käsittelymenetelmiä joko yhdessä tai erikseen sekä muita sinänsä tunnettuja menetelmiä saadaan myös häiriöisestä EKG-signaalista sydämen lyönnit tunnistetuksi luotettavasti.

• ·

Luotettavuutta voidaan myös parantaa mittaamalla EKG:tä kahdella tai useammalla **:** kanavalla yhtä aikaa, käyttäen kanavilla eri kytkentöjä ja mittaamalla kehon eri 30 osista.

• · • Keksintöä ei rajata esitettyihin edullisiin sovelluksiin, vaan se voi vaihdella : *·· patenttivaatimuksien muodostaman keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

• # · • · • · *··

Claims (8)

118753 ίο

1. Menetelmä sydämen lyöntien tunnistamiseksi ja mittaamiseksi fyysisessä harjoittelussa, jossa sydämen sähköisestä signaalista, EKG-signaalista, tunnistetaan ja mitataan yksittäiset sydämen lyönnit vyötärön alueelta ja/tai vyötärön alapuoliselta ke- 5 hon alueelta kahdella tai useammalla asusteeseen (1) tai sen osaan integroidulla elektrodilla (2, 3) ja/tai kahdella tai useammalla yhteen tai useampaan puettavaan anturiin integroidulla elektrodilla ja lasketaan erilaisia sydämen toimintaa kuvaavia suureita, tunnettu siitä, että sydämen lyönnin tunnistamiseksi ja mittaamiseksi sydämestä saatavia signaaleja käsitellään ja tutkitaan kahdella tai useammalla eri 10 tavalla laskennan luotettavuuden parantamiseksi ja häiriöiden vaikutuksen vähentämiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sydämen lyöntejä tutkitaan käyttäen kahta tai useampaa kehon eri osista mitattua signaalia laskennan luotettavuuden parantamiseksi ja häiriöiden vaikutuksen vähentämiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kahta tai useampaa sydämestä saatavaa signaalia käsitellään toisistaan poikkeavilla tavoilla laskennan luotettavuuden parantamiseksi ja häiriöiden vaikutuksen vähentämiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liikkuvasta . henkilöstä mittausta varten otettuja signaaleja käsitellään samaan aikaan mitattavis- : v. 20 ta EMG- ja/tai liikesignaaleista saatavien tietojen avulla lihas- ja/tai liikehäiriöiden • * l vaikutuksen vähentämiseksi. • · · ····

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sydämen ί *#’: lyöntejä mitataan ainakin neljällä elektrodilla (2, 3), jotka on sijoitettu lantion ja :***: alaselän alueelle. • · · . . 25

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että • · · :| φ : sydämen sähköistä signaalia mitataan vähintään kahdella kanavalla.

• » • · *·· ,·) ; 7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että • · · mm mitataan bi-polaarisesti käyttäen kolmea elektrodia/kanavaa siten, että kullakin ka navalla tarkastellaan sydämen sähköistä toimintaa, EKG-signaalia, eri suunnista. • · * · * • » · ,·. ; 30

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että, sydämen EKG-signaaleista suodatetaan liikkeiden aiheuttamia häiriöitä pois yhdis- 118753 tämällä samanaikaisesti mitattavista reisi- ja/tai pakaralihasten EMG-signaaleista ja/tai kehoon kiinnitetyistä liike- tai kiihtyvyysantureista saatavia signaaleja. • · · • · · • · ·1 · • · · • f • « · · • · · * · • · · • » · • · • 1 • « · • · • · ·· ♦ • · · • · t ··· · • · · • · • « ·♦· · • · 1 • M • · * • · • » • · « • · · • · · • · « • ·· • · 118753