AT518396B1

AT518396B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten von Impedanzkardiogrammen zur Beurteilung des Vorliegens einer pulmonalen Hypertonie eines Patienten und Impedanzkardiograph mit einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: AT518396B1
Application number: ATA50719/2016A
Authority: AT
Original assignee: Ludwig Boltzmann Ges Gmbh
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2017-10-15
Also published as: AT518396A4; WO2018023146A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Verarbeitung von Impedanzkardiogrammen (ICG) zur Beurteilung des Vorliegens einer pulmonalen Hypertonie (PH) einer Person (P), mit einer Einrichtung (2) zur Aufnahme und bzw. oder Speicherung des zeitlichen Verlaufs der Impedanz (Z(t)) der Person (P) als Impedanzkardiogramm (ICG), sowie einen Impedanzkardiographen (8) mit einer solchen Vorrichtung (1). Erfindungsgemäß ist eine Berechnungseinrichtung (3) zur Detektion des Minimums der ersten Ableitung der Impedanz (Z(t)) nach der Zeit ((dZ/dt)min) zu Beginn der Ejektionszeit während eines Herzschlages der Person (P) und zur Ermittlung einer Änderung der Impedanz (Z(t)) nach dem Minimum der Steigung ((dZ/dt)min) korrespondierenden Indikators (IPH) für das Vorliegen von pulmonaler Hypertonie (PH) vorgesehen.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten von Impedanzkardiographiesignalen einer Person zur Charakterisierung des zeitlichen Verlaufs der Impedanz, sowie einen Impedanzkardiographen mit einer solchen Vorrichtung.

[0002] Die Charakterisierung des zeitlichen Verlaufs der Impedanz liefert Informationen über Veränderungen des Blutflusses im Thorax. Dies ist von großer Bedeutung für die Feststellung von pulmonaler Hypertonie (PH), d.h. Bluthochdruck im Lungenkreislauf. PH ist oft die Folge einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) oder anderer Erkrankungen, wie z.B. Herzinsuffizienz, Lungenembolie, Lungenfibrose, angeborenem Herzfehler etc., kann aber auch ohne erkennbare Ursachen auftreten (idiopathische pulmonalarterielle Hypertonie, IPAH). PH ist oft schwer zu diagnostizieren, da viele der auftretenden Symptome, wie Müdigkeit, Atemlosigkeit und Schwindel auch bei anderen Krankheitsbildern Vorkommen. Die Dunkelziffer von Patienten mit Lungenhochdruck wird als hoch angesehen. Jedes Jahr werden ungefähr zwischen 2-3 Personen / 1 000 000 Einwohner mit IPAH diagnostiziert, dies macht aber nur ca. 5% aller Fälle mit PH aus. Die Mortalitätsrate bei IPAH - drei Jahre ab Erkennung - beträgt unbehandelt ca. 50%. Wird die Erkrankung erst spät erkannt, können sich die jährlichen Behandlungskosten auf 300.000 Euro belaufen. Eine Früherkennung ist deswegen essentiell. Auch die PH bei COPD, Lungenfibrose oder Herzinsuffizienz verschlechtert die Prognose erheblich.

[0003] Bis dato wird PH vor allem mit einer invasiven Untersuchung mit dem Rechtsherzkatheter (Swan-Ganz-Katheter) festgestellt. Dabei wird ein dünner Katheter in die Halsvene oder eine andere große Vene des Körpers eingeführt und durch den rechten Vorhof des Herzens und den rechten Ventrikel in die Pulmonalarterie (PA) geführt. Dabei wird laufend der Druck gemessen. Bei gesunden Menschen liegt der mittlere Druck in der Pulmonalarterie (mPAP) bei 14,0±3,3 mmHg. PH liegt vor, wenn der mPAP 25 mmHg erreicht oder überschreitet. Von außen ist die direkte Messung der Druckverhältnisse in der PA nicht möglich.

[0004] Eine nichtinvasive Abschätzung des mPAP kann mit Doppler-Sonographie durchgeführt werden. Dabei wird die Geschwindigkeit eines rückläufigen Blutstromes vom rechten Ventrikel in den rechten Vorhof gemessen und dadurch auf die Druckverhältnisse geschlossen. Da diese Technik spezielle Geräte und ein spezielles Training des Untersuchers erfordert und daher nur bei einem kleinen Teil der Risikopopulation angewendet werden kann, eignet sich diese Methode nicht zur flächendeckenden Früherkennung. Aufgrund der verhältnismäßig groben Abschätzung des pulmonalen Druckes wird diese Methode auch nur zu einem ersten Screening eingesetzt, dem weitere Untersuchungen folgen.

