CN101170944A - 移动式诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动式诊断装置，包括用于记录ECG信号(55)的ECG单元(1)，所述ECG单元(1)连接于或可连接于用于导出来自病人身体的电信号的两个或更多个ECG电极(27，28)，还包括脉搏计单元(2)，用于同时记录体积脉冲信号(56)，所述脉搏计单元(2)包括至少一个光源(17，18)以及至少一个用于以光学方式测量病人身体组织的血管系统中的血液灌注的光传感器(20)，还包括程序控制的评估单元(4)，用于分析ECG信号(55)和体积脉冲信号(56)。根据本发明，这种评估单元(4)适用于冠状/循环疾病的自我诊断，其中评估单元(4)适用于自动识别ECG信号(55)中的R峰值(57)，自动识别体积脉冲信号(56)中的极值(58)，并且确定在ECG信号(55)中的R峰值(57)和体积脉冲信号(56)中的下一个极值(58)之间的时间差(60)。此外，评估单元(4)可体现为确定在体积脉冲信号(56)中的主峰值和次级峰值(58，59)之间的时间差(61)。

Description

移动式诊断装置

本发明涉及一种移动式诊断装置，包括用于记录ECG信号的ECG单元，所述ECG单元被连接到或可连接到两个或更多个用于导出来自病人身体的电信号的ECG电极，并包括脉搏测量单元，用于同时记录体积脉冲信号，所述脉搏测量单元包括至少一个光源和至少一个用于以光学方式测量病人身体组织的血管系统中的血液灌流的光传感器，并包括程序控制的评估单元，用于评估ECG信号和体积脉冲信号。

众所周知，心血管疾病是几乎所有的工业化国家中造成死亡的主要原因。按照动脉硬化即血管的病理狭窄来划分特定的等级。大约50％具有动脉硬化的病人患有冠状心脏病。由于可以清楚地辨别心血管疾病的进展，以及在这些疾病的晚期阶段的治疗可能受到限制，力争进行尽可能早的诊断。为此，需要实现并评估在心血管系统中的复杂的相关性。必须在心脏和血管的功能状态下对二者进行同等的评估，以便允许早期诊断。众所周知，健康的血管系统可以在若干年内补偿微小的心脏不足，而已经受到动脉硬化影响的血管系统加速了循环的补偿不足。

ECG(心电图)可能是用于诊断心血管疾病最常用的检查形式。借助于ECG装置，来自要检查的病人的身体的电信号用两个或更多个ECG电极被导出。这样获得的ECG反映了在心脏的扩张与收缩期间发生的生物电压。ECG包含有许多可被诊断评估的参数。在心跳期间当心脏肌肉收缩的时刻，ECG呈现明显的峰值，其也被称为R峰值。此外，ECG包含有在R峰值之前的所谓的P波。R峰值后面是所谓的T波。在R峰值之前和之后瞬间的最小值分别由Q和S来表示。那些对于心血管诊断有关的参数是P波的持续时间和P波的幅值、PQ间隔的持续时间、QRS综合波的持续时间、QT间隔的持续时间以及T波的幅值。由所述参数的绝对值以及由这些参数的比率能够得出关于心血管系统的健康状态的结论。

通过所谓的体积描记法捕获并记录外围的心血管参数是可行的。在体积描记法中，测量外围血管中受到血流影响的体积波动。近来，NIRP方法(近红外照相体积描记法)得到了应用。其中所应用的诊断形式被简称为脉搏计。这种脉搏计一般包括两个光源，它们向病人的人体组织发射不同波长的红光和/或红外线。发射的光在病人身体组织内散射并被部分吸收。借助于适当的光电池形式的光传感器检测散射光。在另一方面，商业上可用的脉搏计一般使用660nm波长范围内的光。在这个范围内，氧基血红素和脱氧血红蛋白的光吸收有很大不同。因而借助于光传感器检测的散射光的强度分别根据供给接受检查的身体组织的血液的富氧和贫氧的程度而改变。在另一方面，通常使用810nm波长范围内的光。这个波长处于被称为近红外线谱的范围内。在这个光谱范围内氧基血红素和脱氧血红蛋白的光吸收基本上相等。现有技术的脉搏计能够产生体积脉冲信号，该信号反映了在心跳期间可以改变的并且可以由脉搏计捕捉的微血管系统通过的血液的体积。当使用在上述光谱范围内的不同的光波长时，可以由不同的光吸收得出用于评估血液中的含氧量(氧饱和度)的结论。通常应用的脉搏计在病人的指尖上或者在耳垂上使用。此时从人体组织的这些区域内的微血管系统的血液灌注产生体积脉冲信号。

在US4960126中披露的现有技术是一种ECG同步的脉搏计。这种现有技术的设备由ECG单元和脉搏计单元构成。在现有技术的诊断设备中，ECG单元用于通过检测ECG信号中的R峰值确定心跳周期。然后把心跳周期的持续时间取作借助于脉搏计单元确定氧饱和度的依据。借以改善信号平均并减少运动引入的人为影响。从而在整体上看，和常规的脉搏计相比，实现了血液氧饱和度值的更为可靠的确定。

