AT501563A1

AT501563A1 - Verfahren und einrichtung zur dynamischen auswahl eines elektrokardiogramm-kompressionsprozesses

Info

Publication number: AT501563A1
Application number: AT0153602A
Authority: AT
Original assignee: Ge Med Sys Information Tech
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2006-09-15
Also published as: GB2382697A; US6810282B2; DE10248719A1; DE10248719B4; GB0224186D0; JP4280805B2; JP2003199721A; US20030083581A1

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. WALTER HOLZER DIPL.-ING. ΟΠΟ PFEIFER DIPL.-ING. DR. TECHN. ELISABETH SCHOBER

A-1010 WIEN, SCHOTTENRING 16, BÖRSEGEBÄUDE

VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUR DYNAMISCHEN AUSWAHL EINES ELEKTROKARDIOGRAMM-KOMPRESSIONSPROZESSES

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein computerisiertes Elek-trokardiografiesystem und eine SignalVerarbeitung für dieses. Genauer bezieht sich die Erfindung auf die Kompression von Elektrokardiografiedaten für eine permanente Speicherung und für die Übertragung zwischen einer EKG-Erfassungseinrichtung und einem EKG-Managementsystem oder zwischen zwei EKG-Einrich-tungen.

Das Elektrokardiogramm (EKG) ist ein sehr verbreitet verwendeter, einfacher und nichtinvasiver Test zur Bewertung des Zustandes des Herzens des Patienten. Jedes Jahr werden Millionen von EKG's (in Ruhe, in Bewegung, bei Belastung, bettseitige Überwachung, Telemetrie usw.) von Patienten gesammelt und werden vom EKG-Management- und kardiovasculärem Informationssystem gespeichert. Obwohl EKG-AufZeichnungen eine relativ kleine Größe im Vergleich zu diagnostischen bildgebenden Verfahren, wie CT und MRI, aufweisen, kann das Sammeln und Verwalten in großen Spitälern einen beträchtlichen Bedarf an Speicherplatz bedingen. 2 ·· ··#· ·*·· ♦· • · · · · · • · · · · · • · · · · ·

Der große Bedarf an Speicherplatz erzeugt zwei signifikante Probleme. Erstens die Speichereinrichtung (wie ein Diskettenlaufwerk) muß groß genug sein, um eine große Anzahl von EKG"s speichern zu können. Zweitens und wichtiger ist, daß die Kommunikationseinrichtungen, die multiple Systeme verbinden, relativ langsam sind, verglichen mit den Verarbeitungsmöglichkeiten der computerisierten Systeme. Die Zeit, die erforderlich ist, um eine große Anzahl von EKG's zwischen Computersystemen zu übertragen, kann daher beträchtlich sein.

Eine Technik, die zum Lösen dieser beiden Probleme verwendet wird, ist jene der Datenkompression. Durch Verwendung von Datenkompressionstechniken wird die Speichergröße für das EKG reduziert. Das EKG verwendet daher einen kleineren Speicherplatz in der Speichereinrichtung und kann über eine Kommunikationsverbindung rascher und zuverlässiger übertragen werden.

Es existieren zwei Arten von EKG-Kompressionstechniken: verlustlose Kompression und verlustbehaftete Kompression. Bei verlustloser Kompression wird die Speichergröße für das EKG vermindert, ohne irgendeine Information der Originaldaten zu verlieren. Dies bedeutet, daß das EKG unter Verwendung einer verlustlosen Kompression komprimiert, gespeichert oder übertragen, dann dekomprimiert werden kann, und das dekomprimierte EKG wird mit dem Original-EKG ident sein. Bei verlustbehafteter Kompression wird jedoch die Größe des EKG's vermindert, und ein Verlust einer bestimmten Menge von Daten tritt dabei auf. Ein EKG, das komprimiert, gespeichert oder übertragen und 3 danach dekomprimiert wurde, wird sich daher ein wenig vom originalen EKG unterscheiden. Obwohl eine verlustbehaftete Kompression einen Datenverlust verursacht, ist dieser Datenverlust bei den meisten klinischen EKG's entweder für den Benutzer nicht merkbar, oder es wird davon ausgegangen, daß er für die kardiologische Diagnose belanglos ist. Tatsächlich wurde verlustbehaftete Kompression während vieler Jahre verwendet und in der klinischen Praxis geschätzt.

Aufgrund seiner Natur weist das EKG ein hohes Maß an Wiederholungen innerhalb seiner Daten auf. Diese wiederholende Natur wurde ausgenützt, um hocheffektive Kompressionsschemata zu entwickeln. Diese Schemata zerlegen das EKG in seine synchronen (oder wiederholenden) und asynchronen (nicht-wiederholenden) Komponenten. Die synchrone Komponente des EKG's, typischerweise bestehend aus einem Herzzyklus mit seiner P-QRS-T-Charakteristik, wird dann auf ein einziges repräsentatives Muster über eine Durchschnitt- oder Mittelwertbildung der Datensample reduziert. (Nicht alle Wellen müssen notwendigerweise in einem Herzzyklus dargestellt werden. Ein sich wiederholendes Muster der QRS-T-Wellen oder QRS-Komplexe ist gelegentlich in manchen Herzzyklen zu sehen.) Der Mittel- (oder Durchschnitts-)-P-QRS-T-Komplex wird von den Original-(Roh-)-EKG-Daten subtrahiert. Die verbleibende asynchrone Komponente hat typischerweise einen engen dynamischen Bereich und ermöglicht eine effiziente Kompression. Bedingt durch den engen dynamischen Bereich der asynchronen Komponente kann eine zusätz-