[0005] Bei radiologischen Untersuchungen des Thorax mittels Röntgen, Computertomographie (CT) oder Magnetresonanztomographie (MRT) lassen sich weitere Hinweise aus der Morphologie auf PH finden. Diese umfassen die Bestimmung der Durchmesser von PA und Aorta, die Verdickung der Herzmuskel, insbesondere des rechten Herzens, die Vergrößerung des rechten Herzens an sich und die Veränderung der Kurvatur des Herzseptums durch die geänderten Druckverhältnisse. Durch entsprechende Verfahren lassen sich bei diesen Untersuchungen auch funktionelle Parameter feststellen. Die Verringerung der Nachgiebigkeit der PA auf die Druckveränderungen während eines Herzschlages (Distensibilität) kann als diagnostischer Parameter herangezogen werden. Hierbei werden allerdings mit Elektrokardiogramm getriggerte Aufnahmen benötigt, die, im Falle von CT Untersuchungen, zu einer erhöhten Strahlendosis bzw. bei MRT Untersuchungen zu einer längeren Untersuchungsdauer führen. Die Auswertung eines Kontrastmitteldurchflusses durch die Lungengefäße mittels dynamischer Aufnahmen wird beispielsweise in der AT 512 393 B1 beschrieben. Dieses Verfahren erlaubt eine Beurteilung des Blutflusses durch die Lungengefäße ohne Triggerung und stellt daher eine einfache Möglichkeit dar um diagnostisch relevante Aussagen zu erhalten.

[0006] Wie in der US 2010/0094122 A1 gezeigt, kann bei MRT Untersuchungen mit Phasen-kontrastbildgebung die Verteilung der Blutflussgeschwindigkeiten gemessen werden. Bei erhöhtem Druck in der PA bildet sich ein Wirbel im Hauptstamm der PA, der so dargestellt werden kann. Ebenso kann die Zeit gemessen werden, in der ein rückläufiger Blutstrom durch den Wirbel vorhanden ist und zur Dauer des Herzschlages in Beziehung gesetzt werden oder die mittlere Flussgeschwindigkeit in einem Herzschlag gemessen werden. Durch diese letztgenannten Methoden ist eine Diagnose der PH mit MRT möglich. Nachteilig ist hier der mit einer MRT Untersuchung verbundene Aufwand und die entstehenden Kosten, welche diese Art der Untersuchung beispielsweise als Routine- oder Vorsorgeuntersuchung ausschließen.

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines oben genannten Verfahrens und einer oben genannten Vorrichtung, durch welche eine pulmonale Hypertonie möglichst rasch und einfach erkannt werden kann, ohne dass kostspielige Geräte oder ein langwieriges Training des Untersuchers notwendig wäre. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen eine Diagnose ohne invasiven Eingriff ermöglichen, möglichst robust gegenüber Anwendererfahrung sein und aufwendige und teure CT- oder MRT-Untersuchungen vermeiden. Nachteile bekannter Verfahren und Vorrichtungen sollen eliminiert oder zumindest reduziert werden.

[0008] Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs angeführten Art löst diese Aufgabe dadurch, dass aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz während eines Herzschlages der Person das Minimum der ersten Ableitung der Impedanz nach der Zeit detektiert wird, und aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz nach dem Minimum der Steigung ein der Änderung der Impedanz korrespondierender Indikator für das Vorliegen von pulmonaler Hypertonie ermittelt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine rasche, einfache und vor allem nichtinvasive Beurteilung über das Vorliegen einer pulmonalen Hypertonie in zuverlässiger Weise. Es hat sich herausgestellt, dass durch Beurteilung des zeitlichen Verlaufs des thorakalen Impedanz-signales, im speziellen des systolischen Anstiegs des Impedanzkardiogramms, nach dem Minimum der ersten Ableitung der Impedanz nach der Zeit eine verlässliche Aussage über das Vorliegen einer pulmonalen Hypertonie gemacht werden kann. Ein Impedanzkardiogramm kann rasch und einfach und vor allem nichtinvasiv aufgenommen werden, indem über vier Elektroden ein konstanter Wechselstrom am Thorax der zu untersuchenden Person eingeprägt wird und über vier weitere Elektroden die resultierende Spannung aufgenommen wird. Für die Beurteilung des Vorliegens einer pulmonalen Hypertonie haben sich verschiedene Parameter des Impedanzkardiogramms während des systolischen Anstiegs des Impedanzkardiogramms als geeignet herausgestellt, welche im folgenden beschrieben werden und einzeln oder auch in Kombination als Indikator für das Vorliegen einer pulmonalen Hypertonie verwendet werden können.

