DE3804616A1 - Stethoskop mit vorrichtung und verfahren zur erfassung, auswertung und darstellung verschiedener biosignale - Google Patents
Stethoskop mit vorrichtung und verfahren zur erfassung, auswertung und darstellung verschiedener biosignaleInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Stethoskop, das durch
zusätzliche Vorrichtungen - Sensoren und Elektronik - eine
Gewinnung und Auswertung verschiedener Biosignale an Men
schen und ihre optische Darstellung erlaubt. Ableitbare
Biosignale sind EKG (Elektrokardiogramm), PKG (Phonokardio
gramm), verschiedene Pulskurven, Korotkoffgeräusche, Lun
gengeräusche (usw.).
In der Medizin ist das Stethoskop nach wie vor das Instru
ment für erste Untersuchungen und Diagnosen. Geräusche und
Töne des Herzens sowie der Arterien (Korotkoff-Geräusche)
werden vom Arzt mit dem Stethoskop auskultiert, um Erkran
kungen und Abnormitäten bei der Vorfelduntersuchung festzu
stellen. Eine präzise Diagnose erfolgt mit Hilfe weiterer
Informationen aus den o.g. Biosignalen. Liegen diese Infor
mationen gleichzeitig vor, wird die Diagnoseaussage siche
rer.
Es gibt eine Reihe von Erfindungen, die eine Verbesserung
der akustischen Eigenschaften durch geometrische Gestal
tung, Materialauswahl und elektroakustische Signalwandlung
anstreben (so z.B. Deutsche Patentanmeldung Nr. DE
30 13 46 602). Stethoskope nutzen nur die akustische Informa
tion des Schallsignals. Weitere, für die Diagnose relevante
Informationen aus den Biosignalen werden mit Stethoskopen
nicht genutzt. Unabhängig davon bleibt es Sache der Erfah
rung und Übung, die subjektiv wahrnehmbaren Klangphänomene
den zugehörigen Krankheitsbildern zuzuordnen. Erschwerend
ist hierbei in besonderem Maße die Einordnung der Klangphä
nomene in Systole und Diastole. Auf subjektive Weise ist
auch die Beurteilung der diagnostisch wichtigen Geräuschei
genschaften wie Frequenzumfang, Lautstärke und Dauer nur
sehr unvollkommen möglich, zumal das akustische Langzeitge
dächtnis des Menschen schlecht ist.
Zur Verbesserung der Auskultation müssen also neue ver
lässliche Verfahren und Vorrichtungen geschaffen werden,
die in objektiverer Weise die Beurteilung von Geräuschei
genschaften ermöglichen und eine zeitliche Einordnung in
die Herzevolution erlauben. Hierzu werden in Kliniken oder
Fachpraxen Registriergeräte benutzt, die synchron das EKG-
Signal und das PKG-Signal darstellen. Die Aufnahme erfolgt
über Elektroden und spezielle Herzschallmikrophone. Nach
teilig hierbei ist die Veränderung des Klangcharakters
durch die von Stethoskopen abweichende Übertragungsfunktion
von Herzschallmikrophonen, sodaß solche Geräte zur Auskul
tation nicht geeignet sind. Außerdem eignen sie sich wegen
Größe und Gewicht nicht für einen Transport, z. B. zu Haus
besuchen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die qualitative akustische
Information der Auskultation mit dem herkömmlichen Stetho
skop durch weitere quantitativ meßbare Information zu er
weitern, um dem Arzt eine objektivere Beurteilung des Herz
schallsignals ohne spezielle Registriergeräte zu ermögli
chen. Mit der im folgenden beschriebenen Erfindung wird
aber auch eine automatische Messung der Herzschlagfrequenz,
die optische Darstellung von Pulskurven und der Korotkoff
geräusche möglich. Je nach Ausführung sind zusätzlich auch
Analysen möglich. Die optische Darstellung von Pulskurven
erlaubt eine Beurteilung von Durchblutung und Gefäßzustand,
z. B. an der Carotis oder im Bereich der Extremitäten. Die
Visualisierung der Korotkoffgeräusche ist als große Hilfe
bei der Messung des Blutdrucks nach Riva-Rocci anzusehen.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
ein Stethoskop mit Sensoren und miniaturisierter Elektronik
zur Meßwertverarbeitung und Biosignaldarstellung erweitert
wird, was zusätzlich zur qualitativen auch eine quantitati
ve Biosignalauswertung für die Diagnose erlaubt. Die im
kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merk
male beschreiben den Lösungsweg. Die Unteransprüche bezie
hen sich auf die vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin
dung. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen
darin, dem Arzt für die Vorfelduntersuchung, bei der er
bislang nur die akustische Information des Stethoskops aus
werten konnte, mehr Informationen bereitzustellen. Während
der Auskultation kann mit der Erfindung eine aussage
kräftigere Diagnose erfolgen.