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liehe Kompressionseffizienz durch Tiefpaßfilterung, Abtastung mit einer tieferen Frequenz und Requantisierung der Daten gewonnen werden. Wenn diese letzten Schritte durchgeführt werden, so führen sie zu einer verlustbehafteten Kompression. Die synchronen und die asynchronen Komponenten werden dann unter Verwendung eines Kodierungsschemas, wie der Huffman-Kodierung, komprimiert. Verlustbehaftete Kompressionsverhältnisse in der Große von 20:1 wurden bei der Verwendung dieses Verfahrens berichtet .

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Das obige Kompressionsverfahren leitet seine Effizienz von zwei Hauptprämissen ab. Eine ist, daß das EKG einen großen Anteil an Wiederholungen von nahezu identen Mustern aufweist und die zweite ist, daß die asynchrone Komponente einen engen dynamischen Bereich von Spannungen aufweist, verglichen mit den gesamten EKG-Daten. Beide Prämissen, aber besonders die letztere, sind kritisch abhängig von der Fähigkeit, genau zu erfassen, zu klassifizieren und das sich wiederholende Muster innerhalb des EKG's und bestimmter Charakteristika der EKG Wellenformen aufzuzeichnen. Auch eine kleine Ungenauigkeit bei der Aufzeichnung eines besonderen Zyklus des sich wiederholenden Musters, das hochfrequente Komponenten enthält, kann ein hochfrequentes Muster mit großer Amplitude in den asynchronen Komponenten des EKG hinterlassen. Beispielsweise können schrittmacherabgeleitete EKG's zu einem großen, schrittmacher-bedingten Artefakt in der asynchronen Komponente an einer

Stelle führen, an der ein Herzzyklus geringfügig gegenüber einem repräsentativen Zyklus versetzt ist. Bei einer verlustbehafteten Kompression kann die Amplitude dieses schmalen schrittmacherbedingten Artefaktes durch eine Tiefpaßfilterung, Abtastung mit einer tieferen Frequenz und Requantisierung erheblich reduziert werden, was bewirkt, daß sich das wiederhergestellte EKG drastisch vom Original unterscheidet. EKG's mit hohen ventrikulären Raten und solchen mit schmalen P-Wellen können zusätzlich zu einer ähnlichen Herausforderung des verlustbehafteten Kompressionsschemas führen.

Offensichtlich löst die Anwendung eines verlustlosen Kompressionsschemas die oben beschriebenen Probleme. Jedoch würde sich einer angenähert dreifachen Erhöhung der Speichererfordernisse ergeben, wenn eine verlustlose Kompression universell für alle anfallenden EKG's angewandt wird. Diese zusätzlichen Speichererfordernisse fügen eine große Menge an Kosten hinzu, und es ist ein hoher Preis für die Lösung des Problems zu zahlen, wobei in der überwältigenden Mehrzahl der EKG's die hocheffiziente verlustbehaftete Kompression keine Probleme macht.

Ein Zugang zur Auswahl zwischen verlustbehafteter und verlustloser EKG-Kompression ist es, es dem Systembenutzer zu ermöglichen, zwischen diesen beiden Verfahren der Kompression zu wählen. Abgesehen von der offensichtlichen Unbequemlichkeit für den Benutzer, erfordert dieser Zugang einen bestimmten Grad des Verständnisses des Benutzers, welche Technik in jeder Situation am besten arbeitet. Zusätzlich wird die Geschwindig- 6 keit des Systems durch die Zeit vermindert, die für die Entscheidung durch den Benutzer benötigt wird. Ein Ziel der Kompression ist es, die Geschwindigkeit der Datenspeicherung und -Übertragung zu erhöhen, weshalb die Zeit, die vom Benutzer benötigt wird, um die Kompressionstechnik auszuwählen, die Erreichung dieses Zieles hindert.

Die Erfindung schlägt daher ein Verfahren zur Auswahl eines physiologischen Datenmanipulationsprozesses vor. Das Verfahren zur Auswahl eines physiologischen Datenmanipulationsprozesses umfaßt den Schritt des Erhaltene der Rohdaten, einschließlich einer asynchronen Komponente, die diagnostische Informationen aufweist, und einschließlich einer synchronen Komponente, Trennen der asynchronen Komponente von der synchronen Komponente, und Auswahl eines Datenmanipulationsprozesses, basierend auf den diagnostischen Informationen.

Bei einer Ausführungsform schließt die Auswahl eines physiologischen Datenmanipulationsprozesses das Klassifizieren eines abnormalen Zustandes des diagnostischen Information ein. Der Schritt der Klassifizierung des abnormalen Zustandes schließt weiters das Analysieren eines Rhythmus ein, zum Beispiel eines Sinus-Rhythmus, einer atrio-ventrikulären Konduktion, einer ventrikulären Rate, einer P-Wellen-Amplitude, eines QT-Intervalls und einer Altersbestimmung der diagnostischen Information.

Bei einer anderen Ausführungsform schließt der Datenmanipulationsprozeß eine Verarbeitung der Rohdaten unter Verwen- 7 düng eines verlustbehafteten Prozesses oder eines verlustlosen Prozesses ein.