[0009] Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz nach dem Minimum der Steigung der Impedanz die maximale Änderung der Steigung der Impedanz als Indikator ermittelt. Die maximale Änderung der Steigung der Impedanz kann relativ einfach aus dem Impedanzkardiogramm ermittelt werden und stellt eine Möglichkeit eines verlässlichen Indikators für das Vorliegen einer pulmonalen Hypertonie dar.

[0010] Alternativ oder zusätzlich dazu kann aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz nach dem Minimum der Steigung der Impedanz auch das Maximum der Steigung als Indikator ermittelt werden.

[0011] Weiters ist es möglich und zweckmäßig aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz nach dem Minimum der Steigung der Impedanz die mittlere Änderung der Steigung der Impedanz als Indikator zu ermitteln.

[0012] Dabei ist es von Vorteil, wenn die oben genannten Parameter aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz in einem Zeitfenster nach dem Minimum der Steigung der der Änderung der Impedanz korrespondierende Indikator ermittelt wird, wobei das Zeitfenster vorzugsweise zwischen 50 und 200 ms, vorzugsweise 100 ms beträgt. Durch das Anwenden eines solchen Zeitfensters können Artefakte verringert oder eliminiert und die Ermittlung der Indikatoren für das Vorliegen einer pulmonalen Hypertonie erleichtert bzw. beschleunigt werden.

[0013] Aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz nach dem Minimum der Steigung der Impedanz kann weiters die Zeitdauer der vom Minimum der Impedanz bis zum Erreichen eines vorbestimmten Werts der Impedanz als Indikator ermittelt werden. Auch dieser Kennwert aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz des Thorax der zu untersuchenden Person ist eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit für die Beurteilung des Vorliegens einer pulmonalen Hypertonie.

[0014] Schließlich kann aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz nach dem Minimum der Steigung der Impedanz auch die Fläche unter dem zeitlichen Verlauf der ersten Ableitung der Impedanz zwischen einem ersten vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Minimum der Steigung der Impedanz und einem zweiten vorbestimmten Zeitpunkt als Indikator ermittelt werden. Die vorbestimmten Zeitpunkte werden erfahrungsgemäß gewählt und können auch an die zu untersuchenden Personen entsprechend angepasst werden, beispielsweise an deren Geschlecht oder Alter.

[0015] Vorteilhafterweise werden die zeitlichen Verläufe der Impedanz mit geeigneten Filtern geglättet. Durch derartige Glättungen der Verläufe der Impedanz können Artefakte eliminiert und die Aussage über das Vorliegen einer pulmonalen Hypertonie verbessert werden. Dabei können verschiedene Filtermethoden hardware- oder softwaremäßig implementiert werden.

[0016] Wenn die zeitlichen Verläufe der Impedanz mehrerer Herzschläge, vorzugsweise von mindestens 10 Herzschlägen, gemittelt werden, können Artefakte reduziert und verlässlichere Aussagen aus der Auswertung der Impedanzverläufe erzielt werden.

[0017] Um eine besonders einfache und rasche Aussage über das mögliche Vorliegen einer pulmonalen Hypertonie zu erzielen, wird der ermittelte Indikator vorzugsweise mit einem voreingestellten Indikator verglichen. Der voreingestellte Indikator wird entsprechend dem oder den Ermittlungsverfahren aus Erfahrungswerten ausgewählt.

[0018] Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der voreingestellte Wert des Indikators in Abhängigkeit von Daten der Person verändert wird. Beispielsweise können in Abhängigkeit des Geschlechts, Alters oder Gewichts der Person unterschiedliche voreingestellte Werte des Indikators für das Vorliegen einer pulmonalen Hypertonie zur Anwendung kommen.

[0019] Weiters ist es möglich die Abweichung des ermittelten Indikators vom voreingestellten Indikator zu berechnen und zu quantifizieren. Auf diese Weise kann auch eine erste Einschätzung über die Ausprägung der pulmonalen Hypertonie erfolgen, welche für entsprechende Nachuntersuchungen mit anderen Methoden wichtige Informationen liefern kann.