Im folgenden werden anhand von Zeichnungen Bestandteile der
Erfindung beschrieben.
Fig. 1 enthält eine Übersicht. Die vom Bruststück 1 des
Stethoskops aufgenommenen Schwingungen werden dem Ohr zuge
leitet. Dies kann akustisch - in bekannter Weise über Ein
fach- oder Doppelschlauch 3 - erfolgen oder durch elek
troakustische Wandlung. Direkt am Bruststück oder auch in
den schallführenden Leitungen 3 befinden sich Sensoren 2
für die jeweils gewünschten Biosignale. Die Auswahl eines
Biosignals und einer Verarbeitung, z. B. Art der Filterung,
erfolgt über Funktionswahltasten 4 am Display und Auswerte
einrichtung 5. Durch zweikanalige Darstellung von EKG- und
PKG-Signal wird dem Arzt die eingangs erwähnte zeitliche
Einordnung der Geräuschphänome in die Herzaktion in einfa
cher Weise ermöglicht. Für die Registrierung der EKG-
Signale wird das Bruststück des Stethoskops mit drei Kon
taktflächen 7 nach Fig. 2 versehen, die isoliert vom Brust
stück (in der Regel aus Metall) angebracht sind. Sie können
vorteilhaft höhengleich in die ohnehin vorhandene Gummi
berandung 6 eingebracht sein. Eine Elektrode dient als in
differente Elektrode, gegen die die Potentialdifferenz der
beiden anderen über bekannte EKG-Verstärker verstärkt und
angezeigt wird. Entscheidend ist hier keine standardisierte
EKG-Registrierung, sondern die Gewinnung eines Signals zur
Kennzeichnung der Herzaktionslänge, damit die zeitliche
Einordnung der Schallphänomene gelingt.
Zur Wandlung des Herzschalls können Luftschallmikrophone
eingesetzt werden, die sich im Schlauchsystem befinden.
Solche für Herzschall geeignete Sensoren können allerdings
weniger gut für die Wandlung der Korottkoff-Geräusche und
überhaupt nicht für die Erfassung von Pulssignalen aus ver
schiedenen Körperregionen eingesetzt werden, weil diese Si
gnale wesentlich niederfrequenter als Herzschallsignale
sind und vom Übertragungsbereich durch Luftschallmikrophone
nicht abgedeckt werden. Für die Erfassung dieser Signale
eignen sich Dehnungsmeßstreifen, PVdF-Folien, optische Ab
standssensoren, Piezokristalle, induktive, mit Wirbelstrom
arbeitende Aufnehmer sowie kapazitive Aufnehmer. Die An
bringung dieser verschiedenen Sensoren wird im folgenden
kurz beschrieben.
Dehnungsmeßstreifen und PVdF-Folien können direkt auf der
Membran des Bruststücks aufgebracht werden und dort ver
bleiben. Ableitkabel, die so biegsam sind, daß sie Membran
schwingungen nicht behindern, führen das Signal einer ana
logen Vorverarbeitung zu, deren Aufgaben später beschrieben
werden. Bei der Wahl optischer, induktiver oder mit Wirbel
strom arbeitenden Abstandssensoren empfiehlt sich eine An
ordnung nach Fig. 3, bei der der jeweilige Abstandssensor 8
(optisch, induktiv, Wirbelstrom) im Inneren des Bruststücks
9 gegenüber der Membran 10 angebracht ist. Die Membran ist
mit einem reflektierenden metallischen Belag 11 versehen.