已知的ECG和脉搏计装置的组合允许确定多个心血管参数。根据这些数据，临床医生可以进行全面的心血管诊断。但是现有技术的装置的缺点在于，其不能自动建立即将发生的或已经存在的心血管疾病的初步诊断。由于这个原因，现有技术的装置不能由病人容易地使用，也不能用于自动诊断。

针对这个背景，本发明的目的在于，提供一种允许进行心血管系统的(至少粗糙的)状态和趋势诊断的诊断装置。这种装置应该能够根据评估多个诊断参数，向病人指示心血管疾病的早期的动诊断，而不对病人提出过多的要求。

本发明根据一种上述类型和特性的移动式诊断装置解决了这个任务，其中所述评估单元被配置用于

-自动检测ECG信号中的R峰值，

-自动检测体积脉冲信号中的极值，

-并确定在ECG信号中的R峰值和体积脉冲信号中的下一个极值之间的时间差。

本发明基于这样的发现：ECG信号与在由ECG单元和脉搏计单元构成的组合诊断装置中的体积脉冲信号的组合允许对心血管系统进行简单的自动状态诊断。借助于适当的程序控制，本发明的可移动诊断装置的评估单元能够自动识别ECG信号中的R峰值。因而，可以自动确定心跳的确切时刻。此外，基于本发明的程序控制，评估单元能够识别体积脉冲信号中的极值，即最小值或最大值。根据体积脉冲信号中的极值，可以在由脉搏计单元覆盖的外围测量位置确定由心跳触发的脉动波的到达时刻。从而最终能够确定ECG信号中的R峰值与体积脉冲电平中的下一个极值之间的与时间相关的间隔。这个与时间相关的间隔是被称为脉动波速度的度量。根据脉动波的速度，可以进行关于血压的描述。因为脉动波速度的降低伴随着血压的升高，而脉动波速度的升高则表示血压的降低。但根据脉动波速度精确地估计血压是不可能的，只能表示趋势。此外，脉动波速度和血液密度有关，并且特别是和血管壁的弹性有关。由血管壁的弹性又可得出关于可能存在动脉硬化的结论。脉动波速度还和动脉的内径有关。因此假定恒定的弹性和恒定的血液密度，可以在医疗检查的相关位置(例如病人的手臂上)表征血液的供应。借助于在自动评估中组合ECG信号和体积脉冲信号，本发明的诊断装置能够自动进行病人血管系统的功能评估。根据被自动评估的信号，本发明的诊断装置可以粗略地判断病人的心血管状态，并且当有动脉硬化的任何指示性征兆时，对病人产生足够的警告信号。因而，病人可以使用本发明的诊断装置实现自行诊断。不需要由在大多数情况下对病人提出过分要求的装置确定的许多心血管参数的差分评估。

按照本发明的诊断装置的一个符合目的的实施例，还适当地配备有评估单元，其允许：

-由体积脉冲信号确定血液的氧饱和度，

-由ECG信号确定室性心率，

-和/或由体积脉冲信号确定体积描记心率。

血液氧气浓度、室性心率、体积描记心率的确定使得能够对心血管系统进行进一步的更为精细的状态诊断。利用本发明的诊断装置，能够自动确定心率的绝对值、心率的可变性、以及心脏的相应心率不齐。通过这种方式，可以确定心率不齐，如窦性心动过速、窦性心搏徐缓、窦性心脏停跳以及所谓的心跳逸搏(Escape Beats)。根据ECG信号，还可以描述关于心脏一次心跳的心房收缩的与时间相关的持续时间、心室收缩的与时间相关的持续时间、以及心室舒张的持续时间等。此外，还可以建立关于所谓的心脏电刺激信号线中的阻塞(AV阻塞、束支阻塞等)以及关于循环紊乱或梗死的预先诊断。根据体积脉冲信号可以检测出脉冲过程中的其它不规则性。血液氧饱和度在心血管系统的状态诊断中也代表一个重要参数。根据血液氧饱和度可以得出关于心血管系统的效率和适应性的结论。

有利的是，本发明的诊断装置的评估单元被进一步适当地配备，使得能够自动识别体积脉冲信号中的主峰值和次级峰值、确定主峰值和次级峰值的幅值、以及确定主峰值和次级峰值之间的与时间相关的间隔。这使得能够自动检查体积脉冲信号的二波脉(dicrotism)。二波脉被定义为在远端血管中的血压过程的双峰结构。二波脉是由从心脏开始前进的脉搏和由一部分血管或弹性较小的血管部分反射的脉搏形成的回归脉搏的叠加引起的。已经知道，弹性的减小以及因而动脉硬化程度的增加使得在体积描记信号中的主峰值和次级峰值之间的与时间相关的间隔变小，同时第二最大值的强度变小。通过确定在主峰值和次级峰值之间的时间间隔并确定主峰值和次级峰值的相对幅值，使得能够得到其它的重要参数，这些参数可被用于本发明的诊断装置，以便自动检测动脉硬化的征兆。

