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Anwendungsbereich der
Erfindung
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Diese Erfindung liegt im Bereich
elektronischer Schaltungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung
auf ein Gerät
zur Messung der Herzfrequenz aus der EKG-Wellenform.
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Hintergrund der Erfindung
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Entwickler medizinischer Geräte wie Kardiographen
stehen in ihrem Beruf vielen großen Herausforderungen gegenüber. Die
Geräte,
die sie entwickeln, müssen
qualitativ hochwertige Informationen über die elektrische Herzaktivität eines
Patienten an einen Kardiologen oder an anderes medizinisches Personal
liefern, damit eine korrekte Diagnose des Herzbefindens des Patienten
gemacht werden kann. Leider liefern die an einen Patienten angeschlossenen
EKG-Daten nicht nur Informationen, die die elektrische Herzaktivität des Patienten
zeigen, sondern auch elektrisches Rauschen. Dieses Rauschen kann die
meisten EKG-Daten beeinträchtigen
und den Teil der EKG-Daten verfälschen
und vollkommen überlagern,
der die Informationen in Bezug auf die elektrische Herzaktivität des Patienten
enthält.
Dieses Problem ist besonders unter ungünstigen Bedingungen akut, so
wie bei Stress- oder Übungstests
von Patienten, wobei das Rauschen extrem sein kann. Wenn die Entwickler
medizinischer Geräte
keine geeigneten medizinischen Instrumente entwickeln zur Analyse
dieser EKG-Daten unter Beseitigung oder Verminderung der Rauscheffekte,
ist es für
Kardiologen oder anderes medizinisches Personal schwer oder unmöglich, Informationen
zum Patientenherzen zu erhalten wie die Ermittlung der Herzschläge bei vorhandenem
Rauschen, die für
den Erhalt einer korrekten Diagnose des Zustands des Patientenherzens
verwendbar sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein medizinisches Gerät wie in
Anspruch 1 definiert ermittelt EKG-Daten in einer Vielzahl von EKG-Wellenformen,
die wiederum von Signalen aus einer Vielzahl von EKG-Elektroden
erhalten werden. Die QRS-Ermittlungslogik ermittelt Herzschläge aus EKG-Daten.
Diese Logik berechnet eine Aktivitätsfunktion aus einem Untersatz
der Vielzahl EKG-Wellenformen mit geringstem Rauschbefund und verwendet
diese Aktivitätsfunktion
zum Suchen nach Herzschlägen.
Die QRS-Ermittlungslogik ermöglicht die
Erkennung echter Herzschläge
und die Aussonderung falscher „Rausch"-Herzschläge.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
ein Blockdiagramm des medizinischen Geräts der vorgezogenen Ausführungsform der
Erfindung.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm des medizinischen Geräts von 1 mehr im Detail.
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3 zeigt
den Prozessor der Recheneinheit des medizinischen Geräts von 2 mehr im Detail.
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4 und 12 zeigen Flussdiagramme
des arbeitenden Kardiographen der vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung.
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5 zeigt
ein Großsignal-Flussdiagramm der
Operation der Recheneinheit der vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung.
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6 zeigt
ein Flussdiagramm der Operation der QRS-Ermittlungslogik der vorgezogenen
Ausführungsform
der Erfindung.
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7 zeigt
ein Flussdiagramm der Operation der Herzfrequenz-Berechnungslogik
der vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung.
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8 zeigt
ein Flussdiagramm der Operation der Klassifikationslogik der vorgezogenen
Ausführungsform
der Erfindung.
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9 zeigt
ein Flussdiagramm der Operation der Ausrichtungslogik der vorgezogenen
Ausführungsform
der Erfindung.
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10 zeigt
ein Flussdiagramm der Operation der repräsentativen Herzschlag-Erstellungslogik der
vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung.
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11 zeig
ein Flussdiagramm der Operation der Messungslogik der vorgezogenen
Ausführungsform
der Erfindung.
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13 zeigt
eine Graphik von drei exemplarischen EKG-Wellenformen, verwendet
von der QRS-Ermittlungslogik der vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung.
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14 zeigt
eine Graphik einer exemplarischen Aktivitätsfunktion, verwendet von der
QRS-Ermittlungslogik der vorgezogenen Ausführungsform der Erfindung.
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15 zeigt
eine Graphik von exemplarischen klassifizierten Herzschlägen. 16 zeigt eine Graphik von
exemplarischen klassifizierten Herzschlägen, die ausgerichtet werden
von der Ausrichtungslogik der vorgezogenen Ausführungsform der Erfindung.
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17 zeigt
eine Graphik von exemplarischen ausgerichteten Herzschlägen, die
von der Herzschlag-Erstellungslogik der vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung zeitlich eingeteilt werden.
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18 zeigt
den Ausdruck oder die Anzeige eines repräsentativen Herzschlags ohne
Messungen.
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19 zeigt
den Ausdruck oder die Anzeige eines repräsentativen Herzschlags mit
Messungen.
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Detaillierte Beschreibung
der vorgezogenen Ausführungsform
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I. Übersicht
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1 zeigt
ein Blockdiagramm des medizinischen Geräts der vorgezogenen Ausführungsform der
Erfindung. Das medizinische Gerät 10 enthält eine
Notierungseinheit 20, Elektroden 25, einen Kardiographen 40 und
eine Recheneinheit 60. In der vorgezogenen Ausführungsform
sind der Kardiograph 40 und die Notierungseinheit 20 gesonderte
Komponenten eines PageWriter Xli, gefertigt von der Firma Hewlett-Packard,
abgeändert
zur Anfertigung der Flussdiagramme der 4 und 12 der
vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung. Die Recheneinheit 60 ist ein HP Vectra Personalcomputer,
geeignet programmiert für
die Anfertigung der Flussdiagramme der 5–11 der vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm des medizinischen Geräts 10 mehr im Detail.
Der Kardiograph 40 enthält
eine Notierungseinheit-Schnittstelle 41, einen Prozessor 45,
einen Drucker 47 und eine Recheneinheit-Schnittstelle 49.
Der Prozessor 45 fertigt die Flussdiagramme der 4 und 12 der vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung an. Die Recheneinheit 60 enthält eine
Kardiograph-Schnittstelle 61, einen Prozessor 65,
eine Anzeige 66, ein Eingabegerät 67, einen Speicher 68 und
eine Ablage 69. Der Prozessor 65 fertigt die Flussdiagramme
der 5–11 der vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung an. Während 2 ein aus einzelnen Teilen
bestehendes medizinisches Gerät 10 zeigt
kann der Fachmann beurteilen, dass das medizinische Gerät 10 eine
einzige, alle auf 2 gezeigten
Komponenten aufweisende Einheit sein oder eine andere Anzahl von
Einzelteilen aufweisen könnte
und dennoch der Idee und dem Rahmen der Erfindung entsprechen würde.
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3 zeigt
den Prozessor 65 der Recheneinheit 60 des medizinischen
Geräts 10 mehr
im Detail. Der Prozessor 65 enthält eine QRS-Ermittlungslogik 71,
eine Herzfrequenz-Berechnungslogik 73, eine Klassifikationslogik 74,
eine Ausrichtungslogik 75, eine repräsentative Herzschlag-Erstellungslogik 77 und
eine Messungslogik 78. In der vorgezogenen Ausführungsform
wird jeder dieser logischen Blöcke von
Software ausgeführt,
die geschrieben ist, um die Funktionen von relevanten Teilen der
auf 5–11 gezeigten Flussdiagramme
auszuführen,
und die Software wird von Prozessor 65 ausgeführt. Alternativ
könnten
einige oder alle der logischen Blöcke 71–78 speziell
zugeschnittene Hardware sein, wie in einer anwendungsspezifischen
integrierten Schaltung enthalten, entwickelt zur Ausführung der
Funktionen von relevanten Teilen der auf 5– 11 gezeigten Flussdiagramme.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm des arbeitenden Kardiographen 40 der
vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung. In Block 101 werden EKG-Signale von Elektroden 25 der
Notierungseinheit 20 erhalten. In der vorgezogenen Ausführungsform
sind diese Signale digitale Signale, die mit einer hohen Musterungsrate
bemustert wurden. Block 103 dezimiert und filtert die abgetasteten
EKG-Signale aus einer vorbestimmten Bandbreite heraus. In der vorgezogenen
Ausführungsform
beträgt
die vorbestimmte Bandbreite 0,01 Hz bis 150 Hz, und der Verringerungsprozess
dezimiert die Anzahl der Muster auf ein Achtel der Anzahl von Originalmustern.