Bei der kapazitiven Sensorausführung wird eine Elektrode
ähnlich wie der Abstandssensor 8 herangeführt und als Ge
genelektrode dient der Belag 11. Auch kann die genannte
Membran 10 als eine Elektrode und die Innenseite des Brust
stücks 12 als vom übrigen Bruststück isolierter metalli
scher Belag als Gegenelektrode benutzt werden (auch als
Isolierung zur Vermeidung von Berührungsspannungen).
Insbesondere sind die Abstandssensoren zur Erfassung
niederfrequenter Pulssignale und Korotkoffgeräusche ge
dacht. Hierfür ist ein Bruststück vorteilhaft, das einen
kleineren Durchmesser als das für die Auskultation verwen
dete hat, und welches nur das interessierende Gefäß über
deckt, dessen Pulsation dargestellt werden soll. Für diesen
Zweck stehen austauschbare, steckbare Bruststücke zur Ver
fügung. Die Steckverbindung wird direkt hinter dem Brust
stück oder am Display 5 vorgenommen (siehe Fig. 1).
Mit Aufnehmern, die mit dem Piezoeffekt arbeiten, kann je
nach Ausführung eine Beschleunigungs- oder Druckmessung er
folgen. Da Beschleunigungsmesser sehr kleiner oder leichter
Bauart zum Stand der Technik gehören, können diese direkt
auf der Membran des Bruststücks aufgebracht und zur Signal
wandlung verwendet werden. Bei Verwendung eines Druckauf
nehmers empfiehlt sich die Erstellung eines eigenen Brust
stücks. Piezoaufnehmer können wegen ihrer Breitbandigkeit
den ganzen interessierenden Frequenzbereich für alle Sig
nale überdecken und als Universalaufnehmer für alle an
gesprochenen Biosignale, mit Ausnahme der EKG-Signale, die
nen.
Die nach der Signalwandlung erforderliche Signalaufberei
tung, Auswertung und Signaldarstellung sind in Fig. 4 in
einem Blockschaltbild dargestellt. Kernstück ist ein Mikro
prozessor. Für die einzelnen Aufnehmer ist eine dem Stand
der Technik entsprechende Verstärkung und Filterung in ei
ner Vorverarbeitung 13 durchzuführen. Für die Filterwahl
sind bei EKG und PKG Normen zu berücksichtigen; für Puls
signale erfolgt eine Filterwahl so, daß die Kurvenverläufe
den in medizinischen Lehrbüchern niedergelegten entspre
chen. Nach Digitalisieren 14 und Multiplexen 15 der Signale
erfolgt ihre Abspeicherung in einem mit dem Prozessor 16
verbundenen Speicher 17. Diese Realisierung eignet sich zu
sammen mit im Speicher abgelegten Programmen auch zu einer
Auswertung der Signale im Hinblick auf Herzschallfrequenz,
objektive Lautstärke des Herzschallsignals, Dauer und Fre
quenzinhalt. Dazu geeignete Verfahren sind grundsätzlich
bekannt. Diese Art der Realisierung ist auch vorteilhaft,
wenn eine Anzeige 18 nicht über analog arbeitende Displays
sondern z.B über digital angesteuerte LCD-Anzeigen erfolgen
soll. Die Funktionsauswahl 19 wird über die Bedienknöpfe 4
aus Fig. 1 angesteuert und erlaubt die Auswahl des darzu
stellenden Signals. Erforderliche Ansteuerungen der Module
13-15 erfolgen über die Steuerleitungen 20. Über Schnitt
stellen 21 können grundsätzlich auch weitere Geräte
(Drucker, Schreiber) z.B. zu Dokumentationszwecken ange
schlossen werden.