体积脉冲信号中的第二最大值主要是由较低极值下的脉搏的反射引起的。因此，在主峰值和次级峰值之间的与时间相关的间隔主要由主动脉的特性来确定。因而在相关的测量点(例如病人的手臂上)确定第一脉搏波速度的同时，能够确定第二脉搏波速度，即在主动脉中的脉搏的速度。因而，如在上面已经说明的，利用本发明的诊断装置能够有利地确定两个不同的脉搏波速度并(单独地或者组合地)评估这些速度以便诊断疾病。

本发明的诊断装置还方便地包括用于测量病人的体温、环境温度和/或空气湿度的传感器。这些参数对于校准ECG单元和本发明的诊断装置的脉搏测量单元是尤其重要的。

提供了本发明所述诊断装置的一个特别符合目的的实施例，其中本发明的诊断装置包括存储单元，用于记录在借助于评估单元进行测量期间所确定的参数，同时存储测量的日期和/或时间。借助于存储单元，一方面能够跟踪并记录心血管系统的疾病的过程和相应的治疗效果。另一方面，存储在诊断装置的存储单元中的数据可被读出并由临床医生进行分析，以便医生对心血管系统进行详细的状态诊断。方便地，本发明的诊断装置还包括数据传输接口，用于把存储在诊断装置的存储单元中的数据传输到医生的个人计算机。这个接口可以是常用的有线或无线接口(例如根据蓝牙标准操作的接口)。

此外，符合目的的是，本发明的诊断装置包括被适当地配备使得能够由借助于评估单元所确定的参数确定病人的心血管系统的状态的诊断单元。因而，这种诊断装置具有模块结构。评估装置仅仅负责评估捕获的信号，以便确定用于以上述方式进行诊断所需的那些参数。然后这些参数由诊断装置的诊断单元进行处理，以便从中得出关于心血管系统的状态的结论。诊断单元还负责自动识别动脉硬化的存在，并且如果需要的话还对病人产生相应的警告信号。

有利的是，本发明的诊断装置的诊断单元被进一步适当地配备，使得能够由借助于存储单元存储的参数的与时间相关的改变确定和病人的心血管系统的状态变化有关的趋势。在一些情况下，不可能由借助诊断装置的评估单元所确定的参数直接得出关于病人的疾病的结论。不过，这些参数的改变，例如脉搏波速度的持续增加，可以用来指示早期发展中的心血管疾病。如果病人在一个较长的时间期间反覆地使用这种诊断装置，借助于诊断装置的存储单元存储由评估单元自动确定的参数，这种趋势可用于疾病的自行诊断。

本发明的诊断装置的诊断单元可被方便地配备用于由ECG信号中的R峰值和体积脉冲信号中的下一个极值计算弹性参数，所述弹性参数代表病人的血管的弹性的量度。脉搏波速度(PWG)正比于血管的弹性k与血液的比重ρ之商的平方根。可以应用的公式被表示如下：

$\mathrm{PWG}=\sqrt{\mathrm{kh}/\mathrm{d\ρ}}$

其中k是血管的弹性，h是血管壁的厚度，d是血管的直径，ρ是血液的密度。如果血液的比重ρ以及其它的参数假定为常数，可以利用这个关系式借助于诊断单元计算弹性k。仅由弹性参数本身或者与可通过本发明的诊断装置所确定的心血管系统的其它参数相组合，可以得出关于动脉硬化的结论。

按照本发明的一个符合目的的实施例，所述诊断装置包括显示单元，用于显示ECG信号、体积脉冲信号和借助于评估单元所确定的参数。使用诊断装置的病人和/或临床医生可以从显示单元中方便地读出所有的值。与此同时，能够检查诊断装置是否正确工作。

按照本发明的诊断装置的一个优选实施例，ECG单元、脉搏测量单元和评估单元被容纳在一个共用的壳体中。因而这种诊断装置具有紧凑的结构，并可以在任何时候作为移动式装置使用。

特别方便的是，ECG电极以及脉搏测量单元的光源和光传感器被这样设置在壳体的外侧上，使得病人能够用一只手接触第一ECG电极，用另一只手接触第二ECG电极并同时接触光传感器。病人可以用双手紧握着以这种方式配置的诊断装置，同时观察诊断装置的显示器。然后从病人的左手和右手进行ECG导出。同时脉搏测量单元在接触壳体的一只手上捕获体积脉冲信号。这种配置的优点在于，不需要通过电缆连接在诊断装置上连接附加的电极。所有的元件构成一个紧凑的单元。可以消除在操作该装置时的故障，更具体地说，消除连接ECG电极并把脉搏计连附到病人身体时操作中的故障。