Block 105 stellt von den zehn Elektroden auf konventionelle Weise
zwölf EGK-Überleitungen
her. Die in den zwölf EKG-Überleitungen
enthaltenen Signale werden hier als „EKG-Wellenformen" bezeichnet, und
die darin enthaltenen Informationen werden hier als EKG-Daten" bezeichnet. Der
Fachmann kann beurteilen, dass die aktuelle Anzahl von Elektroden
oder Überleitungen
von der oben aufgeführten
abweichen könnte,
was dennoch der Idee und dem Rahmen der Erfindung entsprechen würde. Block 108 sendet
die EKG-Daten in den EKG-Wellenformen an die Recheneinheit 60.
Das Flussdiagramm endet in Block 109.
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5 zeigt
ein Großsignal-Flussdiagramm der
Operation der Recheneinheit 60 der vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung. Block 201 erhält die EKG-Wellenformen mit den EKG-Daten vom Kardiographen 40.
Block 203 veranlasst die Vorwärts-Filterung der EKG-Daten.
In der vorgezogenen Ausführungsform
ist dieser Filter ein Hochpassfilter, der als Teil eines Vorwärts/Rückwärts-Filterschemas zum
Entfernen der Grundlinien-Auswanderung unter Erhaltung der Niederfrequenz-Informationen
in den EKG-Daten verwendet wird. Block 300 ruft eine Subroutine
auf, die die Herzschläge
(d. h. QRS-Komplexe) in den EKG-Wellenformen ermittelt. Diese Subroutine
berechnet eine Aktivitätsfunktion
aus einem Untersatz der EKG-Wellenformen mit dem geringsten Rauschbefund
und verwendet diese Aktivitätsfunktion
für die
Suche nach Herzschlägen.
Dies ermöglicht
die Erkennung echter Herzschläge
und die Aussonderung falscher „Rausch"-Herzschläge. Die Operation
dieser Subroutine wird später
in Verbindung mit der Beschreibung der 6 mehr im Detail beschrieben.
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Block 400 ruft eine Subroutine
zur Messung der Herzfrequenz des Patienten auf. Diese Logik bestimmt,
dass die Intervalle zwischen den Herzschlägen einen Prozentsatz des kürzesten
und längsten Intervalls
aussondern und den Durchschnitt der verbleibenden Intervalle nemen,
um die Herzfrequenz des Patienten zu erhalten. Dies ergibt eine
zuverlässige
Berechnung der Herzfrequenz selbst bei vorhandenem, irrtümlich als
Herzschläge
und verhaltene Schläge
detektiertem Rauschen, in verrauschter Umgebung alltäglich. Die
Operation dieser Subroutine wird später in Verbindung mit der Beschreibung der 7 mehr im Detail beschrieben.
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Block 500 ruft eine Subroutine
zur Klassifikation der Herzschläge
auf. Diese Klassifikation besteht in dem Vergleich jedes Herzschlags
mit einer Mustergruppe, die einer oder mehrerer dieser Herzschlagklassifikationen
entspricht. Die Muster werden aktualisiert, um Änderungen in der Morphologie
der Herzschläge
zu verfolgen. Die Operation dieser Subroutine wird später in Verbindung
mit der Beschreibung der 8 mehr
im Detail beschrieben.
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Block 205 veranlasst die
Rückwärts-Filterung
der EKG-Daten. In der vorgezogenen Ausführungsform ist dieser Filter
ein Hochpassfilter, der als Teil eines Vorwärts/Rückwärts-Filterschemas zum Entfernen
der Grundlinien-Auswanderung unter Erhaltung der Niederfrequenz-Informationen
in den EKG-Daten verwendet wird.
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Block 600 ruft eine Subroutine
auf, die die Herzschläge
vor der repräsentativen
Herzschlagerstellung ausrichtet. Diese Logik vergleicht die Herzschläge mit einem
Herzschlag-Ausrichtungsmuster um zu berechnen, wann die Herzschläge ausgerichtet
sind, und nimmt Anpassungen vor, um die Rauscheffekte und Synchronisationsstörungen in
den verschiedenen EKG-Wellenformen zu reduzieren. Die Operation
dieser Subroutine wird später
in Verbindung mit der Beschreibung der 9 mehr im Detail beschrieben.
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Block 700 ruft eine Subroutine
auf, die aus den ausgerichteten Herzschlägen einen repräsentativen
Herzschlag erstellt. Diese Logik teilt die ausgerichteten Herzschläge zeitlich
ein, sondert einen Prozentsatz der kleinsten und größten Größen der
ausgerichteten Herzschläge
in jedem Zeitpunkt aus und nimmt den Durchschnitt der verbleibenden
Größen, um
einen repräsentativen
Herzschlag zu erstellen. Diese getrimmte Durchschnittbildungstechnik
resultiert in einem qualitativ hochwertigen repräsentativen Herzschlag, da Rauschmuster
und ausgemusterte Herzschläge
ausgesondert werden.
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Block 800 ruft eine Subroutine
auf, die verschiedene Aspekte eines repräsentativen Herzschlags misst.
Diese Logik analysiert die repräsentativen
Herzschläge
aus einer Gruppe von EKG-Wellenformen zur Bestimmung eines frühesten QRS-Onset
und spätesten
QRS-Offset und verwendet diese Werte zur Ausführung einer Messungsreihe.
Dies ergibt zuverlässige
Messungen selbst in stark verrauschten Umgebungen. Die Operation
dieser Subroutine wird später
in Verbindung mit der Beschreibung der 11 mehr im Detail beschrieben.
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Block 210 zeigt den repräsentativen,
von Subroutine 700 erstellten Herzschlag und optional die von
den Subroutinen 800 und 400 erhaltenen Messungen
auf der Anzeige 66 der Recheneinheit 60 (2). Beispiele dieser Anzeigen
werden auf 18 und 19 gezeigt. Block 220 sendet
den repräsentativen
Herzschlag und die Messungen jeder EKG-Wellenform, einschließlich der
von Subroutine 400 berechneten Herzfrequenzmessung, zurück zum Kardiographenen 40.
Der Kardiograph 40 verarbeitet diese Information entsprechend
dem Flussdiagramm der 12.
Das Flussdiagramm endet in Block 249.
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12 zeigt,
wie der Kardiograph 40 die von der Recheneinheit 60 erhaltene
Information verarbeitet. Block 150 erhält den repräsentativen Herzschlag und die
Messungen, einschließlich
der Herzfrequenzmessung, von Block 220 der 5 übersandt.
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Block 190 druckt den von
Subroutine 700 erstellten repräsentativen Herzschlag und optional
die von den Subroutinen 800 und 400 erhaltenen
Messungen mit dem Drucker 47 des Kardiographen 40 (2) aus. Beispiele dieser
Ausdrucke werden auf 18 und 19 gezeigt.
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II. QRS-Ermittlung
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6 zeigt
ein Flussdiagramm der Operation von Subroutine 300, ausgeführt von
der QRS-Ermittlungslogik 71 der Recheneinheit 60 der
vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung. Block 302 führt einen Initialisierungsprozess
durch, um die EKG-Daten in Erfahrung zu bringen. Genauer analysiert
dieser Prozess beim ersten Durchgang der Subroutine die ersten paar
Sekunden der EKG-Daten, um ein einleitendes Intervall zwischen Spitzen
und die Größe einer
Durchschnittsspitze zu bestimmen. Während des Routineablaufs (d.
h. dem Zeitablauf der Subroutine) aktualisiert Block 302 weiterhin
die beim ersten Subroutinedurchlauf erhaltenen Informationen.