Bei einer weiteren Ausführungsform schließt die Trennung der asynchronen Komponente von der synchronen Komponente die Erzeugung eines Datenzustandes der diagnostischen Information ein.

Die Erfindung schlägt weiters eine medizinische Einrichtung vor. Die medizinische Einrichtung schließt eine Patien-ten-Datenerfassungseinrichtung mit ein, die physiologische Daten sammelt, einschließlich einer asynchronen Komponente, die diagnostische Informationen aufweist, und einer synchronen Komponente. Die medizinische Einrichtung schließt auch ein Softwareprogramm zur Auswahl eines Verfahrens zur Verarbeitung der physiologischen Daten und für die Manipulation der physiologischen Daten ein, basierend auf dem ausgewählten Verfahren zur Verarbeitung der physiologischen Daten. Das Softwareprogramm weist ein Signal-Trennungsmodul auf, das die Daten von der Datensammlung erhält und die asynchrone Komponente von der synchronen Komponente trennt, ein Auswahlmodul, das basierend auf der diagnostischen Information, eine Datenmanipulations-prozeßauswahl trifft, und ein Datenmanipulatormodul, der die asynchrone Komponente und die synchrone Komponente entsprechend der Komponentenart und der Datenmanipulationsprozeßauswahl des Auswahlmoduls manipuliert.

Bei einer Ausführungsform schließt das Softwareprogramm weiters ein Klassifizierungsmodul mit ein, um einen abnormalen 8

Zustand der diagnostischen Information zu klassifizieren. Bei einer anderen weiteren Ausführungsform schließt das Softwareprogramm außerdem ein Generatormodul mit ein, um einen Datenzustand der diagnostischen Information zu erzeugen.

Es ist ein prinzipieller Vorteil der Erfindung, eine medizinische Einrichtung und ein Verfahren zur Auswahl eines physiologischen Datenmanipulationsprozesses für die Kompression von EKG's mit bestimmten kardiologischen Bedingungen bereitzustellen.

Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, eine medizinische Einrichtung und ein Verfahren zur Auswahl eines physiologischen Datenmanipulationsprozesses bereitzustellen, die bzw. das vollautomatisiert ist.

Es ist ein anderer Vorteil der Erfindung, eine medizinische Einrichtung und ein Verfahren zur Auswahl eines physiologischen Datenmanipulationsprozesses bereitzustellen, die bzw. das nur geringe oder keine Änderungen des gegenwärtig implementierten Dekompressionsalgorithmus in EKG-Speichersystemen erfordert.

Es ist ein anderer Vorteil der Erfindung, eine medizinische Einrichtung und ein Verfahren zur Auswahl eines physiologischen Datenmanipulationsprozesses bereitzustellen, die bzw. das durch die Benutzer des Systems konfigurierbar ist. Es ist ein anderer Vorteil der Erfindung, eine medizinische Einrichtung und ein Verfahren zur Auswahl eines physiologischen Datenmanipulationsprozesses bereitzustellen, in der bzw. in dem Entwicklung und Implementierung ziemlich rasch und mit niedrigen Kosten durchgeführt werden kann.

Es ist ein anderer Vorteil der Erfindung, eine medizinische Einrichtung und ein Verfahren zur Auswahl eines physiologischen Datenmanipulationsprozesses bereitzustellen, die bzw. das für den Benutzer transparent ist, da es keinen Wechsel einer Schnittstelle erfordert.

Es ist ein anderer Vorteil der Erfindung, eine medizinische Einrichtung und ein Verfahren zur Auswahl eines physiologischen Datenmanipulationsprozesses bereitzustellen, die bzw. das Beschwerden der Konsumenten reduziert und Kosteneinsparungen ermöglicht.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden für einen Fachmann anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, Ansprüche und Zeichnungen besser verständlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine medizinische Einrichtung, die die Erfindung verkörpert; und

Fig. 2 ein Flußdiagramm des Verfahrens zur Auswahl eines physiologischen Datenmanipulationsprozesses gemäß der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGS-BEISPIELES

Bevor eine Ausführungsform der Erfindung im Detail erläutert wird, ist zu bemerken, daß die Erfindung in ihrer Anwen-

10 düng nicht auf die Details der Konstruktion und der Anordnung von Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung oder Darstellung in den folgenden Zeichnungen festgelegt sind. Die Erfindung ist für andere Ausführungsformen geeignet und kann auf verschiedenen Wegen angewandt oder ausgeführt werden. Auch ist zu verstehen, daß die hier verwendete Phraseologie und Terminologie zum Zweck der Beschreibung dient und nicht als einschränkend betrachtet werden soll. Die Verwendung von "einschließend" und "umfassend" und Variationen davon, bedeuten hierin den Einschluß der danach aufgelisteten Gegenstände und Äquivalente von diesen, wie auch zusätzliche Gegenstände .