同样，ECG信号可以通过直接粘在病人身体上的至少两个外部电极获得。这种配置的优点在于，病人的手保持自由，例如用于保持位置或者支撑在测力计上。

作为替代，可以在和壳体分开的测量头中容纳光源和光传感器，即通过这种方式使得光传感器可以被置于病人身体的任意测量点上。这使得不仅在病人的手上能够检查微血管的灌注，而且能够在病人身体上的任意测量点检查。

本发明还涉及一种用于获取和评估病人的心血管参数的方法，其中

-借助于ECG单元捕获ECG信号，所述ECG单元与两个或更多个用于导出来自病人身体的电信号的ECG电极相连接，

-同时借助于脉搏计单元捕获体积脉冲信号，所述脉搏计单元包括至少一个光源和至少一个用于以光学方式测量病人身体组织的血管系统中的血液灌注的光传感器，并且

-借助于程序控制的评估单元评估所述ECG信号和体积脉冲信号。

本发明的任务和目的通过这种方法得以解决和实现，其中借助于评估单元

-自动地识别ECG信号中的R峰值，

-自动地识别体积脉冲信号中的极值，

-并且确定ECG信号中的R峰值和体积脉冲信号中的下一个极值之间的与时间相关的间隔。

一种由ECG单元和脉搏计单元构成的实际上已知的诊断装置可以借助于按照本发明的评估单元的适当程序控制被使用。用于这种诊断装置的评估单元的计算机软件包括用于以下操作的指令：

-自动地识别ECG信号中的R峰值，

-自动地识别体积脉冲信号中的极值，

-并且确定ECG信号中的R峰值和体积脉冲信号中的下一个极值之间的与时间相关的间隔。

此外，所述计算机软件可以包括用于由在ECG信号中的R峰值和体积脉冲信号中的下一个极值之间的与时间相关的间隔来计算脉搏波速度的指令。所述脉搏波速度代表用本发明的诊断装置进行心血管系统的状态诊断主要依据的中心参数。

有利的是，所述计算机软件还包括用于自动识别体积脉冲信号中的主峰值和次级峰值的指令，以便确定在主峰值和次级峰值之间的与时间相关的间隔，并由在主峰值和次级峰值之间的与时间相关的间隔计算第二脉搏波速度。这个第二脉搏波速度是在主动脉中的脉搏波速度。

