DE2633371A1 - Portable automatic heart rhythm anomaly detector - provides registration of anomalous signals from heart and may be carried bodily by patient - Google Patents

Portable automatic heart rhythm anomaly detector - provides registration of anomalous signals from heart and may be carried bodily by patient

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DE2633371A1 DE19762633371 DE2633371A DE2633371A1 DE 2633371 A1 DE2633371 A1 DE 2633371A1 DE 19762633371 DE19762633371 DE 19762633371 DE 2633371 A DE2633371 A DE 2633371A DE 2633371 A1 DE2633371 A1 DE 2633371A1
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Abstract

Appts. for automatic detection and registration of anomalies in the rhythm of the heart from the electrocardiogram comprises a circuit (2) with an integrator (6) producing analogue voltages which are proportional to the sepn. between the R-peaks and which are sequentially temporarily stored in 2 intermediate memory-circuits (7a, b). A comparator (8) compares the values in the memories and when a predetermined value is exceeded, an information storage device is actuated which stores the pathological heart signal change together with the immediately preceding and following signals. The appts. can be carried on the body of the patient.

Description

Gerät zur automatischen Erkennung und Registrierung vonDevice for the automatic detection and registration of

Hererhythmusatärungen Die Erfindung betrifft ein Gerät zur automatischen Erkennung und Registrierung von Herzrhythmusstörungen aus dem EKG. The invention relates to a device for automatic Detection and registration of cardiac arrhythmias from the ECG.

Es gibt bereits am Körper tragbare Magnetbandaufseichnungsgeräte, die das EKG über längere Zeit aufnehmen können. Zur Auswertung benötigt man dazu jedoch aufwendige stationäre Geräte und eine relativ lange Zeit zur Auswertung, weil die gesamte Information visuell auf pathologische Stellen abgesiebt werden muß. Andererseits gibt es spezielle am Krankenbett auf stellbare Arrhythmie-Computer, die Herzrhythmusstörungen nach Zahl und Art erkennen lassen. Diese Geräte erfordern sehr hohe Anschaffungskosten, einen großen Personalaufwand und Bind wegen ihrer Abmessungen nicht am Körper tragbar.There are already magnetic tape recorders that can be worn on the body, that can record the ECG over a long period of time. You need to do this for evaluation but expensive stationary devices and a relatively long time for evaluation, because all information is visually screened for pathological sites got to. On the other hand, there are special arrhythmia computers that can be placed on the bedside, identify the cardiac arrhythmias according to their number and type. These devices require very high acquisition costs, a large amount of personnel and bind because of their Dimensions cannot be worn on the body.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Mangel zu beseitigen und ein Gerät zu schaffen, das sowohl die Erkennung von Horzrhythmusstörungen als auch deren Aufzeichnung auf Magnet@and im nichtstationären Betrieb, d.h. in Form eines am Körper tragbaren Gerätes, ermöglicht.The object of the invention is to eliminate this deficiency and provide a device to create both the detection of heart rhythm disturbances and their recording on magnet @ and in non-stationary operation, i.e. in the form of a wearable on the body Device.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.According to the invention, this object is achieved by the measures of the claim 1 solved. Further refinements of the invention are described in the subclaims.

Die vom Körper abgeleiteten Herzaktionspotentiale werden einer Auswerteelektronik zugeführt, die zwischen gesunden und spezellen pathologischen Fällen unterscheiden kann, indem sie die Intervalldauer der R-Zacken analysiert und auswertet.The cardiac action potentials derived from the body are sent to evaluation electronics that differentiate between healthy and specific pathological cases can by them the interval duration of the R-waves is analyzed and evaluated.

Man kann auf diese Weise zwar nicht komplexe pathologische Veränderungen des Herzsignals diagnostizieren, erfaßt aber gerade die Herzrhythmusstörungen, die der niedergelassene Facharzt bisher nicht abklären konnte und die aufwendige stationäre Untersuchungen notwendig machten. Dies sind insbesondere Sinusknotensyndrom, paroxysmale Tachykardie, Sinusbradykardie, salvenartige ventrikuläre Extrasystolen, temporäre AV-Block, Exitblock bei Herzschrittmachern.Complex pathological changes cannot be made in this way diagnose the heart signal, but it just detects the cardiac arrhythmias that the resident specialist has not yet been able to clarify and the time-consuming inpatient Made investigations necessary. In particular, these are sinus node syndrome, paroxysmal Tachycardia, sinus bradycardia, salvo-like ventricular extrasystoles, temporary AV block, exit block for pacemakers.