Fig. 1 zeigt eine medizinische Einrichtung 100, welche die Erfindung verkörpert. Die medizinische Einrichtung 100 schließt eine Patienten-Datenerfassungseinrichtung 105 und einen Prozessor 110 für die Implementierung oder das "Laufen" eines Softwareprogramms mit ein. Das Softwareprogramm ist vorzugsweise in einem Nur-Lesespeicher (nicht gezeigt) gespeichert, der in der medizinischen Einrichtung 100 angeordnet ist, kann aber auch in fernbedienten Servern oder einer Festplatte eines Personal Computers gespeichert werden, oder es kann, wenn erforderlich, auf ein von einem Computer lesbares Medium zugegriffen werden, wie eine CD-ROM, eine Magnetplatte oder -band oder ein anderes Medium. Die Patienten-Datenerfas-sungseinrichtung 105 ist konfiguriert, um derart betrieben zu werden, daß EKG-Daten über das Verbindungsglied 115 von jeder

Datenquelle oder -einrichtung erhalten werden, einschließlich einer EKG-Überwachungseinrichtung, wie einem Elektrokardio-graf, einem Patientenmonitor, einem Holtermonitor, oder einem Streß-Testsystem (nicht gezeigt).

Das Softwareprogramm 110 umfaßt verschiedene Module, einschließlich einer Hauptroutine 120. Sind einmal die EKG-Daten von einer Patienten-Datenerfassungseinrichtung 105 erfaßt, wird ein Signal-Trennungsmodul 125 des Softwareprogramms 110 durch die Hauptroutine getriggert, um die physiologischen Daten zu erhalten, einschließlich einer asynchronen Komponente, die diagnostische Informationen aufweist, und einer synchronen Komponente. Der Signal-Trennungsmodul 125 umfaßt weiters einen Klassifizierungsmodul 130 zur Klassifizierung eines abnormalen Zustandes der diagnostischen Information. Der Klassifizierungsmodul 13 0 umfaßt weiters ein Analysemodul 135, um eine Kombination eines Rhythmus zu analysieren, zum Beispiel einen Sinus-Rhythmus, eine atrio-ventrikuläre Konduktion, eine ventrikuläre Rate, eine P-Wellen-Amplitude, ein QT-Intervall und ein Altersqualifizierer aus der diagnostischen Information.

Basierend auf der Analyse der diagnostischen Information erzeugt ein Generatormodul 145 einen Datenzustand aus der diagnostischen Information. Ein Auswahlmodul 140 verwendet dann den Datenzustand, um einen Datenmanipulationsprozeß auszuwählen. Wenn der Auswahlmodul 140 einen Datenmanipulationsprozeß ausgewählt hat, so manipuliert ein Datenmanipulationsmodul 150 12 ·· ··· die asynchrone Komponente und die synchrone Komponente entsprechend der Auswahl des Datenmanipulationsprozesses.

Es wird Bezug auf die Fig. 2 genommen, die ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Auswahl eines physiologischen Datenmanipulationsprozesses 200 gemäß der Erfindung zeigt, der einen Empfangs schritt 210 umfaßt, um von der EKG-Überwa-chungseinrichtung Roh-EKG-Daten zu empfangen. Die Roh-EKG-Da-ten werden in der Folge in dem Analysemodul durch Programme, wie 12 SL eingetragene EKG-Analyse-Software, die von General Electric Co. - Medical Systems Division erhältlich sind, in einem Analyseschritt 215 analysiert, um eine Vielzahl von diagnostischen Interpretationsstatements zu erzeugen, um einen kardiologischen Zustand zu erkennen. Der Analyseschritt 215 erzeugt auch einen Satz von allgemeinen Messungen unter Verwendung des gesamten Satzes von EKG-Ableitungen. Die Messungen umfassen eine ventrikuläre Rate, eine atriale Rate, ein PR-In-tervall, eine QRS-Dauer, eine P-Dauer, ein QT-Intervall und einen Satz von Achsen einer P-Welle, eine QRS-Welle und eine T-Welle. Der Analyseschritt 215 erzeugt weiters einen Satz von individuellen Messungen, einschließlich eines Satzes von Amplituden und Zeitspannen von verschiedenen EKG-Merkmalen, wie P-Wellen, Q-Wellen, R-Wellen, S-Wellen und ST-Pegeln. Zusätzlich erzeugt der Analyse-Schritt 215 auch automatisch einen EKG-Signal-Qualitätsindikator, der den Störpegel des EKG's anzeigt. Weiters erzeugt der Analyseschritt 215 einen Satz von Klassifikationsstatements, um anzuzeigen, daß ein EKG normal, ···· · · ···« 13 grenzwertig abnormal oder abnormal ist, und erzeugt ein Patienten Informationsprofil, einschließlich des Alters und anderer relevanter Charakteristika des Patienten. Jedoch sollte es ohne weiteres für einen Fachmann offensichtlich sein, daß das Analyseprogramm eine verschiedene Anzahl von Statements, Parametern und Merkmalen erzeugen kann, und daß das Analyseprogramm nicht auf 12 SL eingetragene EKG-Analyse-Software begrenzt ist, wie hier beschrieben ist.

Es wird wieder auf Fig. 2 Bezug genommen, wobei die EKG-Daten in eine asynchrone Komponente in einem ersten Trennschritt 220 und eine synchrone Komponente in einem zweiten Trennschritt 225 separiert werden. Eine erste Differenz der synchronen Komponente wird in einem ersten Vergleichsschritt 230 gefunden. Die erste Differenz wird danach in einem Kodierschritt 235 Huffmann-kodiert, um verlustlos komprimierte Daten zu erhalten.

Die asynchrone Komponente, die in dem ersten Trennschritt 220 erhalten wird, wird einer verlustbehafteten Kompression unterzogen, wenn sie alle normalen Bedingungen erfüllt. Eine erste Bedingung wird im Schritt 240 geprüft. Die erste Bedingung ist ein Sinus-Rhythmus mit einer 1:1 atrio-ventrikulären Konduktion und keinen Rhythmusqualifizierern, einschließlich des normalen Sinus-Rhythmus, Sinus-Tachykardie, Sinus-Bradykardie und markierte Sinus-Bradykardie, und möglicherweise Rhythmus mit Sinus oder markierter Sinus-Arrhythmie, wobei eine zweite Bedingung im Schritt 245 geprüft wird. Andernfalls 14 wird die asynchrone Komponente einer verlustlosen Kompression unterzogen, beginnend mit dem ersten Vergleichsschritt 230.

Die zweite Bedingung ist ein Zählen der ventrikulären Rate ("VRATE"). Wenn die ventrikuläre Rate höher als 120 Schläge pro Minute ist ("bpm")/ so wird die asynchrone Komponente einer verlustlosen Kompression unterzogen, beginnend mit dem ersten Vergleichsschritt 230. Wenn die ventrikuläre Rate zwischen niedrig und moderat fällt, das sind weniger als 120 bpm, so wird eine dritte Bedingung im Schritt 250 geprüft.

Die dritte Bedingung ist die Anwesenheit einer P-Wellen-Amplitude, die größer als 100 /xV in allen aufgezeichneten Ausleitungen ist. Wenn die Anwesenheit einer P-Wellen-Amplitude, größer als 100 μν in allen aufgezeichneten Ableitungen nicht erkannt wird, so wird die asynchrone Komponente einer verlustlosen Kompression unterzogen, beginnend mit dem ersten Vergleichsschritt 230. Andernfalls wird eine vierte Bedingung im Schritt 255 geprüft.

Die vierte Bedingung ist die Anwesenheit eines normalen QT-Intervalls. Wenn ein normales QT-Intervall nicht vorhanden ist, so wird die asynchrone Komponente einer verlustlosen Kompression unterzogen, beginnend mit dem ersten Vergleichs-schritt 230. Andernfalls wird eine fünfte Bedingung im Schritt 260 geprüft.

Die fünfte Bedingung ist das Alter des Patienten. Wenn das Alter des Patienten nicht höher als 15 (ein bevorzugtes pädiatrisches Alterslimit) ist, so wird die asynchrone Komponente 15 • * • · • · • · einer verlustlosen Kompression unterzogen, beginnend mit dem ersten Vergleichsschritt 230. Andernfalls wird die asynchrone Komponente einer verlustbehafteten Kompression unterzogen, beginnend in dem Filterungsschritt 265.

Ein gleitender Mittelwertfilter mit gleichmäßiger Gewichtung wird zum Filtern der asynchronen Komponente im Filterungsschritt 265 verwendet, um gefilterte Daten zu erzeugen. Die Länge des gleitenden Mittelwertfilters wird zwischen zwei oder vier gewählt, gleich einem Faktor, um den die Abtastfrequenz tiefer wird, der von der im Schritt 270 verwendeten tieferen Abtastfrequenz abhängt. Beispielsweise beträgt die Länge zwei, wenn der Faktor der tieferen Abtastfrequenz zwei ist, d.h. die Abtastfrequenz geht von der originalen effektiven Frequenz von 500 Abtastwerten pro Sekunde ("sps") auf eine tiefere effektive Frequenz von 250 sps zurück. Die Länge beträgt vier, wenn der Faktor der tieferen Abtastfrequenz 4 ist, d.h. die Abtastfrequenz geht von der originalen effektiven Frequenz von 500 sps auf eine tiefere effektive Frequenz von 125 sps zurück. Speziell wird eine bimodale Senkung im Filterungsschritt 265 und 270 verwendet. Insbesondere werden die asynchronen Daten in den Zeitsegmenten außerhalb der QRS-Dauer selektiv gefiltert und mit einer tieferen Frequenz abgetastet, wogegen im Intra-QRS-Bereich die originale Frequenz, zum Beispiel 500 sps, erhalten bleibt. Jedoch sollte dem Fachmann ohne weiteres verständlich sein, daß die Art des Filters und der

Faktor der tieferen Abtastfrequenz oder der Senkungsmodus von 16 dem hier beschriebenen aufgrund der verschiedenen Kompatibli-tätsbedingungen verschieden sein kann. Die gefilterten Daten werden dann in einem Schritt 270 mit einer tieferen Frequenz abgetastet, um Daten tieferer Abtastfrequenzen zu erzeugen.

Die Daten tieferer Abtastfrequenz werden dann in einem Quantisierungsschritt 275 requantisiert, um requantisierte Daten zu erhalten. Eine Requantisierung reduziert eine Auflösung der mit einer tieferen Frequenz abgetasteten Daten auf eine niedrigere Auflösung durch Weglassung des niederwertigsten Bits (LSB) der Daten tieferer Abtastfrequenz. Nach der Requantisierung wird mit den requantisierten Daten eine Erst-Differenz in einem zweiten Vergleichsschritt 280 gebildet, um Erstdifferenzdaten zu erhalten. Bei der Bildung der Erstdifferenz wird ein erstes Datensample gespeichert, und alle folgenden Datensample werden vom benachbarten Datensample substra-hiert, um Erstdifferenzdaten zu erhalten. Danach werden die Erstdifferenzdaten in einem Polaritätsumkehrkodierschritt 285 kodiert, um ein RestSignal zu erhalten. (Wenn es Polaritätsumkehrungen in zwei benachbarten Datensample gibt, so werden beide Datensamplewerte um das niederwertigste Bit reduziert.) Das verbleibende Restsignal wird dann in einem Kodierschritt 235 Huffman-kodiert, um verlustbehaftete komprimierte Daten zu erhalten.

Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen angeführt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Verfahren zur Auswahl eines physiologischen Datenmanipulationsprozesses (200), wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Empfangen der Rohdaten (210), einschließlich einer asynchronen Komponente, die diagnostische Informationen enthält, und einschließlich einer synchronen Komponente; Trennen (220) der asynchronen Komponente von der synchronen Komponente; und Auswahlen eines Datenmanipulationsprozesses, basierend auf den diagnostischen Informationen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Auswahl des Datenmanipulationsprozesses die Klassifizierung eines abnormalen Zustandes der diagnostischen Informationen umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Klassifizierung des abnormalen Zustandes den Schritt der Analyse zumindest eines Rhythmus, einer atrioventrikulären Konduktion (240), einer ventrikulären Rate (245), einer P-Wellen-Amplitude (250), eines QT-Intervalls (255) und eines Altersqualifizierers (260) aus der diagnostischen Information umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenmanipulationsprozeß (200) einen verlustbehafteten Prozeß und einen verlustlosen Prozeß umfaßt, und daß das Ver- V 18 ·· ···· ···· • · · · · • · · · · • · · · · • · · · · · · ·· Μ ·· ·· ···· • · fahren weiters den Schritt der Verarbeitung der Rohdaten unter Verwendung des verlustbehafteten Prozesses und des verlustlosen Prozesses umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verlustbehaftete Prozeß die folgenden Schritte umfaßt: Tiefpaßfilterung (265) der asynchronen Komponenten der Rohdaten, um gefilterte Daten zu erzeugen; Abtasten (270) der gefilterten Daten mit einer tieferen Frequenz, um Daten tieferer Abtastfrequenz zu erzeugen; Requantisieren (275) der Daten tieferer Abtastfrequenz; Vergleichen (280) der Daten tieferer Abtastfrequenz, um verglichene Daten zu erhalten; Polaritätsumkehrkodierung (285) der verglichenen Daten, um polaritätsumkehrkodierte Daten zu erzeugen; und Huf f man-Kodierung (235) der polaritätsumkehrkodierten Daten, um verlustbehaftete komprimierte Daten zu erzeugen.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verlustlose Prozeß die folgenden Schritte umfaßt: Vergleichen (230) der synchronen Komponente der Rohdaten, um verglichene Daten zu erzeugen, und Huffman-Kodierung (235) der verglichenen Daten, um verlustlos komprimierte Daten zu erzeugen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Trennung (220) der asynchronen Komponente von der synchronen Komponente die Gewinnung eines Datenzustandes (215) der diagnostischen Information umfaßt. § 19 • · · • · • · · ·· ·· • · · • · · · • · · · · ·· ·· ·· · \/^J Verfahren zur Verarbeitung physiologischer Daten, wobei das Verfahren folgendes umfaßt: Empfangen von Rohdaten (210), einschließlich einer asynchronen Komponente, die diagnostische Informationen aufweist, und einschließlich einer synchronen Komponente; Trennen (220) der asynchronen Komponente von der synchronen Komponente; Auswahl eines Datenmanipulationsprozesses auf der Basis der diagnostischen Information; und Verarbeiten der asynchronen Komponente und der synchronen Komponente unter Verwendung des ausgewählten Datenmanipulationsprozesses .
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Auswahl eines Datenmanipulationsprozesses die Klassifizierung eines abnormalen Zustandes der diagnostischen Information umfaßt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Klassifizierung des abnormalen Zustandes den Schritt der Analyse zumindest eines Rhythmus, einer atrioventrikulären Konduktion (240), einer ventrikulären Rate (245) , einer P-Wellen-Amplitude (250), eines QT-Intervalls (255) und eines Altersqualifizierers (260) aus der diagnostischen Information umfaßt.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenmanipulationsprozeß einen verlustbehafteten Prozeß und einen verlustlosen Prozeß umfaßt, und daß das Verfah- 20 ···· ···· ·· ···· • · • · · » · « • · · ·· · « , ·· ·· ·· ·« ren weiters den Schritt der Verarbeitung der Rohdaten unter Verwendung eines verlustbehafteten Prozesses und des verlustlosen Prozesses umfaßt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der verlustbehaftete Prozeß die folgenden Schritte umfaßt: Tiefpaßfilterung (265) der asynchronen Komponenten der Rohdaten, um gefilterte Daten zu erzeugen; Abtasten (270) der gefilterten Daten mit einer tieferen Frequenz, um Daten tieferer Abtastfrequenz zu erzeugen; Requantisieren (275) der Daten tieferer Abtastfrequenz; Vergleichen (280) der Daten tieferer Abtastfrequenz, um verglichene Daten zu erhalten; Polaritätsumkehrkodierung (285) der verglichenen Daten, um polaritätsumkehrkodierte Daten zu erzeugen; und Huffman-Kodierung (235) der polaritätsumkehrkodierten Daten, um verlustbehaftete komprimierte Daten zu erzeugen.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der verlustlose Prozeß die folgenden Schritte umfaßt: Vergleichen (230) der synchronen Komponenten der Rohdaten, um verglichene Daten zu erzeugen, und Huffman-Kodieren (235) der verglichenen Daten, um verlustlos komprimierte Daten zu erzeugen.
14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Trennung (220) der asynchronen Komponente von der synchronen Komponente die Gewinnung eines Datenzustandes (215) der diagnostischen Information umfaßt. 21 ·· ···« ···· ·♦ ···· • · • • · · • · • • · · • · • • # 0 • · · • · • · · · ·· ·· ·· ·· I 15/ Medizinische Einrichtung (100) umfassend: eine Patienten-Datenerfassungseinrichtung (105), die physiologische Daten sammelt, einschließlich einer asynchronen Komponente, die diagnostische Informationen enthält, und einer synchronen Komponente; und ein Softwareprogramm (110) zum Auswahlen eines Verfahrens zur Verarbeitung der physiologischen Daten (200), wobei das Softwareprogramm (110) ein Signal-Trennungsmodul (125) umfaßt, das die Daten (210) von der Datensammlung erhält und die asynchrone Komponente von der synchronen Komponente trennt (220) ; ein Auswahlmodul (140), der einen Datenmanipulationsprozeß auf der Basis der diagnostischen Information auswählt.
16. Medizinische Einrichtung (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Signal-Trennungsmodul (125) weiters umfaßt: ein Klassifizierungsmodul (130), um einen abnormalen Zustand der diagnostischen Informationen zu klassifizieren.
17. Medizinische Einrichtung (100) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Klassifizierungsmodul (130) weiters umfaßt: ein Analysemodul (135), um zumindest einen Rhythmus, eine atrio-ventrikuläre Konduktion (240), eine ventrikuläre Rate (245), eine P-Wellen-Amplitude (250), einen QT-Intervall (255) und eine Altersqualifizierung (260) aus der diagnostischen Information zu analysieren. 22
18. Medizinische Einrichtung (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenmanipulationsprozeß ein verlustbehafteter Prozeß ist, der die Daten tiefpaßfiltert (265), mit einer tieferen Frequenz abtastet (270), requanti-siert (275), vergleicht (280), polaritätsumkehrkodiert (285) und Huffman-kodiert (235).
19. Medizinische Einrichtung (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenmanipulationsprozeß ein verlustloser Prozeß ist, der die Daten vergleicht und Huffman-kodiert (235) .
20. Medizinische Einrichtung (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswahlmodul (140) weiters umfaßt :

ein Generatormodul (145), um den Datenzustand der diag .sehen Informationen zu erzeugen. Software-Programm (110) zur Auswahl eines Verfahrens zur Verarbeitung der physiologischen Daten (200), wobei das Softwareprogramm (110)umfaßt: ein Daten-Sammelmodul (105), um Daten zu sammeln; ein Signal-Trennungsmodul (125) , der die Daten (240) vom Daten-Sammelmodul empfängt und die asynchrone Komponente von der synchronen Komponente trennt (220); und ein Auswahlmodul (140), der einen Datenmanipulations-prozeß auf der Basis der diagnostischen Informationen auswählt . • · 23
22. Softwareprogramm (110) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Signal-Trennungsmodul (125) weiters umfaßt : ein Analysemodul (135), um zumindest einen Rhythmus, eine atrio-ventrikuläre Konduktion (240), eine ventrikuläre Rate (245), eine P-Wellen-Amplitude (250), ein QT-Intervall (255) und eine Altersqualifizierung (2 60) aus der diagnostischen Information zu analysieren.
23. Software-Programm (110) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenmanipulationsprozeß ein verlustbehafteter Prozeß ist, der die Daten tiefpaßfiltert (265), mit einer tieferen Frequenz abtastet (270), requantisiert (275), vergleicht (280), polaritätsumkehrkodiert (285) und Huffman-kodiert (235) .
24. Software-Programm (110) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenmanipulationsprozeß ein verlustloser Prozeß ist, der die Daten vergleicht (230) und Huffman-ko-diert (235).