[0020] Bei Über- oder Unterschreitung des ermittelten Indikators über den voreingestellten Indikator kann auch automatisch eine Warnung ausgegeben werden. Dies erleichtert die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens noch weiter und stellt geringere Anforderungen an den Anwender des Verfahrens und reduziert weiters die Fehlerwahrscheinlichkeit.

[0021] Die Warnung kann optisch, akustisch und bzw. oder mechanisch in Form einer Vibration oder dergl. ausgegeben werden.

[0022] Der Indikator kann online, d.h. während des Aufzeichnens des Impedanzkardiogramms, ermittelt werden oder auch offline zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt nach dem Aufnehmen eines Impedanzkardiogramms, indem das gespeicherte Impedanzkardiogramm softwaremäßig entsprechend verarbeitet wird und als Ergebnis ein Indikator oder mehrere Indikatoren für das Vorliegen einer pulmonalen Hypertonie ausgegeben oder eine Quantifizierung bzw. Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer pulmonalen Hypertonie berechnet und ausgegeben wird.

[0023] Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine oben genannte Vorrichtung zur Verarbeitung von Impedanzkardiogrammen, wobei eine Verarbeitungseinrichtung zur Detektion des Minimums der ersten Ableitung der Impedanz nach der Zeit während eines Herzschlages der Person und zur Ermittlung eines der Änderung der Impedanz korrespondierenden Indikators aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz nach dem Minimum der Steigung für das Vorliegen von pulmonaler Hypertonie ausgebildet ist. Eine derartige Vorrichtung kann relativ einfach und kostengünstig hergestellt werden und kann sowohl hardware- als auch softwaremäßig implementiert werden. Zu den weiteren Vorteilen einer solchen Vorrichtung wird auf die obige Beschreibung des Verfahrens zum Verarbeiten von Impedanzkardiogrammen verwiesen.

[0024] Die Verarbeitungseinrichtung kann zur Ermittlung der maximalen Änderung der Steigung der Impedanz, des Maximums der Steigung der Impedanz oder der mittleren Änderung der Steigung der Impedanz aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz nach dem Minimum der Steigung der Impedanz als Indikator ausgebildet sein.

[0025] Weiters ist es von Vorteil wenn die Verarbeitungseinrichtung zur Ermittlung des der Änderung der Impedanz korrespondierenden Indikators aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz in einem Zeitfenster von vorzugsweise zwischen 50 und 200 ms, besonders bevorzugt von 100 ms, nach dem Minimum der Steigung ausgebildet ist.

[0026] Alternativ oder zusätzlich zu den oben beschriebenen Parametern kann die Verarbeitungseinrichtung auch zur Ermittlung der Zeitdauer vom Minimum der Impedanz bis zum Erreichen eines vorbestimmten Werts der Impedanz und bzw. oder zur Ermittlung der Fläche unter dem zeitlichen Verlauf der ersten Ableitung der Impedanz zwischen einem ersten vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Minimum der Steigung der Impedanz und einem zweiten vorbestimmten Zeitpunkt aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz nach dem Minimum der Steigung der Impedanz als Indikator ausgebildet sein.

[0027] Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Filter zur Glättung der zeitlichen Verläufe der Impedanz vorgesehen.

[0028] Zur Reduktion von Artefakten kann auch ein Filter zur Mittelung der zeitlichen Verläufe der Impedanz mehrerer Herzschläge, vorzugsweise von mindestens 10 Herzschlägen, vorgesehen sein.

[0029] Über eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des ermittelten Indikators mit einem voreingestellten Wert des Indikators kann eine automatisierte Auswertung des Impedanzkardiogramms in Hinblick auf das Vorliegen einer pulmonalen Hypertonie erfolgen.

[0030] Wenn eine Betätigungseinrichtung zur Veränderung des voreingestellten Werts des Indikators in Abhängigkeit von Daten der Person vorgesehen ist, kann eine Anpassung des voreingestellten Werts des Indikators je nach untersuchter Person vorgenommen werden.

[0031] Über eine mit der Vergleichseinrichtung verbundene Anzeige kann ein Über- oder Unterschreiten des ermittelten Indikators vom voreingestellten Indikator angezeigt werden, um der Bedienperson der Vorrichtung rasch eine Aussage über das Ergebnis der Messung zu geben.

[0032] Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch einen Impedanzkardiographen mit einer oben beschriebenen Vorrichtung zur Verarbeitung von Impedanzkardiogrammen zur Beurteilung des Vorliegens einer pulmonalen Hypertonie einer Person. Dabei kann die erfindungsgemäße Vorrichtung durch einen Hardwareaufbau oder durch eine entsprechende Software realisiert sein.