Ein Magnetbandaufzeichnungsgerät 5 speichert die von der Auswerteelektronik als pathologisch erkannten Herzsignale.A magnetic tape recorder 5 stores the data from the evaluation electronics cardiac signals recognized as pathologically.

Auf diese Weise wird die große Menge redundanter Information bei einer mehrstündigen Aufnabmezeit unterdrUckt. Man spart Speicherplatz und verkürzt die Auswertezeit für den Arzt drastisch.In this way, the large amount of redundant information in a several hours of recording time suppressed. You save storage space and shorten the time Evaluation time for the doctor drastically.

Der Verstärker 9 hat die Aufgabe, die von den Elektroden 10 kommenden Signale ca. tausendfach zu verstärken. Es wird dazu ein Instrumentationsverstärker verwendet, der nur das an den Eingängen anliegende Differenzsignal verstärkt, das Gleichtakteingangssignal aber mit 100 d3 unterdrückt. Auf diese Weise werden Gleichtaktsignale wie z.B. Netzbrumm, elektrostatische Aufladungen usw. unterdrückt. Anschließend an den Instrumentationsverstärker 9 ist eine 50-HZ Bandsperre geschaltet, die eventuell noch auftretende Brummstbrungen eliminiert.The amplifier 9 has the task of coming from the electrodes 10 To amplify signals about a thousand times. An instrumentation amplifier is used for this is used, which only amplifies the difference signal present at the inputs, the Common mode input signal but suppressed with 100 d3. In this way, common mode signals such as mains hum, electrostatic charges etc. are suppressed. Afterward A 50-HZ bandstop filter is connected to the instrumentation amplifier 9, which may Still occurring hums eliminated.

Tritt im Herzsignal eine der oben angeführten pathologischen Veränderungen auf, so werden lur genauen Diagnostisierung der Herzsignalveränderung die davor un4achher aufgetretenen Herzpotentiale mit abgespeichert. Man muß daher immer die zuletzt aufgetretenen Eerzsohläge zwischenspeichern.If one of the above-mentioned pathological changes occurs in the heart signal on, the previous ones are used for the exact diagnosis of the cardiac signal change Cardiac potentials that occurred afterwards are also saved. So you always have to Save the last occurred Eerzsohläge.

Dazu bieten sich zwei Lösungen ans - Digitalisierung der Information mittels eines Analog-Digitalwandlers und Zwischsnspeicherung in einem dynamischen Schieberegister.There are two solutions to this - Digitalization the information by means of an analog-digital converter and intermediate storage in a dynamic shift register.

- Zwischenspeicherung der analogen Signale mittels eines Analogschieberegisters (sog. Eimerkettenspeicher).- Intermediate storage of the analog signals by means of an analog shift register (so-called bucket chain storage).

Die zweite Möglichkeit erscheint wegen des geringeren technischen und finanziellen Aufwandes besser geeignet.The second possibility appears because of the less technical and financial expenditure more suitable.

Es wird im Ausftihrungsbeispiel ein handelsüblicher Eimerkettenspeicher verwendet, der das Signal abtastet und die analogen Signalwerte mit Hilfe von 1024 Umladekapazitäten zwischenspeichert. Die Abtastfrequenz muß hierbei auf Grund des Abtaitheorems größer als die doppelte maximale Signalfrequenz sein.In the exemplary embodiment, it is a commercially available bucket chain store is used, which samples the signal and the analog signal values with the help of 1024 Temporary storage of transshipment capacities. The sampling frequency must be due to the Abtaitheorems must be greater than twice the maximum signal frequency.

Die niederfrequenten Signalanteile des Herzsignalspektrurns können wegen der tibertragungscharakteristik des onbandaufnahmekopfes nicht direkt auf Magnetband abgespeichert werden; man muß das Signal folglich modulieren. Dazu bietet sich die Frequenzmodulation an.The low-frequency signal components of the cardiac signal spectrum can because of the transfer characteristics of the tape recording head Magnetic tape can be stored; the signal must consequently be modulated. To do this, offers the frequency modulation.

Die R-Zacken des EKG-Signals gelten als Triggersignal für die Elektronik zur Itberpriifung der Intervalldauer zwischen zwei R-Zacken. Sie müssen daher sicher aus dem gesamten EKG-Signal erkannt werden. Dazu dient eine Vorrichtung 1 mit variabel einstellbarer Schwelle, die die R-Zacken in ein Rechtecksignal umwandelt.The R-waves of the ECG signal are considered to be the trigger signal for the electronics to check the interval between two R waves. So you need to be sure can be recognized from the entire ECG signal. A device 1 with variable is used for this purpose adjustable threshold that converts the R waves into a square wave signal.