上述类型的计算机软件在本发明的意义上还可以用于借助于通常的PC来评估ECG信号和体积脉冲信号。

下面结合相关的附图详细说明本发明的实施例的例子，其中：

图1基于方框图表示本发明的诊断装置的结构；

图2是本发明的脉搏计单元的方框图表示；

图3是ECG单元的方框图表示；

图4基于一个处理流程图表示对脉搏波速度的确定；

图5和图5a表示本发明的诊断装置的ECG单元的电路图；

图6和图6a表示本发明的诊断装置的脉搏计单元的电路图；

图7表示体积脉冲信号与ECG信号；

图8表示本发明的诊断装置的示意图；

图9表示关于ECG信号的评估的处理流程图；以及

图10表示关于体积脉冲信号的评估的处理流程图。

图1示出了本发明的移动式诊断装置的主要元件及其相互作用。该诊断装置由ECG单元1和脉搏计单元2构成。ECG单元1可以通过图1中未详细示出的用于导出来自病人身体的电信号的ECG电极来连接。由ECG单元1捕获的ECG信号被发送到分析单元3。脉搏计单元2用于对病人身体组织的微血管系统中的血液灌注进行光学测量。由脉搏计单元2以两个不同的光波长捕获的体积脉冲信号也被发送到分析单元3。借助于分析单元3，来自ECG单元1和脉搏计单元2的信号被预处理。具体地说，这些信号通过一个带通滤波器，以便滤除50和/或60Hz的电网频率范围内的干扰。此外，来自脉搏计单元2的信号还被求平均，以便减少信噪比。通过分析单元3之后，来自ECG单元1和脉搏计单元2的经过预处理的信号进入评估单元4。借助于评估单元4，从这些信号中提取出用于心血管诊断所需的参数。为此，评估单元4具有适当的程序控制。借助于所述程序控制，自动地识别ECG信号中的R峰值，自动地识别体积脉冲信号中的极值，并且确定在ECG信号中的R峰值和体积脉冲信号中的下一个极值(即在时间上最近的极值)之间的与时间相关的间隔。此外，由脉搏计单元2的体积脉冲信号确定血液氧饱和度。由ECG信号中的R峰值之间的与时间相关的间隔确定室性心率。由体积脉冲信号确定体积描记心率。此外，评估单元4适当地配备有程序控制，用于自动识别体积脉冲信号中的主峰值和次级峰值，并确定主峰值和次级峰值的幅值。此外，借助于评估单元4确定体积脉冲信号中的主峰值和次级峰值之间的与时间相关的间隔，由此可以确定主动脉中的脉搏波速度，如前所述。由评估单元4这样确定的参数被传送到诊断单元5。诊断单元5被适当地配备，使得能够由借助于评估单元4确定的这些参数确定心血管系统的状态。通过适当的程序控制，诊断单元5解释相关的参数，以评估病人的心血管系统的质量，并判断所确定的参数是否表示具有动脉硬化的征兆。诊断单元5评估心率，以确定是否具有心动过缓或心动过速。诊断单元5还可以判断心跳的其它的不规则性，例如期外收缩。此外，诊断单元5对室性心率和体积描记心率进行比较，以便检测脉搏不足(如果有的话)。尤其是，诊断单元5被适当地配备程序控制，用于由在ECG信号中的R峰值和体积脉冲信号中的下一个极值之间的与时间相关的间隔计算弹性参数。因而，弹性参数是病人的血管弹性的一个量度。结合由评估单元4确定的其它参数，尤其是和体积脉冲信号的二波脉有关的那些参数，诊断单元5可以自动地以高可靠性分析病人的心血管状态。因而，本发明的诊断装置有助于进行冠状心脏病的早期诊断。借助于评估单元4确定的参数以及借助于诊断单元5从中导出的数据最终被存储在本发明的诊断装置的存储单元6中，即同时存储这些数据和每次测量的时间。这样获得的所有数据和参数可借助于显示单元7被显示。具体地说，显示单元7显示ECG信号、体积脉冲信号和脉搏波速度。此外，提供了接口8用于建立在诊断装置和计算机之间的连接。通过接口8，所有的数据和参数，尤其是在存储单元6中存储的那些数据和参数，可被发送到临床医生的PC(未详细示出)。这些数据在那里可被更详细地分析。具体地说，可以研究在一个较长的时期内由诊断装置记录的那些数据和参数的改变，以便能够从中得出关于病人现有疾病的发展的某些趋势。此外，可以跟踪治疗的效果。并且，还可以利用本发明的诊断装置只作为测量数据获取和传输单元，并用于传输所记录的信号，例如直接传输到医生的PC，借助于医生的PC可以(更快和更方便地)执行相应的评估、计算和显示(见下述)。

图2示出了本发明所述诊断装置的脉搏计单元2的结构。脉搏计单元2包括微控制器9。微控制器9的一个整体部分是定时发生器10，其启动红外调制器11和红光调制器12。借助于调制器11和12，可调电压源13和14的电源电压被调制。调制后的电压通过电流/电压转换器15、16被提供给发射红外线的发光二极管17和发射红光的发光二极管18。定时发生器10确保发光二极管17和18交替地导通和截止。因而，病人的身体组织被红光和红外线交替地照射。在身体组织19中，光对应于流过组织19的血液的氧基血红素和/或脱氧血红蛋白含量被散射和吸收。散射光通过光电检测器(光电二极管)20所记录，光电检测器20的光通量借助于转换器21被转换成一个电压，这个电压被放大器22放大，并借助于模/数转换器23转换成数字信号。然后把这个数字信号传递到作为微控制器9的组成元件的红外/红光解调器24。红外/红光解调器24连接到定时发生器10。解调器24把这个数字信号分解成两个体积脉冲信号25和26。信号25代表在组织19中的红外线吸收，而信号26代表在组织19中的红光吸收。

根据图3来描述本发明所述诊断装置的ECG单元1的结构。两个ECG电极27和28与ECG单元1相连接。借助于电极27和28捕获的信号首先通过高通滤波器29和30。高通滤波器29和30的边界频率的优选范围在0.05和0.5Hz之间。然后，滤波后的信号被提供给差分放大器31。它以高共模抑制比受到抑制，其符合目的地减少了ECG信号中的运动缺陷。差分放大器31后面是具有可变放大系数的另一个放大器32。被这样放大的模拟信号借助于模/数转换器33被转换成提供给微控制器34(其可以和微控制器9相同)的数字信号。最后，在滤波器35处对该数字信号进行滤波，以便滤除ECG信号中的50和/或60Hz的电网频率对信号的干扰。