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Block 301 erhält die EKG-Daten
aus drei EKG-Wellenformen von den zwölf von der Recheneinheit 60 in
Block 201 (4)
erhaltenen EKG-Wellenformen. Eine Graphik von drei beispielhaften EKG-Wellenformen
wird auf 13 gezeigt.
In der vorgezogenen Ausführungsform
wählt Block 301 diese
drei EKG-Wellenformen als die drei EKG-Wellenformen aus, die optimale Rauschcharakteristika
haben. Dies verläuft
unter kontinuierlicher Berechnung der Signalqualität an den
zwölf EKG-Wellenformen und
der Einstufung dieser Wellenformen von der höchsten zur niedrigsten Signalqualität.
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Block 303 berechnet eine
Aktivitätsfunktion aus
diesen drei EKG-Datenüberleitungen.
Eine Aktivitätsfunktion
ist ein mathematisch von den EKG-Daten abgeleitetes Signal, welches
die Charakteristika des Herzschlags hervorhebt und gleichzeitig
den Einfluss von Rauschen minimiert, um eine präzisere Herzschlagdetektion
zu ermöglichen.
In der vorgezogenen Ausführungsform
wird die Aktivitätsfunktion durch
Kürzung
der EKD-Daten um die Hälfte,
die Filterung der Daten unter Verwendung eines Bandbreitenfilters
und dem Nehmen des absoluten Werts der ersten Differenz erstellt.
Die absoluten ersten Differenzen von den drei EKG-Wellenformen werden dann
miteinander summiert, begrenzt und geglättet, um die Rauschleistung
zu verbessern. Es werden die Rauschstatistiken (d. h. die Signalqualität) aller
zwölf EKG-Wellenformen
berechnet und aktualisiert. Eine Graphik einer beispielhaften Aktivitätsfunktion
wird auf 14 gezeigt.
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Block 305 prüft die Rauschstatistiken
um festzustellen, ob inakzeptabel starkes Rauschen ermittelt wurde.
Falls ja gibt Block 306 eine Meldung „starkes Rauschen" aus, die auf der
Anzeige 66 der Recheneinheit 60 (2) angezeigt wird. Dieser Fehler veranlasst
die Subroutine dazu, vorzeitig abzubrechen und in Block 398 zu
enden. In Ermangelung eines starken Rauschens wird Block 305 negativ geantwortet.
Block 309 überprüft, ob ein
anderer Herzschlag ermittelt werden muss.
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Wenn Block 309 bejahend
geantwortet wird, führt
die Subroutine 300 bis zu drei verschiedene Suchformen
zum Auffinden jedes Herzschlags durch. Die erste Suche ist eine
zeitliche Suche. Diese Suche wird normalerweise zur Ermittlung von
Herzschlägen verwendet,
die innerhalb eines kleinen Fensters ihrer erwarteten Zeit auftreten.
Wenn die zeitliche Suche keine Ermittlung eines Herzschlags ermöglicht,
wird eine abgeänderte
zeitliche Suche verwendet. Die abgeänderte zeitliche Suche ist
der Operation der zeitlichen Suche ähnlich, kann jedoch Herzschläge in schwach
verrauschten Umgebungen auffinden, die die zeitliche Suche übersehen
kann, wie frühe
Herzschläge.
Wenn sowohl die zeitliche als auch die abgeänderte zeitliche Suche keine
Ermittlung eines Herzschlags ermöglichen,
wird ein später
Herzschlag gesucht. Diese Suche erkennt Herzschläge, die nach ihrer erwarteten
Zeit auftreten.
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Die Operation der zeitlichen Suche
wird nun mehr im Detail erläutert.
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Block 310 führt eine
zeitliche Suche der Aktivitätsfunktion
für QRS-Komplexe
in den EKG-Daten durch. In der vorgezogenen Ausführungsform sucht Block 310 über 115%
der aktuellen Intervalllänge
zwischen Herzschlägen
(wie in Block 302 festgelegt) mit einer Schwelle, der bei
80% des durchschnittlichen Spitzenwerts der Aktivitätsfunktion
beginnt. Die Schwelle wird dann zeitlich linear auf 40% am Ende des
Suchfensters dezimiert. Alle lokalen Maxima, die über diesem
linear zurückgehenden
Schwellwert festgestellt werden, werden als „Peak" betrachtet.
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Block 315 prüft um festzustellen,
ob Spitzen festgestellt wurden. Falls ja wählt Block 320 den
echten Herzschlag (d. h. die QRS-Spitze) aus den ermittelten Spitzen
aus, indem er die Zeiten jeder aufgetretenen Spitze prüft. Der
Fachmann kann beurteilen, dass die hiervor beschriebene Suche in
einer verrauschten Umgebung mehrere Spitzen ermitteln könnte, von
denen alle außer
einer Rauschen sein würden.
Die Spitze, die am nächsten
an der Zeit auftritt, an der der nächste Herzschlag erwartet wird, wird
als echter Herzschlag betrachtet, und die Informationen in Bezug
auf den Zeitpunkt dieses Herzschlags wird in der Ablage 69 der
Recheneinheit 60 (2)
abgelegt. Der Steuerablauf geht zurück nach Block 309 für die Ermittlung
eines weiteren Herzschlags.
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In Bezug auf 6 folgt nun die Beschreibung der Operation
der abgeänderten
zeitlichen Suche. Wenn Block 315 negativ geantwortet wird,
prüft Block 330 um
festzustellen, ob das Geräuschniveau gering
ist. Falls ja sucht Block 335 die Aktivitätsfunktion
unter Verwendung einer abgeänderten
zeitlichen Suche. In der vorgezogenen Ausführungsform wird diese Suche
unter Verwendung eines konstant geringeren Schwellwerts durchgeführt, wie
54% des durchschnittlichen Spitzen-Aktivitätsfunktionswerts, über 115%
der aktuellen Intervalllänge.
Block 335 prüft
um festzustellen, ob Spitzen ermittelt wurden. Falls ja wählt Block 338 den
echten Herzschlag aus den ermittelten Spitzen aus, indem er die
Spitze auswählt,
die am nächsten
an der Zeit auftritt, an der der nächste Herzschlag erwartet wird.
Die Informationen in Bezug auf den in Block 338 ausgewählten Herzschlag,
wie der Zeitpunkt dieses Herzschlags, wird in der Ablage 69 der
Recheneinheit 60 (2)
abgelegt. Der Steuerablauf geht zurück nach Block 309 für die Ermittlung
eines weiteren Herzschlags.
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Es folgt die Beschreibung der Operation
der späten
Herzschlagsuche. Wenn entweder Block 330 oder 335 negativ
antwortet, führt
Block 350 eine späte
Herzschlagsuche durch. In der vorgezogenen Ausführungsform sucht dieser Block
die Aktivitätsfunktion über drei
R-R-Intervalllängen
unter Verwendung eines linear zurückgehenden Schwellwerts, wie
dies bei der zeitlichen Suche der Fall war. Block 355 sucht,
um festzustellen, ob Spitzen festgestellt wurden. Falls ja wählt Block 358 den
echten Herzschlag aus den ermittelten Spitzen aus, indem er die
erste Spitze auswählt,
die er findet. Die Informationen in Bezug auf den in Block 309 ausgewählten Herzschlag,
wie der Zeitpunkt dieses Herzschlags, wird in der Ablage 69 der
Recheneinheit 60 (2)
abgelegt. Der Steuerablauf geht zurück nach Block 309 für die Ermittlung
eines weiteren Herzschlags. Wenn Block 355 negativ antwortet,
gibt Block 370 die Meldung „Detektion misslungen" aus, die auf der
Anzeige 66 der Recheneinheit 60 angezeigt wird.
