DE102004026901A1

DE102004026901A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung informationsabhängiger physiologischer Daten des menschlichen oder tierischen Körpers

Info

Publication number: DE102004026901A1
Application number: DE102004026901A
Authority: DE
Inventors: Manfred Zmeck
Original assignee: Zmeck Manfred Dipl-Ing
Current assignee: ZMECK, MANFRED, DIPL.-ING., DE
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2005-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung informationsabhängiger physiologischer Daten des menschlichen oder tierischen Körpers mit folgenden Verfahrensschritten: DOLLAR A Anlegen von Informations-Signalen an den Körper; Durchführen eines EKG und Erfassen entsprechender erster Messdaten, Berechnen der Herzfrequenzvariabilität aus den ersten Messdaten, Messen der Atemfrequenz des Körpers und Erfassen entsprechender zweiter Messdaten und Vergleich der ersten und zweiten Messdaten und Anzeige von Normabweichungen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung informationsabhängiger physiologischer Daten des menschlichen oder tierischen Körpers
Es sind verschiedene Anwendungen von elektrischen oder magnetischen Wechselfeldern, z.B. für die Schmerzbehandlung (TENS-Geräte), für die Hochfrequenztherapie oder zur Heilung von Knochenbrüchen bekannt. Ferner ist bekannt, dass es möglich ist, zur Bekämpfung von Parasiten Patienten durch die Einleitung von Behandlungssignalen mit unterschiedlichen Frequenzen zu behandeln.
Hierbei treten jedoch insofern Probleme auf, als in aller Regel nicht von vornherein bekannt ist, welche Arten von Parasiten der Patient hat und mit welcher Frequenz er behandelt werden muss. Es werden in der medizinischen Literatur zwar von verschiedenen Autoren unterschiedliche Frequenzen für Parasiten oder Krankheitsbilder angegeben, jedoch erfolgt die Beantwortung der zuvor erläuterten Frage weitgehend durch kinesiologische Tests (Armlängentest, Test des Muskeltonus), durch Tastung des Nogier-Pulses, durch Messung des Hautwiderstandes (EAV, Synchrometer), durch Biotensor oder Pendel. Alle diese Testverfahren werden jedoch wissenschaftlich kontrovers diskutiert und liefern zumindest nicht immer verlässliche Ergebnisse, wobei diese darüber hinaus nicht unabhängig von der testenden Person sind.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Messung physiologischer Daten des menschlichen oder tierischen Körpers zu schaffen, die es ermöglichen, objektive Daten zur Bewertung zur Verfügung zu stellen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es möglich gemacht, Signale, vorzugsweise visuelle (Text/Bild) und/oder akustische (Sprache) Signale, die jeweils mit Inhalten versehen sind, und/oder Signale mit wählbaren Frequenzen im Kleinspannungsbereich zu erzeugen, und dem Patienten (Mensch oder Tier) zuzuführen. Ferner werden physiologische Daten des Patienten durch ein EKG und eine Atmungsmessung erfasst und ausgewertet. Hierbei wird aus dem EKG die Herzfrequenzvariabilität berechnet und angezeigt. Vorzugsweise können aus der Herzfrequenzvariabilität ferner höher- und niederfrequente Anteile berechnet werden. Diese Größen liefern gute Aussagen über die Funktion von Sympathikus und Parasympathikus des Patienten.
Ferner wird es möglich gemacht, dass die Herzfrequenzvariabilität objektiv mit der Atmung verglichen und das Vergleichsergebnis angezeigt werden kann, wobei Abweichungen von der Norm eine Reaktion des Patienten auf das eingeleitete Signal bzw. dessen Frequenz darstellen, sodass diese Abweichungen anzeigen, auf welche Informationen oder Frequenzen der Patient besonders reagiert.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
So ist es neben der Anzeige der Daten, die dem Therapeuten als Basis für seine Therapieentscheidung zur Verfügung gestellt werden können, vorzugsweise möglich, einen einstellbaren Algorithmus vorzusehen, der eine automatische Bewertung der Messergebnisse durchführt und akustisch oder optisch anzeigt.
Außerdem ist die Erfassung der genannten physiologischen Daten auch während einer Therapie möglich und gestattet eine Beeinflussung der Therapie (wie z.B. einen Abbruch bei Über- oder Unterschreitung von Grenzwerten, oder auch die Veränderung von Frequenz, Spannung, Kurvenform oder Zeit).
Zur Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist zu ergänzen, dass mit dem Begriff „Herzfrequenzvariabilität" oder auch „Herzratenvariabilität" (HRV) die Schwankungen der Herzfrequenz von Schlag zu Schlag bezeichnet werden. In der modernen Wissenschaft wird die HRV erstmals Mitte der 60er Jahre als diagnostisch wichtiges Phänomen beschrieben. Die HRV wird erfasst, indem das EKG-Signal aufgezeichnet wird, die QRS-Komplexe erkannt werden und ihr zeitlicher Abstand voneinander bestimmt wird.
Weiter werden die in der HRV enthaltenen Frequenz-Anteile ermittelt. Dabei wird zwischen hohen Frequenzen (HF) und niedrigen Frequenzen (LF) unterschieden. Weitere Unterscheidungen sind möglich.
Im Organismus gibt es zwei Hauptaktivierungszustände:

– einen auf Ruhe und Erholung gerichteten Zustand, der vom parasympathischen Nervensystem gefördert wird und sich in der HRV in verstärkter HF-Aktivität zeigt und
– einen auf Aktivität gerichteten Zustand, der vom sympathischen Nervensystem gefördert wird und sich in der HRV in verstaärkter LF-Aktivität zeigt.

Die Reaktion des Organismus auf äußere Ereignisse zeigt sich unmittelbar in der HRV. Diese Tatsache wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafterweise ausgenutzt, um die Reaktion des Körpers auf bestimmte Signale zu erfassen.
Gemäß den Prinzipien der Erfindung ist es möglich, die unterschiedlichen Frequenzen dem Körper des Patienten in Form elektrischen Stroms, als Magnetfeld, als akustischer oder optischer Reiz zuzuführen.
Hierbei ist es ferner möglich, einen vorher eingestellten Frequenz-Bereich automatisch zu durchlaufen oder auch einen Anzahl vorher eingestellter Einzelfrequenzen automatisch zu erzeugen und dem Körper zuzuführen.
Wie zuvor erläutert, erkennt das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eine besondere Reaktion des Körpers dann, wenn das Verhältnis von niederfrequenten zu höherfrequenten Anteilen der Herzfrequenzvariabilität die Durchschnittswerte über- oder unterschreitet.
Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, eine besondere Reaktion des Körpers mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu ermitteln, wenn sich einzelne Herzimpulse verschieben. Dies ist ebenso möglich, wenn Extrasystolen auftreten oder der Energiegehalt eines QRS-Komplexes die Durchschnittswerte über- oder unterschreitet.
Ferner kann eine besondere Reaktion des Körpers dadurch ermittelt werden, dass der Energiegehalt der ersten Ableitung eines QRS-Komplexes, die Dauer eines QRS-Komplexes oder die Flankensteilheit eines QRS-Komplexes die jeweiligen Durchschnittswerte über- oder unterschreitet.
Erfindungsgemäß kann ferner eine besondere Körperreaktion ermittelt werden, wenn die Herzfrequenzvariabilität der Atmung nicht folgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung machen es ferner möglich, durch einen geeigneten Algorithmus automatisch eine Aussage abzuleiten, mit welcher Frequenz der Patient behandelt werden muss. Hierbei ist es natürlich möglich, die einzelnen Auswertungen dem jeweiligen Benutzer (Arzt, Therapeut oder auch Patient) anzuzeigen, damit dieser eine größere Datenmenge zur Verfügung hat, um seine Diagnose zu stellen und die entsprechenden Therapien durchzuführen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine schematisch vereinfachte Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung frequenzabhängiger physiologischer Daten des menschlichen oder tierischen Körpers, und
2 eine Aufzeichnung von HRV und Atem während unterschiedlicher Frequenzen
In 1 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 100 bezeichnete Vorrichtung zur Messung frequenzabhängiger physiologischer Daten des menschlichen oder tierischen Körpers dargestellt, die eine Bedieneinheit 1 aufweist, die mit einer Steuer- und Auswertungseinheit 2 in Wirkverbindung steht. Die Steuer- und Auswertungseinheit 2 wiederum ist mit einer Anzeigeeinheit 3 zur Anzeige der ermittelten Ergebnisse und einem akustischen Signalgeber wirkverbunden.