图4示出了本发明所述诊断装置的主要功能模块。由ECG单元1和脉搏计单元2捕获并经过分析单元3处理的信号借助于评估单元4被评估，如上所述。为此，评估单元包括适当的程序控制，其在处理步骤36首先分析ECG信号并确定PQRST综合波的各个时间间隔。具体地说，在处理步骤36识别ECG信号中的R峰值。通过访问在图中未详细示出的本发明所述诊断装置的实时时钟，在处理步骤37确定检测到的R峰值的精确的时间点。此外，评估单元4的程序控制包括二波脉计算程序38。其负责自动识别数字体积脉冲信号中的主峰值和次级峰值，并确定主峰值和次级峰值的幅值以及主峰值与次级峰值之间的时间间隔。另一个程序39通过访问诊断装置的实时时钟确定检测到的每个主要的最大值的精确时间点。诊断单元5的程序控制包括程序40，用于由借助于程序37确定的R峰值之间的与时间相关的间隔和由体积脉冲信号证实并借助于程序39确定的主要最大值(和/或最小值)的时间点计算弹性参数。例如，作为弹性参数，程序40确定和ECG信号中的R峰值与一个体积脉冲信号中的下一个最小值之间的时间间隔成反比的脉搏波速度。这个弹性参数表示病人的血管弹性的一个量度，并借助于显示单元17被显示。此外，诊断单元5包括程序41，用于由ECG信号评估室性心跳，还包括程序42，用于由数字体积描记器信号确定血液的氧饱和度。室性心率以及氧饱和度也借助于显示单元7被显示。

本发明的诊断装置的最重要的功能是自动地早期识别动脉硬化疾病，如前所述。利用评估单元4的评估程序38并利用诊断单元5的诊断程序40，确定表征病人的血管弹性的三个重要参数。因此，基于这三个参数，能够确定现有的动脉硬化甚至确定现有疾病的严重程度。这三个参数是在体积脉冲信号中的主峰值和次级峰值之间的时间差、由ECG信号中的R峰值和体积脉冲信号中的下一个极值之间的时间差得到的脉搏波速度中的主峰值和次级峰值的相对强度。当评估这三个参数时，如果需要的话，本发明的诊断装置产生一个警告信号，例如劝说病人咨询医生。然后临床医生可以仔细评估存储在该装置的存储单元6中的这些数据，并对病人确定合理的治疗。

根据图5的图示示出了本发明所述诊断装置的ECG单元1的主要电路工程结构。经由两个ECG电极27和28，电信号从病人身体被导出。首先，这些电信号借助于由二极管、电容器和电阻构成的无源网络被滤波。然后把这些信号送到差分放大器31。它以高共模抑制比受到抑制。从而从ECG信号中消除了在两个电极处同时发生的干扰。通过第三个电极43，可以向病人回馈反相的共模信号，从而进一步减少这种信号干扰。借助于可变放大器32放大的模拟信号通过模/数转换器33转换成数字ECG信号，它被传送到微控制器34。模/数转换器33连接到参考电压源44。根据图5a，还提供了一个陷波滤波器31 a，以便从ECG信号中滤除电网频率(50和/或60Hz)。图6和图6a示出了本发明所述诊断装置的脉搏计单元2的主要电路工程结构。红外LED 17的相互连接方式与红光LED 18的相互连接方式相同。这两个部分都通过参考电压源45供给电流。通过数字电位计46和47实现二极管17和18的启动。它们被脉搏计单元2的微控制器9触发。在运算放大器48和49的输出端处的电压与后接的电阻一起确定了流过发光二极管17和/或18的电流。提供了光电二极管50和51，它们和运算放大器48、49相连接。根据图6a的电路变体只需要一个光电二极管50。借以控制从二极管17发出的光的与温度无关的恒定强度。借助于光电二极管20检测来自发光二极管17和18的光。光电二极管20连接到一个用于把流过光电二极管20的电流转换成电压并对该电压进行放大的运算放大器52。这个电压通过模/数转换器23被数字化，并在求平均之后被传送到脉搏计单元。此外，提供有一个NTC电阻53，用于在脉搏计单元的测量点处测量病人的体温。NTC电阻53连接到模/数转换器23。NTC电阻53是通过参考电压源54的电压来充电的简单的分压器的一个组成元件部分。参考电压源54同时用于模/数转换器23。根据图6a，只提供有一个参考电压源45。根据图5a的电路对应于图6a所示的电路变体，其中提供有连接到模/数转换器33的NTC电阻，在图6a中该电阻被省略了。

图7的上部作为时间的函数示出了ECG信号55和体积脉冲信号56。信号55和56由本发明的诊断装置同时记录。在ECG信号55中可以看到多个R峰值57。每个R峰值57指示一次室性心跳。在体积脉冲信号中可以看到主最大值58和次级最大值59。其验证了二波脉，即由脉搏计单元2覆盖的血管中的血压过程的双峰值结构。图7的下部以放大的图示示出了来自ECG信号55和体积脉冲信号56的时间夹(time clip)。在这个图示中，可以看出在R峰值57和体积脉冲信号56的主最大值58之间有一个时间差60。这个时间差根据本发明被确定。时间差60取决于脉搏波速度。大的时间差表示低的脉搏波速度。小的时间差意味着大的脉搏波速度。显著增大的脉搏波速度表示存在动脉硬化，因为脉搏波速度取决于血管的弹性。为了确定脉搏波速度，也可以求助于在R峰值57和体积脉冲信号56的下一个最大值之间的时间差。这种方法在信号处理方面可能具有一些优点。此外，本发明的诊断装置估计在体积脉冲信号的主最大值58和次级最大值59之间的时间差61以及主最大值58和次级最大值59的相对强度。由这些参数可以得出关于心血管状态、尤其是血管弹性的高可靠性的结论。此外，在ECG信号55中可以看到P波62、最小值以及S 63和/或64以及T波65。ECG信号55的这些特征之间的时间差由本发明所述诊断装置自动地评估。

图8示出了本发明的诊断装置的示意图。其主要包括四方形的壳体66，在其顶侧设置有一个LCD显示器67。其代表诊断装置的显示单元7。在LCD显示器67上，作为时间的函数以图形显示ECG信号55和体积脉冲信号56。同时，还显示室性心率HR、血液的氧饱和度SaO₂、以及脉搏波速度PQG。在壳体66的外侧，用下述方式设置了两个ECG电极27和28，使得病人的一只手可以接触电极27而另一只手接触电极28。在电极28内集成有发光二极管17和18以及光传感器，即光电二极管20。这样，诊断装置的脉搏计单元在和电极28接触的病人的手上捕获体积脉冲信号。在壳体66的前侧设置有用于操作诊断装置的开关68。

下面根据图9说明由诊断装置用于评估ECG信号55的程序控制所实现的算法。该算法接收数字ECG信号作为输入数据69。首先对该信号进行低通滤波70，以减少信噪比。在下一个处理步骤71中，形成ECG信号的一阶时间导数。在处理步骤72中，根据求导后的信号从正值到负值的过零点自动识别R峰值。在处理步骤63中，由R峰值之间的时间差确定室性心率。直接相邻被确定的两个心率值被相互比较以检查相似性。如果这些值的变化范围在某个边界内，则借助于诊断装置的显示单元7显示室性心率。例如，在连续确定十个心率值之后，计算质量参数。这个质量参数Q应用公式Q＝(N_s-1)/N_t来计算。

其中，N_s是被认为彼此相似的心率值的数目，N_t是所确定的心率值的总数。例如，N_t等于10。质量参数Q也可以由诊断装置的显示单元7显示。小的Q值表示心率不齐。在处理步骤74，确定R峰值前后直接相邻的ECG信号的最小值。其中，在处理步骤75可以计算ECG信号的QRS综合波的所有参数。在处理步骤76，确定在每个R峰值之后的第一个最大值。这个最大值表示ECG信号的T波。在处理步骤77，计算QT间隔，即在QRS综合波与T波之间的时间差。最后，在处理步骤78，确定在处理步骤76检测的T波与下一个R峰值之间的最大值。其中，在处理步骤79，可以计算PR间隔，即在P波和R峰值之间的时间差。

图10表示本发明的诊断装置用来确定体积描记心率的算法。该算法从数字体积脉冲信号80开始进行。在处理步骤81首先在一个低通滤波器中进行低通滤波，以减小信噪比，接着在处理步骤82计算体积脉冲信号的一阶时间导数。在处理步骤83再次对一阶时间导数进行低通滤波以减少信噪比。在处理步骤84中规定一个阈值。例如，其可以对应于例如在10秒的预先设置的时间间隔期间体积脉冲信号的最小绝对值。然后，在处理步骤85中确定通过上面规定的阈值的体积脉冲信号。在处理步骤86，确定在通过先前限定的阈值之间经过求导的信号中的局部最小值。在经过求导的信号中的局部最小值之间的与时间相关的间隔对应于在原始体积脉冲信号中反相的三个相继的点之间的时间差。因此，在处理步骤87可以由局部最小值之间的时间差计算体积描记心率。和室性心率的确定类似，在处理步骤88，检查按年月顺序确定的体积描记心率的值的相似性。在处理步骤89，对于相继确定的限定数目的心率计算质量参数。这也和室性心率的确定类似地完成。在处理步骤90，如果需要的话，评估质量参数，在处理步骤91增加所述阈值，再次进行从处理步骤85开始的处理。当质量参数已达到最大值时停止重复。然后在处理步骤92，由各个心率值计算平均的体积描记心率。然后这个值和最大质量参数一起被显示。在处理步骤93结束该算法。

Claims (17)

1.一种移动式诊断装置，包括用于记录ECG信号(55)的ECG单元(1)，所述ECG单元(1)连接于或可连接于用于导出来自病人身体的电信号的两个或更多个ECG电极(27，28)，还包括脉搏计单元(2)，用于同时记录体积脉冲信号(56)，所述脉搏计单元(2)包括至少一个光源(17，18)以及至少一个用于以光学方式测量病人身体组织的血管系统中的血液灌注的光传感器(20)，还包括程序控制的评估单元(4)，用于评估ECG信号(55)和体积脉冲信号(56)，其特征在于，所述评估单元(4)被适当地配备使得允许