Da kein Herzschlag ermittelt wurde bewirkt dies einen vorzeitigen
Abbruch der Subroutine in Block 396.
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III. Herzfreguenzberechnung
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7 zeigt
ein Flussdiagramm der Operation von Subroutine 400, durchgeführt von
der Herzfrequenz-Berechnungslogik 73 der Recheneinheit 60 der
vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung. Block 401 initiiert den sogenannten Zähler RR_ctr
= 0. Block 403 liest und speichert das R-R-Intervall zwischen
dem ersten ermittelten Herzschlag in der EKG-Wellenform und dem
zweiten ermittelten Herzschlag in der EKG-Wellenform. In der vorgezogenen Ausführungsform
verläuft
diese Ermittlung unter Verwendung der von der QRS-Ermittlungslogik 71 in
Subroutine 300 gespeicherten Informationen, obwohl auch
herkömmliche
Methoden zur Ermittlung von R-R-Intervallen in einer EKG-Wellenform
verwendet werden könnten.
Block 405 erhöht
den RR-ctr. Block 410 prüft um festzustellen, ob der
Zähler
unter einem maximalen Zählerwert
liegt und noch weitere Herzschläge
zur Analyse in der EKG-Wellenform verfügbar sind. Wenn beide diese
Bedingungen wahr sind geht der Steuerablauf zurück zu Block 403, bis
eine der Bedingungen nicht mehr wahr ist. Es wurde eine alternative
Ausführungsform
in Betracht gezogen, wo Block 403 ein Timer ist und wo
Block 410 prüft
um festzustellen, ob eine maximale Zeit abgelaufen ist. Wenn die
maximale Zeit z. B. auf 10 Sekunden eingestellt war, werden nur
die Herzschläge
verwendet, die im Zeitraum der letzten 10 Sekunden auftraten, um
die Herzfrequenz zu berechnen.
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Wird Block 410 eventuell
negativ geantwortet, prüft
Block 420 um zu versichern, dass mindestens eine minimale Anzahl
von Herzschlägen
im Durchlauf der Blöcke 403–410 analysiert
wurden.
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Wird Block 420 positiv geantwortet
sortiert Block 425 die R-R-Intervalle vom kürzesten
zum längsten.
Block 430 sondert dann einen Prozentsatz der kürzesten
und längsten
R-R-Intervalle aus. In einer verrauschten Umgebung kann der QRS-Detektor fehlerhaft
Rauschen als Herzschlag erkennen und kann irrtümlich einen echten Herzschlag übersehen. Diese
Fehler führen
zu fehlerhaften, sowohl zu langen als auch zu kurzen R-R-Intervallen. Der
hier gebildete getrimmte Durchschnitt resultiert in eine zuverlässige und
präzise
Herzfrequenzberechnung selbst bei Vorhandensein von falschen Ermittlungen und übergangenen
Herzschlägen.
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In der vorgezogenen Ausführungsform
sondert Block 430 25% des kürzesten und 25% des längsten R-R-Intervalls
aus, obwohl andere Werte verwendet werden könnten. Block 435 nimmt
dann den Durchschnitt der verbleibenden R-R-Intervalle. Block 440 konvertiert
diesen durchschnittlichen R-R-Intervall in die Herzfrequenz. Block 445 glättet die
von Block 440 bestimmte Herzfrequenz, indem sie ihren Durchschnitt
mit einer vorbestimmten Anzahl vorhergehender Herzfrequenzen nimmt.
in der vorgezogenen Ausführungsform
nimmt Block 445 den Durchschnitt der aktuellen Herzfrequenz
mit zwei vorhergehenden Herzfrequenzen. Auf jeden Fall wird die
von Block 445 (oder von Block 440, wenn der Glättungsschritt
von Block 445 nicht gewünscht
wird) bestimmte Herzfrequenz von Block 450 in Ablage 69 der
Recheneinheit 60 (2)
gespeichert. Die Subroutine geht in Block 499 nach Block 500 der 5 zurück.
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Wird Block 420 negativ geantwortet
errechnet Block 460 schlicht den durchschnittlichen R-R-Intervall
der kleinen Anzahl von R-R-Intervallen, die in Block 403 gelesen
und gespeichert wurden. Diese durchschnittlichen R-R-Intervalle
werden in Block 440 in eine Herzfrequenz konvertiert und
die Herzfrequenz in Block 450 in der Ablage 69 der
Recheneinheit 60 (2)
gespeichert. Wie zuvor geht die Subroutine in Block 499 nach
Block 500 der 5 zurück.
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IV. Herzschlag-Klassifikation
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8 zeigt
ein Flussdiagramm der Operation von Subroutine 500 mit
der Klassifikationslogik 74 der Recheneinheit 60 der
vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung. In der vorgezogenen Ausführungsform wird die Subroutine 500 zur
Klassifikation von Herzschlägen
in „D" (dominant), „V" (ventrikulär ektopisch), „S" (supraventrikulär ektopisch) oder „Q" (fragwürdig) eingestuft,
obwohl andere Klassifikationen verwendet werden können.
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Block 501 prüft um festzustellen,
ob weitere Herzschläge
zur Klassifikation anstehen. Falls ja holt Block 502 Informationen über den
Zeitpunkt des nächsten
Herzschlags ein. In der vorgezogenen Ausführungsform werden diese Informationen
von der QRS-Ermittlungslogik 71 auf eine Art erhalten,
die bereits dargelegt wurde, obwohl auch herkömmliche Methoden für den Erhalt
dieser Informationen verwendet werden könnten. Block 503 normalisiert
den Teil der Aktivitätsfunktion
(von der QRS-Ermittlungslogik 71 oder
den herkömmlichen
Methoden) um den zu klassifizierenden Herzschlag. Block 505 führt Zeitpunkt-
und Physiologiemessungen sowohl an der Aktivitätsfunktion als auch dem zu
klassifizierenden Herzschlag durch. Diese Messungen werden in den Blöcken 510 und 550 als
Hilfe zur Herzschlagklassifikation verwendet und später erläutert.
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Block 510 prüft um festzustellen,
ob alle von Block 505 durchgeführten Messungen innerhalb der physiologischen
Grenzen (d. h. innerhalb einer vorbestimmten Breite und Höhe) liegen.
Falls nein wird der Herzschlag als fragwürdig („Q") eingestuft, aufgrund des Rauschens,
und der Steuerablauf geht zurück
nach Block 501 um zu sehen, ob weitere Herzschläge zur Klassifikation
anstehen. Wenn 510 zugestimmt wird stellt Block 515 den
Musterzähler
auf 1 zur Initialisierung einer Serie von Schritten, die den zu
klassifizierenden Herzschlag mit einem oder mehreren Mustern vergleichen.
Block 518 prüft
um festzustellen, ob ein sogenannter Zähler Num_templates = 0. Falls
ja wurden bislang keine Muster für
diese EKG-Wellenform erstellt und der Steuerablauf springt zu den
Blöcken 539 und 540 herunter,
um ein neues Muster zu erstellen, indem er diesen Herzschlag als erstes
Muster speichert. Block 542 verwendet dann die Zeitpunkt-
und Physiologieinformationen zur Klassifikation dieses Herzschlags
und seiner Einstufung als entweder „D" (dominant), „V" (ventrikulär ektopisch), „S" (supraventrikulär ektopisch)
oder „Q" (fragwürdig). Meistens
wird dieser Herzschlag als D klassifiziert, und das Muster als D/S
klassifiziert, für „dominant/supraventrikulär ektopisch", da die große Mehrheit
der klassifizierten Schläge
derart klassifiziert werden und da D- und S-Schläge dieselbe Morphologie haben
und somit mit demselben Muster übereinstimmen
würden
doch mit unterschiedlicher Zeitinformation – da der S-Schlag vor dem D-Schlag kommt.
Die Methode zur Unterscheidung zwischen D- und S-Schlägen wird
von den Blöcken 545 bis 558 durchgeführt, wie
später
mehr im Detail erläutert.
Der Fachmann kann beurteilen, dass mehr als ein Muster als „D/S" klassifiziert werden
kann, da dominante Herzschläge
mehr als eine einzige Morphologie haben können. Block 542 erhöht Num_template
auf eins zur Anzeige eines gespeicherten Musters. Der Steuerablauf
geht nach Block 545, dessen Betrieb weiter unten erläutert wird.
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Nachdem das letzte Muster erstellt
wurde wird Block 518 negativ geantwortet, und Block 520 führt den
zu klassifizierenden Herzschlag über
das erste, stationäre
Muster. Wie zuvor dargelegt entspricht das erste Muster generell
einer ersten Herzschlag-Klassifikation
von D/S, was das Muster für
dominante und supraventrikuläre
Wellenformen verkörpert.
Wenn Block 520 diesen Herzschlag über das erste Muster führt, wird
die minimale Flächendifferenz
zwischen dem zu klassifizierenden Herzschlag und dem ersten Muster
berechnet. Block 525 fragt, ob diese minimale Flächendifferenz
weniger als ein Muster beträgt.
Falls ja entspricht der Herzschlag dem ersten (D/S) Muster, und
Block 530 nimmt den Durchschnitt der neuen Herzschlagdaten
mit dem übereinstimmenden
Muster. In der vorgezogenen Ausführungsform
wird ein gewichteter Durchschnitt verwendet, wobei dem bestehenden
Muster bei der Durchschnittnahme mehr Gewicht als dem neuen Herzschlag
gegeben wird. Block 530 zeichnet auch die Anzahl Übereinstimmungen
eines Herzschlags mit diesem Muster auf und wann ein Herzschlag
zuletzt mit diesem Muster übereinstimmte.
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Wird Block 525 negativ geantwortet
erhöht Block 535 den
Musterzähler.
Block 538 prüft,
ob die größte Anzahl
zu prüfender
Muster nicht überschritten
wurde, was bedeuten würde,
dass alle Muster geprüft
wurden. Wird Block 538 positiv geantwortet geht der Steuerablauf
zurück
nach den Blocken 518 und 520, wo der Herzschlag über das
zweite Muster geführt
wird. Das zweite Muster entspricht exemplarisch der Klassifikation
von ventrikulär
ektopisch („V"). Block 520 berechnet
erneut die minimale Flächendifferenz,
und Block 525 fragt erneut, ob diese minimale Flächendifferenz
weniger als ein Muster beträgt. Falls
ja entspricht der Herzschlag dem zweiten (V) Muster, und Block 530 nimmt
den Durchschnitt der neuen Herzschlagdaten mit dem übereinstimmenden Muster.
Wenn keine Übereinstimmung
gefunden wird durchläuft
die Subroutine die Blöcke 535, 538, 518 und 525,
bis eine Übereinstimmung
gefunden wird oder bis Block 538 negativ geantwortet wird,
was bedeutet, dass alle bestehenden Muster nach Übereinstimmungen untersucht
wurden.
-
Nachdem eine Übereinstimmung gefunden wurde
und Block 530 den Durchschnitt der neuen Herzschlagdaten
mit dem übereinstimmenden
Muster nimmt überprüft Block 537 die
Klassifikation des Musters. Wenn neue Muster in den Durchschnitt
bestehender Muster einbezogen werden ist eine Änderung der Klassifikation
der Muster möglich.
Ein z. B. ursprünglich
als „V" klassifiziertes
Muster kann später
als „D" klassifiziert werden,
wenn mehr Herzschläge
seinen Durchschnitt bilden. Block 545 prüft um festzustellen,
ob der Herzschlag mit einem D/S Muster übereinstimmt. Falls ja muss
eine zusätzliche
Untersuchung des Herzschlags gemacht werden, bevor der Herzschlag
klassifiziert werden kann. Dies wird in Block 550 gemacht,
der gefragt wird, ob der Herzschlag früh kam. Falls ja wird der Herzschlag
in Block 555 als supraventrikulär („S") eingestuft und der Steuerablauf läuft zurück nach
Block 501 um festzustellen, ob noch mehr Herzschläge klassifiziert
werden müssen.
Falls nein wird der Herzschlag in Block 558 als dominant
(„D") eingestuft und
der Steuerablauf läuft
zurück
nach Block 501 um festzustellen, ob noch mehr Herzschläge klassifiziert
werden müssen. Wenn
Block 545 bestimmte, dass der Herzschlag mit einem anderen
Muster als dem D/S Muster übereinstimmte
klassifiziert Block 560 den Herzschlag in der dem Muster,
mit dem er übereinstimmt,
entsprechenden Klasse. Wenn der Herzschlag z. B. mit dem ventrikulären ektopischen
(„V") Muster übereinstimmt, wird
das Muster als ventrikulär
ektopisch klassifiziert. Der Steuerablauf geht zurück nach
Block 501 wie zuvor beschrieben.
-
Weiterhin in Bezug auf Block 538 wurden, wenn
Block 538 negativ antwortet, alle bestehenden Muster geprüft und keines
stimmte überein.
Block 539 fragt, ob Num template kleiner als Max template – ein Zähler zur
Anzeige der maximalen Anzahl von Mustern – ist. Falls nein erstellt
Block 540 für
diesen Herzschlag ein neues Muster. Block 542 klassifiziert das
neue Muster mit dem Herzschlag und erhöht Num_templates wie zuvor
aufgeführt.
-
Wenn Block 539 negativ antwortet
wurde die maximale Anzahl von Mustern erreicht. Block 541 überschreibt
das Muster mit dem mindest aktuellen Update. Wie Block 542 klassifiziert
Block 543 das neue Muster, erhöht jedoch nicht Num_templates,
da die Anzahl von Mustern sich nicht änderte. Der Fachmann kann beurteilen,
dass die aktuell erstellte Anzahl von Mustern variieren kann, je
nach dem Umfang des Rauschens in der Umgebung und abhängig davon,
ob ektopische Herzschläge
ermittelt wurden.
-
Wenn Block 501 bestimmt,
dass keine weiteren Herzschläge
zu klassifizieren sind, zeigt Block 590 die klassifizierten
Herzschläge
auf Anzeige 66 der Recheneinheit 60 (2) an. Eine solch exemplarische
Anzeige wird auf 15 gezeigt.
Die Subroutine geht in Block 599 nach Block 205 der 5 zurück.
-
V. Herzschlag-Ausrichtung
-
9 zeigt
eine Flussdiagramm der Operation von Subroutine 600, ausgeführt von
der Ausrichtungslogik 75 der Recheneinheit 60 der
vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung. Block 601 bestimmt, welche 3 EKG-Wellenformen
am wenigsten verrauscht sind. In der vorgezogenen Ausführungsform
verläuft
dies unter Verwendung der in Block 301 des Detektor-QRS-Komplexes
der EKG-Wellenform-Subroutine 300 erhaltenen Informationen,
obwohl diese Bestimmung direkt in dieser Subroutine durch kontinuierliche
Berechnung des Signal-Rausch-Verhältnisses oder einer anderen
Indikation der Signalqualität
in den zwölf
EKG-Wellenformen und der Einstufung dieser Wellenformen von der höchsten zur
niedrigsten oder unter Verwendung einer anderen Technik gemacht
werden könnte.
Block 603 initiiert einen Überleitungszähler für die Betrachtung
der ersten der drei am geringsten verrauschten EKG-Wellenformen.
Block 605 erhält
die EKG-Daten von der vom Überleitungszähler bestimmten EKG-Wellenform.
Nach der Tiefpassfilterung der EKG-Daten in Block 608 bestimmt
Block 610 das dominante Muster unter den Herzschlägen, welches
zur Konstruktion des repräsentativen
Herzschlags verwendet wird. In der vorgezogenen Ausführungsform findet
dies unter Betrachtung dessen statt, wie viele Male die von der
Klassifikationslogik verwendeten Muster mit einem Herzschlag übereinstimmten,
wie in Block 530 von 8 bestimmt.
Definitorisch ist dies ein D/S Muster.
-
Block 620 erstellt und speichert
ein Ausrichtungsmuster in Ablage 69 der Recheneinheit 60.
In der vorgezogenen Ausführungsform
wird das Ausrichtungsmuster mit einem Herzschlag erstellt, der mit
dem in Block 610 bestimmten dominanten Muster übereinstimmt,
wobei ein Teil des dominanten Musters um den QRS normalisiert ist.
Es wurde eine alternative Ausführungsform
in Betracht gezogen, wobei Schritt 610 übersprungen wird und Block 620 mit der
Suche des ersten als D klassifizierten Herzschlags (mit der Herzschlag-Klassifikationslogik 74 oder
einer herkömmlichen
Methode der Herzschlag-Klassifikation) ein Ausrichtungsmuster erstellt und
diesen Herzschlag als Ausrichtungsmuster verwendet.
-
Block 630 stellt den Herzschlagzähler auf
1. Block 640 nimmt den nächsten dominanten Herzschlag
für diese
EKG-Wellenform und normalisiert einen Teil dieses Herzschlags um
den QRS-Komplex. In Rahmen dieser Anwendung werden mit „D" klassifizierte Herzschläge als „dominant" bezeichnet, während mit „V", „S oder „Q" klassifizierte Herzschläge als „nicht-dominant" bezeichnet werden.
In der vorgezogenen Ausführungsform
werden nicht-dominante Herzschläge
von der Ausrichtung und von der Bestimmung eines repräsentativen
Herzschlags ausgeschlossen, da diese Herzschläge den repräsentativen Herzschlag kontaminieren
können.
-
Block 650 führt diesen
Herzschlag über
das stationäre
Ausrichtungsmuster zur Berechnung des Summenwertes der absoluten
Differenzwerte zwischen dem Herzschlag und dem Ausrichtungsmuster.
Dieser Wert wird hier als Flächendifferenz
bezeichnet. Die Position, an der die Flächendifferenz minimal ist (minimale
Flächendifferenz),
ist die Position, an der der Herzschlag am besten mit dem Ausrichtungsmuster
ausgerichtet ist, und diese Position wird für diesen Herzschlag in der
Ablage 69 der Recheneinheit 60 gespeichert. Block 655 erhöht den Herzschlagzähler. Block 660 prüft um festzustellen, ob
der Herzschlagzähler
für diese
EKG-Wellenform größer oder
gleich der Anzahl von Ausrichtungsherzschlägen ist. Falls nein geht der
Steuerablauf zurück nach
Block 640, um den nächsten
dominanten Herzschlag zu holen. Wenn ja erhöht Block 670 den Überleitungszähler.
-
Block 675 prüft um festzustellen,
ob der Überleitungszähler größer oder
gleich 3 ist – der
Anzahl der in Block 601 gewählten am wenigsten verrauschten
EKG-Wellenformen.
Wird Block 675 negativ geantwortet geht der Steuerablauf
zurück
nach Block 605, wo der Ausrichtungsprozess für die nächste EKG-Wellenform
wiederholt wird. Wird Block 675 positiv geantwortet korrigiert
und speichert Block 680 jede Schlagzeit in jeder EKG-Wellenform
mit dem Mittelwert der gerade unabhängig in diesen drei am wenigsten
verrauschten Überleitungen
bestimmten Ausrichtungszeiten. Dies wird zur Minimierung des Rauscheffekts
getan und führt
zur optimalen Ausrichtung der Herzschläge in den verschiedenen EKG-Wellenformen
zu leicht unterschiedlichen Zeiten (also Synchronisationsstörung). Die
Subroutine geht in Block 699 nach Block 700 von 5 zurück. 16 zeigt einen neuen Herzschlag, der über das stationäre Muster
geführt
wird.
-
VI. Repräsentative
Herzschlagerstellung
-
10 zeigt
ein Flussdiagramm der Operation von Subroutine 700 ausgeführt von
der repräsentativen
Herzschlag-Erstellungslogik 77 der Recheneinheit 60 der
vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung. Block 701 bestimmt, welche Herzschläge zur Erstellung
des repräsentativen
Herzschlags zu verwenden sind. In der vorgezogenen Ausführungsform
werden nur „dominante" Herzschläge verwendet,
die mit den zuvor erläuterten
Herzschlag-Ausrichtungsschritten
ausgerichtet wurden. Wenn mehr „dominante" Herzschläge verfügbar sind als die benötigte Anzahl
für die
Konstruktion eines repräsentativen
Herzschlags, werden die mit der ähnlichsten Morphologie
verwendet. Wenn z. B. zwei oder mehr dominante Muster in der Klassifikations-Subroutine 500 erstellt
wurden, werden nur die Herzschläge
verwendet, die mit dem dominanten Muster übereinstimmen, welches die
meisten Herzschläge
enthält.
Block 705 setzt einen Zähler,
der rückverfolgt,
welche EKG-Wellenform
für den
repräsentativen
Herzschlag geschaffen wurde, auf eins.
-
Block 710 prüft um festzustellen,
ob der Überleitungsnummernzähler größer oder
gleich der maximalen Anzahl von EKG-Wellenformen ist. Falls nein
liest Block 715 die ausgerichteten „dominanten" Wellenformen für diese
EKG-Wellenform. Block 720 setzt einen Zeitzeiger auf null.
-
Block 725 nimmt für jeden
ausgerichteten Herzschlag in dem vom Zeitzeiger identifizierten
Zeitpunkt die einem Zeitabschnitt entsprechenden Daten. In der vorgezogenen
Ausführungsform
entsprechen diese Daten der Größe jedem
der ausgerichteten dominanten Herzschläge dieses Zeitpunkts. Block 730 sortiert
die Größen dieses
Zeitabschnitts vom kleinsten zum größten. Block 735 sondert
einen Prozentsatz der kleinsten und größten Größen aus. In einer verrauschten
Umgebung kann die Herzschlag-Klassifikations-Subroutine
irrtümlich
Herzschläge
als dominant klassifizieren. Diese Fehler führen zu falsch klassifizierten
Herzschläge,
die sich irrtümlich
unter den ausgerichteten Herzschläge befinden. Der hier genommene
getrimmte Durchschnitt ergibt einen zuverlässigen und präzisen Herzschlag auch
in Anwesenheit klassifizierter Herzschläge und bei dominanten Herzschlägen vorhandenem
starkem Rauschen. In der vorgezogenen Ausführungsform werden 33% der kleinsten
Größen und
33% der größten Größen ausgesondert,
wobei auch andere Werte verwendet werden könnten. Block 740 nimmt
den Durchschnitt der für
diesen Zeitabschnitt verbleibenden Größen. Block 750 speichert
die Durchschnittsgröße für diesen
Zeitabschnitt in einer repräsentativen
Matrix in der Ablage 69 der Recheneinheit 60. Block 755 erhöht den Zeitzeiger
für den
nächsten Zeitabschnitt
und Block 760 prüft
um festzustellen, ob der Zeitzeiger seinen maximalen Wert erreicht
hat. Falls ja geht der Steuerablauf zurück nach Block 725 zur
Bestimmung der Durchschnittsgröße der anderen Zeitabschnitte
zur Komplettierung der Herzschlagmatrix. 17 zeigt exemplarisch ausgerichtete Herzschläge in Zeitabschnitten
unter Verwendung des hiervor beschriebenen Prozesses.
-
Wird Block 760 positiv geantwortet
nimmt Block 765 eine Vorwärts- und Rückwärtsfilterung des repräsentativen
Herzschlags vor, der in der repräsentativen
Herzschlagmatrix gespeichert ist, und speichert das Resultat wiederum
in der Matrix von Block 770. Es wurde eine alternative
Ausführungsform
in Betracht gezogen, bei der dieser Schritt übersprungen wird. Block 775 erhöht den EKG-Wellenform-Zähler, und
der Steuerablauf geht zurück
nach Block 710 zur Erstellung eines repräsentativen
Herzschlags für
alle anderen EKG-Wellenformen. Nachdem Block 710 die Erstellung
und Speicherung von repräsentativen
Herzschlägen
für jede
der EKG-Wellenformen bestimmt zeigt Block 780 die repräsentativen
Herzschläge
auf der Anzeige 66 der Recheneinheit 60 an. Eine
exemplarische Anzeige eines repräsentativen
Herzschlags wird auf 18 gezeigt.
Die Subroutine geht in Block 799 nach Block 800 von 5 zurück.
-
VII. Messungen
-
11 zeigt
ein Flussdiagramm des Betriebs von Subroutine 800, ausgeführt von
der Messungslogik 78 der Recheneinheit 60 der
vorgezogenen Ausführungsform
der Erfindung. Block 801 erhält die repräsentativen Herzschläge für jede der EKG-Wellenformen. In
der vorgezogenen Ausführungsform
verläuft
dies über
das Lesen der repräsentativen,
bei Schritt 770 von 10 gespeicherten Herzschlagmatrix.
Alternativ könnten
repräsentative Herzschläge verwendet
werden, die unter Verwendung einer anderen Methode und einschließlich herkömmlichen
Methoden für
die Erstellung repräsentativer
Herzschläge
erstellt wurden.
-
Block 803 misst das früheste QRS-Onset und
das späteste
QRS-Offset aller in Block 801 erhaltenen repräsentativen
Herzschläge.
Diese Werte werden für
viele Messungen verwendet, die für
diese repräsentativen
Herzschläge
gemacht werden, wie gleich dargelegt wird. Block 805 initiiert
einen Zähler, der
die EKG-Wellenform rückverfolgt,
für die
der repräsentative
Herzschlag bemessen wurde. Block 810 nimmt den repräsentativen
Herzschlag für
diese EKG-Wellenform. Block 815 bestimmt das isoelektrische
Niveau des repräsentativen
Herzschlags. In der vorgezogenen Ausführungsform ist dies das Durchschnittsniveau
der 16 ms an Daten vor dem frühesten QRS-Onset.
Block 820 bestimmt die R-Wellen-Amplitude für diesen
repräsentativen
Herzschlag. In der vorgezogenen Ausführungsform ist dies der maximale
positive Wert zwischen dem frühesten
QRS-Onset und dem spätesten
QRS-Offset mit einer Anpassung zur Korrektur erhöhter S-T-Segmente beim spätesten QRS-Offset,
wenn die „T"-Welle so breit ist,
dass sie die Bestimmung der R-Wellen-Amplitude impaktiert.
-
Block 825 bestimmt das S-T-Niveau.
In der vorgezogenen Ausführungsform
ist dies der Durchschnitt von 10 ms um den anwenderbestimmten S-T-Messungspunkt
des repräsentativen
Herzschlags. Block 830 bestimmt die S-T-Schräge. In der vorgezogenen
Ausführungsform
verläuft
dies unter Verwendung einer idealen Strickäquivalenz zwischen dem letzten
QRS-Offset und dem S-T-Messungspunkt des repräsentativen Herzschlags. Block 835 bestimmt
das ST-Integral. In der vorgezogenen Ausführungsform wird dies durch
die Berechnung der Summe des negativen Bereichs zwischen dem letzten
QRS-Offset und dem
S-T-Messungspunkt des repräsentativen
Herzschlags bestimmt.
-
Block 850 aktualisiert ein
Messungs-Konfidenzfähnchen
für jede
gemachte Messung. In der vorgezogenen Ausführungsform werden historische Informationen
und physiologische Grenzen verwendet, um diese Messungsfähnchen entweder
auf „niedrige" oder „hohe" Konfidenz zu setzen.
Diese Konfidenzfähnchen
können
einem Anwender auf verschiedene Arten angezeigt werden, mit dem
Ausdruck „niedrig" oder „hoch" neben der Messung,
mit verschiedenen Farben für
die Messung auf der Anzeige (z. B. grün bedeutet hoch, rot bedeutet
niedrig) etc. Eine „niedrige" Konfidenzfahne würde einem Kardiologen
oder anderem medizinischem Personal anzeigen, dass eine Messung
nicht physiologisch ist oder sich nicht-physiologisch entwickelt
hat und manuell auf Korrektheit überprüft werden
müsste.
Block 855 erhöht
den EKG-Wellenformzähler.
Block 860 prüft
um festzustellen, ob der EKG-Wellenformzähler die maximale Anzahl von
EKG-Wellenformen überschreitet.
Falls nein geht der Steuerablauf zurück nach Block 810,
um den Prozess für
andere EKG-Wellenformen zu wiederholen. Falls ja zeigt Block 880 die
Messungen auf der Anzeige 66 von Recheneinheit 60 (2) an. Eine beispielhafte
Anzeige dieser Messungen, die zusammen mit dem repräsentativen
Herzschlag angezeigt werden, ist auf 19 dargestellt.
Ein Kardiologe, der den repräsentativen
Herzschlag und die Messungen der 19 betrachtet
würde sehen,
dass hier ein gestauchtes S-T-Segment vorliegt was anzeigt, dass
die Herzkranzarterie des dem Belastungstest unterzogene Patienten
erkrankt ist. Diese Subroutine geht in Block 899 nach Block 210 von 5 zurück.
-
1
- 20
- Notierungseinheit
- 40
- Kardiograph
- 60
- Recheneinheit
- 10
- Medizinisches
Gerät
-
2
- 20
- Notierungseinheit
- 41
- Schnittstelle
- 45
- Prozessor
- 47
- Drucker
- 49
- Schnittstelle
- 40
- Kardiograph
- 66
- Anzeige
- 61
- Schnittstelle
- 65
- Prozessor
- 68
- Speicher
- 69
- Ablage
- 67
- Eingabegerät
- 60
- Recheneinheit
-
3
- 71
- QRS-Ermittlungslogik
- 73
- Herzfrequenz-Berechnungslogik
- 74
- Klassifikationslogik
- 75
- Ausrichtungslogik
- 77
- Repräsentative
Herzschlaglogik
- 78
- Messungslogik
- 65
- Prozessor
-
4
-
Start
- 101
- Erhalt
EKG-Signale für
Notierungseinheit
- 103
- Dezimierung
und Filterung der Muster außerhalb
vorbestimmter Bandbreite
- 105
- Erstellung
von 12 Leitungen für
10 Elektroden
- 108
- Senden
der EKG-Daten an Recheneinheit
- 109
- Ende
-
5
-
Start
- 201
- Erhalt
von 12 Leitungen mit EKG-Daten vom Kardiographen
- 203
- Vorwärts-Filterung
der Daten
- 300
- Ermittlung
der QRS-Komplexe in EKG-Wellenform (6)
- 400
- Berechnung
der Herzfrequenz (7)
- 500
- Klassifizierung
der Schläge
in EKG-Wellenform (8)
- 205
- Rückwärts-Filterung
der Daten
- 600
- Ausrichtung
der Schläge
in EKG-Wellenform (9)
- 700
- Erstellung
von repräsentativem
Schlag aus EKG-Wellenform (10)
- 800
- Erhalt
der Messungen von repräsentativem Schlag
für EKG-Wellenform
(11)
- 220
- Anzeige
des repräsentativen
Schlags und der Messungen
- 210
- Zurücksenden
des repräsentativen
Schlags und der Messungen an den Kardiographen
- 249
- Ende
-
6A
- 300
- Ermittlung
der QRS-Komplexe in EKG-Wellenform
- 302
- Durchführung der
Initialisierung
- 301
- Erhalt
von 3 Leitungen mit Daten
- 303
- Durchführung Aktivitätsfunktion
- 398
- Ende
- 305
- Starkes
Rauschen ermittelt?
Ja
- 306
- Ausgabe
der Meldung „starkes
Rauschen"
Nein
- 309
- Herzschlag
zur ermitteln
Nein
- 399
- Zurück
Ja
- 310
- Durchführung zeitliche
Suche
-
6B
- 315
- Spitzen
ermittelt?