Claims (14)
1. Stethoskop mit Zusatzvorrichtungen zur Gewinnung, Filte
rung, Auswertung und optischer Darstellung von Biosignalen
während der Auskultation dadurch gekennzeichnet, daß wahl
weise verschiedene Biosignale an der Körperoberfläche mit
dazu geeigneten, am Stethoskop angebrachten Sensoren er
faßt werden, der zugehörige Frequenzbereich ausgeblendet
wird, einfache Signalanalysen durchgeführt werden und eine
optische Darstellung auf einem Display erfolgt.
2. Stethoskop mit Zusatzvorrichtungen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
EKG und PKG synchron auf einem Display dargestellt werden
und damit dem Arzt die Einordnung der Geräuschphänomene in
den Herzaktionsablauf ermöglicht wird.
3. Stethoskop mit Zusatzvorrichtungen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das PKG zur besseren Amplitudenauflösung auf dem Display
allein, aber getriggert durch das EKG (z.B. die R - Zacke),
dargestellt wird und so ebenfalls die zeitliche Einordnung
durchführbar ist.
4. Stethoskop mit Zusatzvorrichtungen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
verschiedene Pulssignale über das EKG getriggert darge
stellt werden.
5. Stethoskop mit Zusatzvorrichtungen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sensoren, die die Biosignale in elektrische Signale
wandeln, mit dem Bruststück des Stethoskops verbunden sind,
was eine einfache Handhabung erlaubt.
6. Stethoskop mit Zusatzvorrichtungen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Stethoskop je nach Anwendungszweck über verschiedene
steckbare Bruststücke verfügt, die sich jeweils optimal für
eine Aufnahme des interessierenden Biosignals eignen.
7. Stethoskop mit Zusatzvorrichtungen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die angeschlossene Zusatzvorrichtung zur Signalregistrie
rung mit dem Stethoskop eine Einheit bildet.
8. Stethoskop mit Zusatzvorrichtungen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf dem Display neben Signalverläufen auch objektive
Signalkennwerte wie Herzschlagfrequenz, Lautstärke, Fre
quenzinhalt, Dauer, dargestellt werden.
9. Stethoskop mit Zusatzvorrichtungen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Registriereinheit den Anschluß externer Zusatzgeräte
erlaubt.
10. Stethoskop mit Zusatzvorrichtungen nach Anspruch 1 und
5, dadurch gekennzeichnet, daß
Abstandssensoren (optisch, induktiv, Wirbelstrom, kapazi
tiv), Piezosensoren, Widerstandsmeßbrücken, PVdF-Folien,
Mikrophone zur Signalwandlung eingesetzt werden können.
11. Stethoskop mit Zusatzvorrichtungen nach Anspruch 1 und
5, dadurch gekennzeichnet, daß
Elektroden zur Erfassung des EKGs am Bruststück des Ste
thoskops angebracht sind.
12. Stethoskop mit Zusatzvorrichtungen nach Anspruch 1, 5
und 10, dadurch gekennzeichnet, daß
Abstandssensoren innerhalb des Bruststücks angebracht sind.
13. Stethoskop mit Zusatzvorrichtungen nach Anspruch 1, 5
und 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stethoskopmembran aus piezoelektrischer PVdF-Folie zur
Erfassung von Biosignalen besteht.
14. Stethoskop mit Zusatzvorrichtungen nach Anspruch 1, 5
und 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Innenfläche des Bruststücks sowie die Membran als Elek
troden ausgebildet sind, um als kapazitive Sensorausführung
zu dienen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3804616A DE3804616A1 (de) | 1988-02-13 | 1988-02-13 | Stethoskop mit vorrichtung und verfahren zur erfassung, auswertung und darstellung verschiedener biosignale |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3804616A DE3804616A1 (de) | 1988-02-13 | 1988-02-13 | Stethoskop mit vorrichtung und verfahren zur erfassung, auswertung und darstellung verschiedener biosignale |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3804616A1 true DE3804616A1 (de) | 1989-08-24 |
Family
ID=6347418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3804616A Withdrawn DE3804616A1 (de) | 1988-02-13 | 1988-02-13 | Stethoskop mit vorrichtung und verfahren zur erfassung, auswertung und darstellung verschiedener biosignale |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3804616A1 (de) |
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