-自动识别ECG信号(55)中的R峰值(57)，

-自动识别体积脉冲信号(56)中的极值(58)，

-并且确定在ECG信号(55)中的R峰值(57)和体积脉冲信号(56)中的下一个极值(58)之间的时间差(60)。

2.如权利要求1所述的诊断装置，其特征在于，所述评估单元(4)还被适当地配备使得允许

-由体积脉冲信号(56)确定血液的氧饱和度，

-由ECG信号(55)确定室性心率，

-和/或由体积脉冲信号(56)确定体积描记心率。

3.如权利要求1或2所述的诊断装置，其特征在于，所述评估单元(4)被适当地配备，使得允许自动识别体积脉冲信号(56)中的主峰值和次级峰值(58，59)，确定主峰值和次级峰值(58，59)的幅值，并确定在主峰值和次级峰值(58，59)之间的时间差(61)。

4.如权利要求1到3中任一项所述的诊断装置，其特征在于传感器(53)，用于测量病人的体温、环境温度和/或空气湿度。

5.如权利要求1到4中任一项所述的诊断装置，其特征在于存储器单元(6)，用于存储在测量期间借助于评估单元(4)确定的参数，同时同步地存储该测量的日期和/或时间。

6.如权利要求1到5中任一项所述的诊断装置，其特征在于诊断单元(5)，其被适当地配备使得允许由借助于评估单元(4)所确定的参数确定心血管系统的状态。

7.如权利要求5和6中任一项所述的诊断装置，其特征在于，所述诊断单元(5)还被适当地配备用于由存储单元(6)所存储的参数的变化确定关于病人心血管系统的状态的趋势。

8.如权利要求6和7中任一项所述的诊断装置，其特征在于，所述诊断单元(5)被适当地配备用于由在ECG信号(55)中的R峰值(57)和体积脉冲信号(56)中的下一个极值(58)之间的时间差计算弹性参数，所述弹性参数代表病人的血管的弹性的一个量度。

9.如权利要求1到8中任一项所述的诊断装置，其特征在于接口(8)，用于把诊断装置连接到计算机。

10.如权利要求1到9中任一项所述的诊断装置，其特征在于显示单元(7)，用于显示ECG信号(55)、体积脉冲信号(56)、以及由评估单元(4)所确定的参数。

11.如权利要求1到10中任一项所述的诊断装置，其特征在于壳体(66)，用于容纳ECG单元(1)、脉搏计单元(2)和评估单元(4)。

12.如权利要求11所述的诊断装置，其特征在于，所述ECG电极(27，28)和所述光源(17，18)以及所述脉搏计单元(2)的光传感器(20)以下述方式被设置在所述壳体(66)的外部，使得病人用一只手接触第一ECG电极(27)，用另一只手接触第二ECG电极(28)，与此同时接触光传感器(20)。

13.如权利要求11所述的诊断装置，其特征在于，光源(17，18)和光传感器(20)以下述方式被容纳在和所述壳体(66)分开的测量头中，使得光传感器(20)可被置于病人身体上的任意测量点。

14.一种用于记录和评估病人的心血管参数的方法，其中

-利用ECG单元(1)捕获ECG信号(55)，所述ECG单元(1)和两个或更多个用于导出来自病人身体的电信号的ECG电极(27，28)相连接，

-利用脉搏计单元(2)同时捕获体积脉冲信号(56)，所述脉搏计单元包括至少一个光源(17，18)和至少一个用于以光学方式测量病人身体组织的血管系统中的血液灌注的光传感器(20)，

-并且其中借助于程序控制的评估单元(4)评估ECG信号(55)和体积脉冲信号(56)，其特征在于，借助于所述评估单元(4)

-自动识别ECG信号(55)中的R峰值(57)，

-自动识别体积脉冲信号(56)中的极值(58)，

-并且确定在ECG信号(55)中的R峰值(57)和体积脉冲信号(56)中的下一个极值(58)之间的时间差(60)。

15.一种计算机软件，更具体地说一种用于权利要求1到13中任一项所述的诊断装置的计算机软件，其特征在于，所述计算机软件包括用于实现下述操作的指令

-自动识别ECG信号(55)中的R峰值(57)，

-自动识别体积脉冲信号(56)中的极值(58)，

-并且确定在ECG信号(55)中的R峰值(57)和体积脉冲信号(56)中的下一个极值(58)之间的时间差(60)。

16.如权利要求15所述的计算机软件，其特征在于，其包括用于实现以下操作的指令：由在ECG信号(55)中的R峰值(57)和体积脉冲信号(56)中的下一个极值(58)之间的时间差(60)计算脉搏波速度(PWG)。

17.如权利要求15或16所述的计算机软件，其特征在于，其包括用于实现以下操作的指令：自动识别体积脉冲信号(56)中的主峰值和次级峰值(58，59)，确定在主峰值和次级峰值(58，59)之间的时间差(61)，以及由主峰值和次级峰值之间的时间差计算第二脉搏波速度。

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