Proportional zum Jeweiligen Abstand der R-Zacken (d.h. zum zeitlichen Abstand der Herzaktionspotentiale) wird an einem Integrater 6 eine analoge Spannung gebildet. Die beiden Jeweils letzten den zeitlichen Intervallen zwischen den R-Zakken entsprechenden Spannungen werden in speziellen Halte- Schaltungen 7 a, b zwischengespeichert und dann verglichen.Proportional to the respective distance between the R-waves (i.e. to the temporal Distance between the cardiac action potentials) is an analog voltage at an integrator 6 educated. The last two of the time intervals between the R-Zakken corresponding voltages are held in special Circuits 7 a, b cached and then compared.

Dieser Vergleich geschieht, i#em die Spannungen voneinander subtrahiert werden und die resultierende Spannung als Vergleichswert für einen Komparator dient. Überschreitet der Vergleichswert einen gewissen einstellbaren Wert (d.h.This comparison is done by subtracting the voltages from one another and the resulting voltage is used as a comparison value for a comparator. If the comparison value exceeds a certain adjustable value (i.e.

der Abstand der Herzaktionspotentiale untereinander ist zu groß oder zu klein), so wird ein Impuls ausgelöst, der das Magnetbandaufzeichnungsgerät 5 einschaltet und eine Aufzeichnung der Herzaktionspotentiale etwa 2 sec vor und 2 sec nach der pathologischen Veränderung auf das Magnetband bewirkt.the distance between the cardiac action potentials is too great or too small), an impulse is triggered which the magnetic tape recorder 5 switches on and a recording of the cardiac action potentials about 2 seconds before and 2 sec after the pathological change is effected on the magnetic tape.

Der einstellbare Wert darf kein Pestwert sein, sondern muß ein dynamisch mit der Herzfrequenz sich ändernder Wert sein.The adjustable value must not be a plague value, but must be dynamic value that changes with heart rate.

Das kommt daher, weil bei verschiedenen Herzfrequenzen (z.B.This is because at different heart rates (e.g.

70/min oder 130/min) der Differenzwert der dem R-Zacken-Abstand entsprechenden Spannungen verschieden groß ist.70 / min or 130 / min) the difference value of the corresponding to the R-wave distance Tensions is different in size.

Man macht den einstellbaren Komparatorwert dynamisch, indem man die in den Halteschaltungen 7a, b gespeicherten Spannungen aufaddiert und dann mit einem Faktor f bewertet. Dieser einstellbare Faktor bestimmt, welcher Unterschied der R-Zakken-Abstände als gesund oder als pathologisch angesehen werden soll. Dies ergibt sich aus folgendem Rechenbeispiel: a, b sind die in den Halteschaltungen 7a, b gespeicherten Spannungen, der Faktor ist f. a - b diente - wie beschrieben -als Verglelrlaawert für einen Komparator. a + b entspricht dem dynamischen Komparatorwert. Aus folgender Ungleichung ergibt sich Zwei zasätzliche Komparatoren in der Vergleichs einrichtung 8 haben als einstellbare Schwelle einen Festwert. Mit ihnen wird festgelegt, wann die Herzfrequenz zu langsam oder zu schnell ist, d.h. wann eine Bradykardie oder eine Tachykardie auftritt.The adjustable comparator value is made dynamic by adding up the voltages stored in the holding circuits 7a, b and then evaluating them with a factor f. This adjustable factor determines which difference in the R-Zakken intervals should be considered healthy or pathological. This results from the following calculation example: a, b are the voltages stored in the holding circuits 7a, b, the factor is f. A - b served - as described - as a comparison value for a comparator. a + b corresponds to the dynamic comparator value. The following inequality results Two additional comparators in the comparison device 8 have a fixed value as an adjustable threshold. They determine when the heart rate is too slow or too fast, that is, when bradycardia or tachycardia occurs.

Ein wiedertriggerbares Monoflop 4 wandelt den Speicherbefehl in eine einstellbare Speicherzeit um. Während dieser Zeit (etwa 4 sec) erhält der Motor des Magnetbandes Spannung, das Magnetband zeichnet die im Speicher 3 zwischengespeicherten und neu einlaufenden Herzaktionspotentiale auf.A retriggerable monoflop 4 converts the memory command into a adjustable storage time. During this time (approx. 4 sec) the motor receives of the magnetic tape tension, the magnetic tape records the temporarily stored in memory 3 and newly incoming cardiac action potentials.

Die gesamte Elektronik und das Magnetbandgerät sind in ein Gehäuse eingebaut. Dieses Gehäuse ist mit Hilfe einer Gragetasche leicht am Körper zu befestigen.The entire electronics and the magnetic tape recorder are in one housing built-in. This case can easily be attached to the body with the help of a grag pouch.

Wenn jeder Aufzeichnung im Speichergerät 5 eine Zeitmarkierung beigegeben wird, können zusätzlich die zeitlichen Abstande, in denen Herzrhythmusstörungen erfolgen, erkannt werden. Dies kann z.3. mittels eines 2-Spurmagnetbandaufzeichnungsgerätes erfolgen, bei dem in eine Spur die Hersaktionspotentiale und in die andere Spur die verschlüsselte Zeitangabe eingeschrieben wird.When each recording in the storage device 5 is given a time stamp will, in addition, the time intervals in which cardiac arrhythmias be recognized. This can e.g. by means of a 2-track magnetic tape recorder take place in which the action potentials in one track and the other track the encrypted time is written.

Der Arzt kann z.B. mit seinem üblichen EKG-Schreibgerät die gespeeicherte Information in kurzer Zeit ausschreiben. Dieser Ausdruck gestattet wegen ir Beschräntung auf die pathologischen Bereiche der EKG-Signale eine sofortige und schnelle Analyse einer mehrstündigen Herztätigkeit.The doctor can write the saved Write out information in a short time. This expression is permitted because of its limitation an immediate and quick analysis of the pathological areas of the EKG signals heart activity lasting several hours.

Claims (7)

Patentansprllche Gerät zur automatischen Erkennung und Registrierung von Herzrhythmusstörungen aus dem EKG, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (1) zur Pulsformung der R-Zacken der Herzaktionspotentiale, der eine Schaltung (2) zur Erkennung von Herzrhythmusstörungen nachgeschaltet ist, durch eine Speichereinrichtung (3), die einige zeitlich vorangehende Herzaktionspotentiale zwis chenspeichert, und durch eine Schaltung (4), die bei erkannter Herzrhythmusstörung in Speichergerät (5) fUr eine wählbare Zeit in Tätigkeit setzt, derart, daß einige , der pathologischen Herzsignalveränderung vorangehende und nachfolgende Herzaktionspotentiale aufgezeichnet werden. Patent claims device for automatic detection and registration of cardiac arrhythmias from the EKG, characterized by a device (1) for pulse shaping of the R-waves of the cardiac action potentials, which is a circuit (2) for Detection of cardiac arrhythmias is connected downstream by a memory device (3), which temporarily stores some previous cardiac action potentials, and by a circuit (4) which, when a cardiac arrhythmia is detected, is stored in the memory device (5) for a selectable period of time in action, in such a way that some, the pathological Cardiac signal change, previous and subsequent cardiac action potentials recorded will. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (3) ein handelsüblicher Analogeimerkettenspeicher ist. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the storage device (3) is a commercially available analog bucket chain store. 3. Gerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gek ennz ei ohne t daß die Schaltung (2) aus einem Integrator (6) besteht, der dem Abstand der R-Zacken proportionale analoge Spannungen bildet, die aufeinanderfolgend in zwei Halteschaltuagen (7a, b) zwischengespeichert werden, und daß eine Vergleichseinrichtung (8) vorgesehen ist, die die analogen Spannungen miteinander vergleicht und bei Übersohreitung eines bestimmten, mit der HerMtrequens sich ändernden Vergleichswertes ein Signal zur Betätigung des Speichergerätes (5) abgibt. 3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the ennz egg is not Circuit (2) consists of an integrator (6) which is proportional to the distance between the R-waves forms analog voltages, which are successively in two holding switchgears (7a, b) are temporarily stored, and that a comparison device (8) is provided which compares the analog voltages with each other and if one is over-tube certain, changing with the HerMtrequens Comparison value emits a signal to actuate the storage device (5). 4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vergleichseinrichtung (8) zusätzliche Eomparatoren enthalten sind, die eine zu langsame bzw. zu schnelle Herzfrequenz erkennen und dann auch ein Signal zur Betätigung des Speichergerätes (5) abgeben.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that in the comparison device (8) Additional comparators are included, which are too slow or too fast Detect heart rate and then also a signal to operate the memory device (5) submit. 5. Gerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß das Speichergerät (5) ein Magnetbandaufzeichnungsgerät ist.5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the storage device (5) is a magnetic tape recorder. 6. Gerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichergerät (5) ein Festwertspeicher ist.6. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the storage device (5) is a read only memory. 7. Gerät nach Anspruch 1 bis 6, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t daß Jeder Aufzeichnung im Speichergerät (3) eine Zeitmarkierung zugeordnet ist.7. Apparatus according to claim 1 to 6, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t that each recording in the storage device (3) is assigned a time stamp is.
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