[0033] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert. Darin zeigen: [0034] Fig. 1 schematisch die Positionierung der Elektroden, bei der Aufnahme eines Impedanzkardiogrammes am menschlichen Thorax; [0035] Fig. 2A bis 2D die zeitlichen Verläufe eines Elektrokardiogramms, der Impedanz, der ersten Ableitung der Impedanz nach der Zeit sowie der zweiten Ableitung der Impedanz nach der Zeit; [0036] Fig. 3 ein Blockdiagramm eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Impedanzkardiographen; und [0037] Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum

Verarbeiten von Impedanzkardiogrammen zur Beurteilung des Vorlie- gens einer pulmonalen Hypertonie.

[0038] In Fig. 1 ist schematisch die Positionierung der Elektroden 10, 11 bei der Aufnahme eines Impedanzkardiogrammes ICG am Thorax einer Person P dargestellt. Über vier äußere Elektroden 10 wird ein in einer Wechselstromquelle 9 erzeugter konstanter Wechselstrom lAc durch den Thorax der Person P geleitet. Über die vier inneren Elektroden 11 wird die resultierende Spannung am Thorax durch den Imdepanzkardiographen 8 erfasst und daraus der zeitliche Verlauf der Impedanz Z(t) ermittelt. Die Änderungen der Impedanz Z(t) werden durch die pulssynchrone Variation des Blutvolumens in der thorakalen Aorta und die Ausrichtung der Orientierung der Erythrozyten, wenn das Blut aus dem linken Ventrikel in die Aorta gepumpt wird, hervorgerufen. Die äußeren Elektroden 10, auch Stromelektroden genannt, und inneren Elektroden 11, auch Messelektroden genannt, können durch übliche Klebeelektroden, wie sie auch bei der Elektrokardiographie verwendet werden, realisiert sein. Üblicherweise wird die Impedanzkardiographie zur Bestimmung des Herzminutenvolumens verwendet. Bei der gegenständlichen Erfindung wird aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz Z(t) ein Indikator lPH für das Vorliegen einer pulmonalen Hypertonie PH abgeleitet, welche eine rasche und einfache Diagnose der pulmonalen Hypertonie PH mithilfe einer nichtinvasiven Messmethode erlaubt.

[0039] Die Figuren 2A bis 2D zeigen die zeitlichen Verläufe des Elektrokardiogramms, der thorakalen Impedanz Z(t), der ersten Ableitung der Impedanz nach der Zeit dZ/dt sowie der zweiten Ableitung der Impedanz nach der Zeit d2Z/dt2 anhand eines Beispiels. Das in Fig. 2A dargestellte Elektrokardiogramm ECG zeigt die während eines Herzschlages hervorgerufene elektrische Erregung des Herzmuskels mit der charakteristischen P-Welle, dem darauffolgenden QRS-Komplex und der nachfolgenden T-Welle.

[0040] Das zugehörige Impedanzkardiogramm ICG, also der zeitliche Verlauf der thorakalen Impedanz Z(t), ist in Fig. 2B dargestellt. Dabei kann es sich um den gemittelten Verlauf über mehrere Herzschläge, insbesondere mind. 10 Herzschläge, handeln um Artefakte verringern oder sogar ausschließen zu können. Der Verlauf der Impedanz Z(t) ist durch ein Minimum und ein Maximum während eines Herzschlages charakterisiert.