Die Vorrichtung 100 weist ferner einen Frequenzgenerator 6 auf, der von der Steuer- und Auswertungseinheit gesteuert bzw. geregelt wird und über einen Verstärker 12 Signale unterschiedlich wählbarer oder auch vorbestimmter Frequenzen in den Körper K eines menschlichen oder tierischen Patienten einleitet. Hierzu sind bei der dargestellten Ausführungsform entweder Handelektroden 15 oder Fußelektroden 16 oder sowohl Hand- als auch Fußelektroden vorgesehen, wie sich dies aus 1 im Einzelnen zeichnerisch ergibt. Mit den Fußelektroden ist eine bessere Durchströmung der unteren Körperhälfte erreichbar.
Alternativ oder als Ergänzung dazu ist die Zuführung der Frequenzen über Induktivitäten als magnetisches Feld, über modulierte Lichtquellen als optisches Signal oder über Schallwandler als akustisches Signal möglich.
Die vom Frequenzgenerator 6 erzeugten, vorzugsweise elektrischen, Ausgangssignale können eine unterschiedliche Frequenz- oder Kurvenform haben, was von der Steuer- und Auswertungseinheit bestimmt wird. Dabei kann die Frequenz frei eingestellt werden oder sie kann aus vorgegebenen Frequenzen ausgewählt werden. Ferner ist es möglich, dass die Frequenz konstant oder gewobbelt sein kann, was bedeutet, dass sie zwischen zwei Grenzfrequenzen verändert wird. Es kann ferner alternativ auch eine Anzahl von angewählten Frequenzen automatisch durchlaufen werden. Als Kurvenformen stehen Rechteck, Sinus, Dreieck oder Sägezahn zur Verfügung. Das Ausgangssignal kann amplitudenmoduliert und mit oder ohne Offset ausgegeben werden.
Die Vorrichtung 100 weist ferner eine Strommesseinrichtung 11 auf, die ihre Messergebnisse an eine Messdatenerfassungseinrichtung 5 weitergibt, die ebenfalls mit der Steuer- und Auswertungseinheit in Wirkverbindung steht. Insbesondere, wenn der Ausgangsstrom dem Körper über Kontaktelektroden zugeführt wird, erlaubt dieser Rückschlüsse über den Stromfluss im Körper.
Am Körper K des Patienten sind bei der dargestellten Ausführungsform ferner EKG-Elektroden 13 sowie ein Atmungssensor 14 angebracht. Die EKG-Elektroden 13 leiten EKG-Signale an einen Verstärker 9 weiter, von dem aus die Daten über ein Filter 7 an die Messdatenerfassungseinrichtung 5 weitergeleitet werden.
Der Atmungssensor 14 leitet seine Messwerte ebenfalls über einen Verstärker 10 an einen Filter 8 und die Messdatenerfassungseinrichtung 5 weiter.
Die Steuer- und Auswerteeinheit 2 wertet sämtliche Daten von der Messdatenerfassungseinrichtung 5 auf folgende Art und Weise aus:

– aus dem EKG-Signal werden die QRS-Komplexe ermittelt. Hierbei werden die Abstände von Puls zu Puls und damit die Herzfrequenzvariabilität berechnet. Ferner wird der Maximalwert des QRS-Komplexes, der Maximalwert der Flanken des QRS-Komplexes und die zeitliche Dauer des QRS-Komplexes ermittelt.
– aus der Herzfrequenzvariabilität werden die Anteile im HF- und LF-Bereich ermittelt. Die Ermittlung kann im Zeit- oder Frequenzbereich erfolgen. Es wird außerdem der Puls des Patienten ermittelt;
– aus der Herzfrequenzvariabilität werden geringe zeitliche Verschiebungen von einzelnen Pulsen berechnet;
– Herzfrequenzvariabilität und Atmung werden verglichen. Insbesondere wird ein Signal erzeugt, wenn die Herzfrequenz nicht der Atmung folgt, was aus der Darstellung der 3 beispielhaft ersichtlich ist.

Die Steuer- und Auswerteeinheit 2 stellt die Daten der Anzeigeeinheit zur Verfügung, damit diese dann für die Erstellung einer Diagnose aufbereitet zur Verfügung stehen.
Alternativ kann die Steuer- und Auswertungseinheit 2 die Daten einem Diagnosealgorithmus zur Verfügung stellen, der die Daten auf Über- oder Unterschreitung von einstellbaren Grenzwerten überwacht. Alternativ kann er die Daten auf Abweichungen von einem Mittelwert überwachen und die Resultate mit einer einstellbaren Wichtung auf ein einziges Signal addieren, das dann akustisch oder optisch angezeigt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 kann zur ferner eine Messung der Ausgangsspannung sowie eine Messung der Ausgangsfrequenz durchführen, um die eigene Funktion zu überwachen. Die Messung des Ausgangsstromes kann auch dazu verwendet werden, die abgegebene Leistung zu beschränken, also bei ansteigendem Strom die Spannung zu verkleinern.

Claims

Verfahren zur Messung physiologischer Daten des menschlichen oder tierischen Körpers mit folgenden Verfahrensschritten: – Anlegen von Informations-Signalen an den Körper; – Durchführen eines EKG und Erfassen entsprechender erster Messdaten; – Berechnen der Herzfrequenzvariabilität aus den ersten Messdaten; – Messen der Atemfrequenz des Körpers und Erfassen entsprechender zweiter Messdaten; – Vergleich der ersten und zweiten Messdaten und Anzeige von Normabweichungen.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt: Bestimmen von QRS-Komplexen aus den ersten Messdaten.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt: Ermittlung der Anteile im HF- und LF-Bereich aus den ersten Messdaten sowie Ermittlung des Pulses.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt: Berechnen zeitlicher Verschiebungen einzelner Herzimpulse aus der Herzfrequenzvariabilität
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationssignale Signale variierbarer Frequenz sind, die dem Körper als elektrischer Strom, als Magnetfeld, als akustischer oder optischer Reiz zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorab eingestellter Frequenzbereich automatisch durchlaufen wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl vorher eingestellter Frequenzen automatisch ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Informations-Signale mit Inhalten versehene visuelle und/oder akustische Signale sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von niederfrequenten zu höherfrequenten Anteilen der Herzfrequenzvariabilität bestimmt und ermittelt wird, ob hierbei Durchschnittswerte über- oder unterschritten werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftreten von Extrasystolen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ermittelt wird, ob der Energiegehalt eines QRS-Komplexes die entsprechenden Durchschnittswerte über- oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ermittelt wird, ob der Energiegehalt der ersten Ableitung eines QRS-Komplexes entsprechende Durchschnittswerte über- oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ermittelt wird, ob die Dauer eines QRS-Komplexes entsprechende Durchschnittswerte über- oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ermittelt wird, ob die Flankensteilheit eines QRS-Komplexes entsprechende Durchschnittswerte über- oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ermittelt wird, ob die Herzfrequenzvariabilität der Atmung folgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass aus Abweichungen von Durchschnittswerten automatisch durch einen Algorithmus eine Aussage abgeleitet wird, mit welcher Frequenz der Patient zu behandeln ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe der Informations-Signale durch die physiologischen Daten gesteuert wird.
Vorrichtung (100) zur Messung informationsabhängiger physiologischer Daten des menschlichen oder tierischen Körpers: – mit einer Steuer- und Auswertungseinrichtung (3); – mit einer Signalquelle (6); und – mit einer Messdatenerfassungseinrichtung (5) zur Erfassung von Daten einer EKG-Messung und einer Atemfrequenz-Messung, wobei die Messdatenerfassungseinrichtung (5) mit der Steuer- und Auswertungseinrichtung (3) in Wirkverbindung steht, die aus den von der Messdatenerfassungseinrichtung (5) zugeführten Daten Normabweichungen bestimmt und diese anzeigt.