Verfahren zur automatischen Auswahl eines Daten-Kompressionsschemas (200), wobei das Verfahren umfaßt: Empfangen der Rohdaten (210), einschließlich einer asynchronen Komponente und einer synchronen Komponente; Trennen (220) der asynchronen Komponente von der synchronen Komponente; Klassifizieren (215) eines Datenzustandes auf der Basis der asynchronen Komponente; und 24 ·· Auswahlen eines Daten-Kompressionsschemas auf der Basis des Datenzustandes.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Auswahl eines Datenmanipulationsprozesses die Klassifizierung eines abnormalen Zustandes der asynchronen Komponente umfaßt
27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Daten-Kompressionsschema einen verlustbehafteten Prozeß und einen verlustlosen Prozeß umfaßt, und daß das Verfahren weiters den Schritt der Verarbeitung der asynchronen Komponente und der synchronen Komponente unter Verwendung des verlustbehafteten Prozesses und des verlustlosen Prozesses umfaßt. y
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Daten-Kompressionsschema ein verlustbehafteter Prozeß ist.
29. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß c’ Daten-Kompressionsschema ein verlustloser Prozeß ist. |3θί Medizinische Einrichtung (100) umfassend: eine Patienten-Datenerfassungseinrichtung (105) , die physiologische Daten sammelt, einschließlich einer asynchronen Komponente, die diagnostische Informationen enthält, und einer synchronen Komponente; und ein Softwareprogramm (110) zum Auswahlen eines Verfahrens zur Verarbeitung der physiologischen Daten (200) und Manipulation der physiologischen Daten auf der Basis des ausgewählten Verfahrens, wobei das Softwareprogramm (110) ein Signal-Trennungsmodul (125) umfaßt, das die Daten (210) von der Datensammlung erhält und die asynchrone Komponente von der synchronen Komponente trennt (220); ein Auswahlmodul (140), der einen Datenmanipulationsprozeß auf der Basis der diagnostischen Information auswählt; und ein Datenmanipulationsmodul (150), der die asynchrone Komponente und die synchrone Komponente entsprechend der Komponentenart und der Auswahl des Datenmanipulationsprozesses des Auswahlmoduls (140) manipuliert.
31. Medizinische Einrichtung (100) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Signal-Trennungsmodul (125) weiters umfaßt: ein Klassifizierungsmodul (130) , um einen abnormalen Zustand der diagnostischen Information zu klassifizieren.
32. Medizinische Einrichtung (100) nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Klassifizierungsmodul (130) weiters umfaßt: ein Analysemodul (135), um zumindest einen Rhythmus, eine atrio-ventrikuläre Konduktion (240), eine ventrikuläre Rate (245), eine P-Wellen-Amplitude (250), einen QT-Intervall (255) und einen Altersqualifizierer (260) aus der diagnostischen Information zu analysieren.
33. Medizinische Einrichtung (100) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenmanipulationsprozeß ein verlustbehafteter Prozeß ist, der die Daten tiefpaßfiltert (265), mit tieferer Frequenz abtastet (270), requantisiert N

26 ··· ·· ····

(275), vergleicht (280), polaritätsumkehrkodiert (285) und Huffman-kodiert (235) .
34. Medizinische Einrichtung (100) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenmanipulationsprozeß ein verlustloser Prozeß ist, der die Daten vergleicht und Huffman-kodiert (235) .
35. Medizinische Einrichtung (100) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswahlmodul (140) weiters umfaßt : ein Generatormodul (145), um einen Datenzustand der diagnostischen Informationen zu erzeugen.

Softwareprogramm (110) zum Komprimieren physiologischer Daten, wobei das Softwareprogramm (110) folgendes umfaßt : ein Daten-Sammelmodul (105), um Daten zu sammeln, ein Signal-Trennungsmodul (125), der die Daten (210) vom Daten-Sammelmodul empfängt und die asynchrone Komponente von der synchronen Komponente trennt (220) ; ein Auswahlmodul (140), der einen Datenmanipulationsprozeß auf der Basis der diagnostischen Information auswählt; und ein Datenmanipulationsmodul (150), der die asynchrone Komponente und die synchrone Komponente auf der Basis des aus-gewählten Datenmanipulationsprozesses manipuliert.
37. Softwareprogramm (110) nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Signal-Trennungsmodul (125) weiters umfaßt : ein Analysemodul (135), um zumindest einen Rhythmus einer atrio-ventrikulären Konduktion (240), einer ventrikulären Rate (245), einer P-Wellen-Amplitude (250), eines QT-Intervalls (255) und eines Altersqualifizierers (260) aus der diagnostischen Information zu analysieren.
38. Softwareprogramm (110) nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenmanipulationsprozeß ein verlustbehafteter Prozeß ist, der die Daten filtert (265) , mit einer tieferen Frequenz abtastet (270), requantisiert (275), vergleicht (280), polaritätsumkehrkodiert (285) und Hoffman-ko-diert (235).
39. Softwareprogramm (110) nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenmanipulationsprozeß ein verlustloser Prozeß ist, der die Daten vergleicht und Huffman-kodiert (235) .

Auswahl und Anwendung ei- nes Daten-Kompressionsschemas, welches Verfahren folgendes um-f aßt: Empfangen (210) der Rohdaten, einschließlich einer asynchronen Komponente und einer synchronen Komponente; Trennen (215) der asynchronen Komponente von der synchronen Komponente; Klassifizieren eines Datenzustandes auf der Basis der asynchronen Komponente; Auswahl eines Daten-Kompressionsschemas auf der Basis des Datenzustandes; und 28 Komprimieren der asynchronen Komponente und der synchronen Komponente auf der Basis des ausgewählten Daten-Kompres-sionsSchemas.
41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompressionsschema einen verlustbehafteten Prozeß und einen verlustlosen Prozeß umfaßt, und daß das Verfahren weiters die folgenden Schritte umfaßt: Verarbeiten der asynchronen Komponente und der synchronen Komponente unter Verwendung eines verlustbehafteten Prozesses und des verlustlosen Prozesses .
42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Auswahl eines Datenmanipulationsprozesses das Klassifizieren eines abnormalen Zustandes der asynchronen Komponente umfaßt.
43. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das Daten-Kompressionsschema ein verlustbehafteter Prozeß ist.
44. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß das Daten-Kompressionsschema ein verlustloser Prozeß ist.