[0041] Fig. 2C zeigt die erste Ableitung der Impedanz über der Zeit dZ/dt mit einer zeitlichen Auflösung von beispielsweise 2ms. Aus historischen und praktischen Gründen wird stets die mit -1 multiplizierte erste Ableitung der Impedanz dZ/dt zur Weiterverarbeitung verwendet. Die erste Ableitung der Impedanz dZ/dt wurde mit einem Tiefpassfilter gefiltert, um periodisch auftretende Störungen aus dem Stromnetz zu reduzieren, und mittels eines sogenannten Spline-Filters auf eine zeitliche Auflösung von 1ms interpoliert. Das Impedanzkardiogramm wurde auf die R-Zacke im QRS-Komplex des zeitgleich aufgenommenen Elektrokardiogramms getriggert und die jeweiligen Kurvenverläufe über mehrere Herzschläge, vorzugsweise mind. 10 Herzschläge, gemittelt. In der ersten Ableitung der Impedanz über der Zeit dZ/dt wurde das Minimum (dZ/dt)min detektiert und aus dem auf dieses Minimum (dZ/dt)min folgenden Anstieg verschiedene Parameter ermittelt, welche als verlässliche Indikatoren lPH für das Vorliegen einer pulmonalen Hypertonie PH dienen können. Beispielsweise ist die maximale Änderung der Steigung der Impedanz (d2Z/dt2)max, das Maximum der Steigung (dZ/dt)max, die mittlere Änderung der Steigung (d2Z/dt2)mean, die Zeitdauer ÄtPH zwischen dem Minimum der Impedanz Zmin bis zum Erreichen eines vorbestimmten Werts der Impedanz Zbest oder die Fläche AUCN1.N2 unter dem zeitlichen Verlauf der ersten Ableitung der Impedanz dZ/dt zwischen einem ersten vorbestimmten Zeitpunkt tNi und einem zweiten vorbestimmten Zeitpunkt tN2 als entsprechende Parameter für die Bildung eines Indikators lPH geeignet. Diese Fläche AUCN1.N2 entspricht, wie in Fig. 2B eingezeichnet, dem Abstand der Impedanz Z(tN2) und der Impedanz Z(tN1). Anstelle der Fläche AUCNi-n2 kann auch die Fläche AUCmin-max, welche die Fläche unter dem zeitlichen Verlauf der ersten Ableitung der Impedanz dZ/dt zwischen dem Minimum der ersten Ableitung der Impedanz (dZ/dt)min und dem Maximum der ersten Ableitung der Impedanz (dz/dt)max darstellt, als ein Parameter bzw. Indikator lPH herangezogen werden. Der oder die Indikatoren lPH können automatisch mit einem voreingestellten Indikator IPHn verglichen werden und bei Abweichung auch automatisch eine entsprechende Warnung ausgegeben werden.

[0042] Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm einer möglichen Vorrichtung 1 zur Verarbeitung von Impedanzkardiogrammen ICG zur Beurteilung des Vorliegens einer pulmonalen Hypertonie PH einer Person P gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Vorrichtung 1 in einem Impe-danzkardiographen 8 integriert sein kann. Der Impedanzkardiograph 8 weist eine Einrichtung 2 zur Aufnahme und bzw. oder Speicherung des zeitlichen Verlaufs der Impedanz Z(t) der Person P auf. Die Vorrichtung 1 zur Verarbeitung der Impedanzkardiogramme ICG umfasst eine Verarbeitungseinrichtung 3 zur Detektion des Minimus der ersten Ableitung der Impedanz nach der Zeit (dZ/dt)min während eines Herzschlags der Person P und zur Ermittlung eines der Änderung der Impedanz Z(t) korrespondierenden Indikators lPH aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz Z(t) nach dem Minimum der Steigung (dZ/dt)min für das Vorliegen von pulmonaler Hypertonie PH. Über einen Filter 4 kann bei Bedarf eine Filterung des Impedanzkardiogramms ICG erfolgen. Eine Vergleichseinrichtung 5 vergleicht den zumindest einen ermittelten Indikator lPH mit einem voreingestellten Wert IPHn, der gegebenenfalls über eine Betätigungseinrichtung 6 eingestellt und beispielsweise an die jeweilige Person P angepasst werden kann. Eine Anzeige 7 gibt in optischer, akustischer oder mechanischer Weise, bzw. eine Kombination davon, eine Warnung ab, wenn der zumindest eine Indikator lPH vom voreingestellten Indikator IPHn abweicht.