Ja
- 320
- Auswahl
echter Herzschlag aus ermittelten Spitzen und Speichern der Schlagzeit
Nein
- 330
- Geringes
Rauschen?
Ja
- 332
- Durchführung der
geänderten
zeitlichen Suche
- 335
- Spitzen
ermittelt?
Ja
- 338
- Auswahl
echter Herzschlag aus ermittelten Spitzen und Speichern der Schlagzeit
Nein
- 350
- Durchführung der
späten
Schlagsuche
- 355
- Spitzen
ermittelt?
Ja
- 358
- Auswahl
echter Herzschlag aus ermittelten Spitzen und Speichern der Schlagzeit
Nein
- 370
- Ausgabe
der Meldung „Ermittlung
erfolglos"
- 396
- Ende
-
7A
- 400
- Berechnung
der Herzfrequenz
- 401
- Initialisierung
RR_CTR = 0
- 403
- Lesen
und Speichern R-R-Intervall
- 405
- Erhöhung RR_CTR
Ja
- 410
- RR_CTR < Max_RRs und RRs
noch verfügbar?
Nein
- 420
- RR_CTR > Untergrenze?
Nein
- 460
- Berechnung
des durchschnittlichen R-R-Intervalls
-
7B
-
Ja
- 425
- Sortierung
der R-R-Intervalle
- 430
- Aussonderung
der vorbestimmten % an kürzesten
und längsten
R-R-Intervallen
- 435
- Durchschnittlich
verbleibende % des R-R-Intervalls
- 440
- Konvertierung
des durchschnittlichen R-R-Intervalls in Herzfrequenz
- 445
- Glättung durch
Durchschnittnahme mit vergangener/en Herzfrequenz/en
- 450
- Speichern
- 499
- Zurück
-
8A
- 500
- Klassifizierung
der Schläge
in EKG-Wellenform
- 501
- Mehr
Herzschläge
zu klassifizieren?
- 590
- Anzeige
der klassifizierten Herzschläge
- 599
- Zurück
- 502
- Einholen
der Informationen zum Schlagzeitpunkt
- 503
- Normalisierung
des Teils der QRS-Ermittlungs-Aktivitätsfunktion um den zu klassifizierenden
Schlag
- 505
- Durchführung von
Messungen zur Aktivitätsfunktion
und dem zu klassifizierenden Herzschlag
- 510
- Liegen
alle Messungen innerhalb der physiologischen Grenzen?
Nein
- 512
- Klassifizierung
als Q
-
8B
-
Ja
- 515
- Initialisierung
CNT = 1
Ja
- 518
- Num_Templates
= 0
Nein
- 520
- Führung des
nicht klassifizierten Herzschlags über das Muster [CNT] unter
Berechnung der minimalen Flächendifferenz
- 525
- Ist
die minimale Flächendifferenz < Schwelle?
Nein
- 535
- Erhöhung CNT
Ja
- 530
- Bei Übereinstimmung
Durchschnittnahme der neuen Schlagdaten mit Muster
Ja
- 538
- Ist
CNT < Num_Templates?
- 537
- Überprüfung der
Musterklassifizierung
-
8C
- 539
- Ist
Num_Templates < Max_Templates?
Nein
- 541
- Überschreiben
des vor der längsten
Zeit aktualisierten Musters
- 543
- Klassifizierung
des neuen Musters und Schlags
Ja
- 540
- Erstellung
eines neuen Musters
- 542
- Klassifizierung
des neuen Musters und Schlags und Erhöhung Num_Templates
- 545
- Stimmt
Schlag mit D/S Muster überein?
Nein
- 560
- Klassifizierung
als Klassifizierung entsprechend übereinstimmendem Musterschlag
Ja
- 550
- Kam
Schlag früh?
Ja
- 555
- Klassifizierung
als S
Nein
- 558
- Klassifizierung
als D
-
9A
- 600
- Ausrichtung
der Schläge
in EKG-Wellenform
- 601
- Bestimmung
der Identität
der 3 am wenigsten verrauschten Leitungen
- 603
- Initiierung
Lead_ctr = 1
- 605
- Erhalt
der Daten für
EKG-Wellenform
- 608
- Tiefpassfilterung
der Daten
- 610
- Bestimmung
des dominanten Musters unter den zu verwendenden Schlagen zur Konstruktion
des repräsentativen
Schlags
- 620
- Erstellung
und Speichern des Ausrichtungsmusters
- 630
- Initüerung Beat_ctr
= 1
- 640
- Nehmen
des nächsten
typischen Schlags und Normalisierung eines die QRS umgebenden Teils
-
9B
- 650
- Führung dieser
Daten über
das Ausrichtungsmuster unter Berechnung der minimalen Flächendifferenz
(MAD); Speichern von Position und MAD-Wert falls für diesen Schlag
minimal
- 655
- Erhöhung Beat_ctr
- 660
- Beat_ctr
größer als ≥ Max_Beats_To_Use?
Nein
Ja
- 670
- Erhöhung Lead_ctr
- 675
- Lead_ctr ≥ 3?
Ja
- 680
- Korrektur
jeder Schlagzeit mit dem Mittelwert der soeben bestimmten 3 Ausrichtungszeiten und
Speichern
- 699
- Zurück
-
10A
- 700
- Erstellung
von repräsentativem
Schlag aus EKG-Wellenform
- 701
- Bestimmung
des zu verwendenden Schlags
- 705
- Initialisierung
Lead_Num = 1
- 710
- Ist
Lead_Num ≥ Max_Leads?
Ja
- 780
- Anzeige
der repräsentativen
Herzschläge
- 799
- Zurück
Nein
- 715
- Lesen
der Ausrichtungsschläge
für diese EKG-Wellenform
- 720
- Initialisierung
Time_ptr = 0
- 725
- Nehmen
1 Abschnitts der Größen der
Schläge
zur selben relativen Zeit
- 730
- Sortierung
der Größen in diesem
Zeitabschnitt
-
10B
- 735
- Aussonderung
der vorbestimmten % an kleinsten und größten Größen
- 740
- Durchschnittnahme
der verbleibenden Größen
- 750
- Speichern
in repräsentativer
Schlagordnung zur korrekten relativen Zeit
- 755
- Erhöhung Time_ptr
- 760
- Ist
Time_ptr = beendet?
Nein
Ja
- 765
- Vorwärts/Rückwärts-LP-Filterung
des repräsentativen
Schlags
- 775
- Erhöhung Lead_Num
- 770
- Speicherung
des repräsentativen
Schlags
-
11A
- 800
- Erhalt
der Messungen
- 801
- Lesen
der repräsentativen
Schläge
- 803
- Messung
von QRS-Onset und QRS-Offset
- 805
- Initialisierung
Lead_Num = 1
- 810
- Nehmen
des repräsentativen
Schlags für
Leitung Lead_Num
- 815
- Bestimmung
des isoelektrischen Niveaus
- 820
- Bestimmung
der R-Wellen-Amplitude
- 825
- Bestimmung
des S-T-Niveaus
- 830
- Bestimmung
der S-T-Schräge
-
11B
- 835
- Bestimmung
des S-T-Integrals
- 850
- Aktualisierung
der Messungen der Konfidenzfähnchen
- 855
- Erhöhung Lead_Num
- 860
- Ist
Lead_Num ≥ Max_Leads?
Nein
Ja
- 880
- Anzeige
der Messungen
- 899
- Zurück
-
12
-
Start
- 150
- Erhalt
der repräsentativen
Schläge
und Messungen von der Recheneinheit
- 190
- Drucken
der repräsentativen
Schläge und/oder
Messungen
- 199
- Ende
-
-
13
- 14 Aktivitätsfunktion
- 15 Aktivitätsfunktion
- 16 Muster
- 17 Schlag (1, 2,
N-1, N)
-
18
- 19 S-T-Niveau: –2,5 mm – S-T-Schräge: 45 mm/sec – S-T-Integral:
0,3 cm2 – Herzfrequenz: 112 S/min