[0043] Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verarbeitung von Impedanzkardiogrammen ICG zur Beurteilung des Vorliegens einer pulmonalen Hypertonie PH einer Person P. Gemäß Abfrage 101 wird zwischen der Aufnahme (Block 102) eines Impedanzkardiogramms ICG oder den in einem Speicher gespeicherten Daten eines Impedanzkardiogramms ICG (Block 103) gewählt. In den Blöcken 104 bzw. 105 werden die Impedanzkardiogramme aus der aktuellen Aufnahme bzw. aus einem Speicher gelesen und der Abfrage 106 zugeführt, in der entschieden wird, ob eine Filterung der Daten durchgeführt werden soll oder nicht. Bejahenden falls wird gemäß Block 107 eine entsprechende Filterung der Impedanzkardiogramme ICG vorgenommen. Danach, bzw. wenn keine Filterung der Daten ausgewählt wurde, erfolgt gemäß Block 108 eine Berechnung und Verarbeitung der zeitlichen Verläufe der Impedanz Z(t). Gemäß Abfrage 109 wird entschieden, ob die voreingestellten Werte des Indikators IPhn adaptiert werden sollen. Gegebenenfalls erfolgt gemäß Block 110 eine personenspezifische Adaptierung der voreingestellten Werte des Indikators IPHn· Andernfalls erfolgt gemäß Block 111 ein Laden der allgemeinen voreingestellten Werte der Indikatoren IPHn· In Verfahrensschritt 112 erfolgt ein Vergleich der aus den Kurvenparametern der zeitlichen Verläufe der Impedanz Z(t) ermittelten Indikatoren lPH mit dem voreingestellten Wert des Indikators IPHn· Ergibt der Vergleich gemäß Block 113 eine Unter- oder Überschreitung des Indikators lPH vom voreingestellten Wert des Indikators IPHn, so erfolgt gemäß Block 114 die Ausgabe der Indikatoren lPH und eine entsprechende akustische, optische und bzw. oder mechanische Warnung. Findet keine oder eine zu geringe Unter- oder Überschreitung des Indikators lPH vom voreingestellten Wert des Indikators IPHn statt, so erfolgt die Ausgabe der Indikatoren IpH ohne entsprechende Warnung (Block 115).

[0044] Das vorliegende Verfahren und die Vorrichtung zur Verarbeitung von Impedanzkardiogrammen ICG zur Beurteilung des Vorliegens einer pulmonalen Hypertonie PH einer Person P ermöglicht eine rasche, vor allem nichtinvasive und einfache Einschätzung des Vorliegens einer pulmonalen Hypertonie PH, welche gegebenenfalls durch weitere Untersuchungen, allenfalls auch invasive Methoden, verifiziert werden muss.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verarbeiten von Impedanzkardiogrammen (ICG) zur Beurteilung des Vor-liegens einer pulmonalen Hypertonie (PH) einer Person (P), wobei der zeitliche Verlauf der Impedanz (Z(t)) der Person (P) als Impedanzkardiogramm (ICG) aufgenommen und bzw. oder gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) während eines Herzschlages der Person (P) das Minimum der ersten Ableitung der Impedanz nach der Zeit ((dZ/dt)min) detektiert wird, und aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) nach dem Minimum der Steigung ((dZ/dt)min) ein der Änderung der Impedanz (Z(t)) korrespondierender Indikator (lPH) für das Vorliegen von pulmonaler Hypertonie (PH) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) nach dem Minimum der Steigung der Impedanz ((dZ/dt)min) die maximale Änderung der Steigung der Impedanz ((d2Z/dt2)max) als Indikator (lPH) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) nach dem Minimum der Steigung der Impedanz ((dZ/dt)min) das Maximum der Steigung ((dZ/dt)max) als Indikator (lPH) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) nach dem Minimum der Steigung der Impedanz ((dZ/dt)min) die mittlere Änderung der Steigung ((d2Z/dt2)mean) der Impedanz (Z(t)) als Indikator (lPH) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) in einem Zeitfenster (At) nach dem Minimum der Steigung ((dZ/dt)min) der der Änderung der Impedanz (Z(t)) korrespondierende Indikator (lPH) ermittelt wird, wobei das Zeitfenster (At) vorzugsweise zwischen 50 und 200 ms, vorzugsweise 100 ms beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) nach dem Minimum der Steigung der Impedanz ((dZ/dt)min) die Zeitdauer (AtPH) der vom Minimum der Impedanz (Zmin) bis zum Erreichen eines vorbestimmten Werts der Impedanz (Zbest) als Indikator (lPH) ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) nach dem Minimum der Steigung der Impedanz ((dZ/dt)min) die Fläche (AUCNi-n2) unter dem zeitlichen Verlauf der ersten Ableitung der Impedanz (dZ/dt) zwischen einem ersten vorbestimmten Zeitpunkt (tN1) nach dem Minimum der Steigung der Impedanz ((dZ/dt)min) und einem zweiten vorbestimmten Zeitpunkt (tN2) als Indikator (lPH) ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlichen Verläufe der Impedanz (Z(t)) mit geeigneten Filtern geglättet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlichen Verläufe der Impedanz (Z(t)) mehrerer Herzschläge, vorzugsweise von mindestens 10 Herzschlägen, gemittelt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Indikator (lPH) mit einem voreingestellten Indikator (IPHn) verglichen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der voreingestellte Wert des Indikators (IPHn) in Abhängigkeit von Daten der Person (P) verändert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung (AIph) des ermittelten Indikators (lPH) vom voreingestellten Indikator (IPHn) berechnet und quantifiziert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überoder Unterschreitung des ermittelten Indikators (lPH) über den voreingestellten Indikator (Iphn) eine Warnung ausgegeben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische, akustische und bzw. oder mechanische Warnung ausgegeben wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator (IPH) online ermittelt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator (IpH) offline ermittelt wird.
17. Vorrichtung (1) zur Verarbeitung von Impedanzkardiogrammen (ICG) zur Beurteilung des Vorliegens einer pulmonalen Hypertonie (PH) einer Person (P), mit einer Einrichtung (2) zur Aufnahme und bzw. oder Speicherung des zeitlichen Verlaufs der Impedanz (Z(t)) der Person (P) als Impedanzkardiogramm (ICG), dadurch gekennzeichnet, dass eine Verarbeitungseinrichtung (3) zur Detektion des Minimums der ersten Ableitung der Impedanz nach der Zeit ((dZ/dt)min) während eines Herzschlages der Person (P) und zur Ermittlung eines der Änderung der Impedanz (Z(t)) korrespondierenden Indikators (lPH) aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) nach dem Minimum der Steigung ((dZ/dt)min) für das Vorliegen von pulmonaler Hypertonie (PH) ausgebildet ist.
18. Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (3) zur Ermittlung der maximale Änderung der Steigung der Impedanz ((d2Z/dt2)max) aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) nach dem Minimum der Steigung der Impedanz ((dZ/dt)min) als Indikator (lPH) ausgebildet ist.
19. Vorrichtung (1) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (3) zur Ermittlung des Maximums der Steigung ((dZ/dt)max) aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) nach dem Minimum der Steigung der Impedanz ((dZ/dt)min) als Indikator (lPH) ausgebildet ist.
20. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (3) zur Ermittlung der mittleren Änderung der Steigung ((d2Z/dt2)mean) der Impedanz (Z(t)) aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) nach dem Minimum der Steigung der Impedanz ((dZ/dt)min) als Indikator (lPH) ausgebildet ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (3) zur Ermittlung des der Änderung der Impedanz (Z(t)) korrespondierenden Indikators (Iph) aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) in einem Zeitfenster (At) von vorzugsweise zwischen 50 und 200 ms, besonders bevorzugt von 100 ms, nach dem Minimum der Steigung ((dZ/dt)min) ausgebildet ist.
22. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (3) zur Ermittlung der Zeitdauer (AtPH) vom Minimum der Impedanz (Zmin) bis zum Erreichen eines vorbestimmten Werts der Impedanz (Zbest) aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) nach dem Minimum der Steigung der Impedanz ((dZ/dt)min) als Indikator (lPH) ausgebildet ist.
23. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (3) zur Ermittlung der Fläche (AUCNi-n2) unter dem zeitlichen Verlauf der ersten Ableitung der Impedanz (dZ/dt) zwischen einem ersten vorbestimmten Zeitpunkt (tN1) nach dem Minimum der Steigung der Impedanz ((dZ/dt)min) und einem zweiten vorbestimmten Zeitpunkt (tN2) aus dem zeitlichen Verlauf der Impedanz (Z(t)) nach dem Minimum der Steigung der Impedanz ((dZ/dt)min) als Indikator (lPH) ausgebildet ist.
24. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filter (4) zur Glättung der zeitlichen Verläufe der Impedanz (Z(t)) vorgesehen ist.
25. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filter (4) zur Mittelung der zeitlichen Verläufe der Impedanz (Z(t)) mehrerer Herzschläge, vorzugsweise von mindestens 10 Herzschlägen, vorgesehen ist.
26. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vergleichseinrichtung (5) zum Vergleichen des ermittelten Indikators (Iph) mit einem voreingestellten Wert des Indikators (IPHn) vorgesehen ist.
27. Vorrichtung (1) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigungseinrichtung (6) zur Veränderung des voreingestellten Werts des Indikators (IPHn) in Abhängigkeit von Daten der Person (P) vorgesehen ist.
28. Vorrichtung (1) nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Vergleichseinrichtung (5) verbundene Anzeige (7) zur Anzeige einer Über- oder Überschreitung des ermittelten Indikators (lPH) vom voreingestellten Indikator (IPHn) vorgesehen ist.
29. Impedanzkardiograph (8) mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 28. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen