DE102006029186A1 - Verfahren zur nicht-invasiven Bestimmung der Vorhofflimmerrate - Google Patents

Verfahren zur nicht-invasiven Bestimmung der Vorhofflimmerrate Download PDF

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Abstract

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches, kostengünstiges Verfahren zur nicht-invasiven Bestimmung der Vorhofflimmerrate bereitzustellen, mit dem unabhängig von der Stärke der Flimmeramplituden und unabhängig von der Elektrodenkonfiguration eine sichere Therapiewahl möglich ist. Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein iterativer Algorithmus. Zunächst werden die Parameter Theta und gamma bestimmt und mit deren Hilfe die Parameter Delta, tau<SUB>aa</SUB> und sigma<SUB>aa</SUB> abgeschätzt. Diese Schätzwerte werden anschließend am originalen Datensatz überprüft. Werden die Schätzwerte der Parameter abgelehnt, so werden sie neu geschätzt und das Verfahren so lange wiederholt, bis eine Übereinstimmung mit den realen Daten realisiert ist. Im Fall der Übereinstimmung kann die Vorhofflimmerratte f<SUB>af</SUB> mit Gleichung (19) ermittelt werden. Die Vorhofflimmerrate ist ein entscheidender Parameter für die Entstehung und die Persistenz von Vorhofflimmern. Ihre Kenntnis unterstützt die Therapiewahl und ermöglicht es, Risikoeinschätzungen zur zeitlichen Entwicklung der Krankheit vorzunehmen und das Erfolgspotential pharmakologischer Behandlungen zu bewerten sowie deren Wirkung direkt zu verfolgen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur nicht-invasiven Bestimmung der Flimmerrate bei Patienten mit Vorhofflimmern. Die Flimmerrate ist ein entscheidender Parameter für die Entstehung und die Persistenz von Vorhofflimmern. Ihre Kenntnis unterstützt die Therapiewahl und ermöglicht es, Risikoeinschätzungen zur zeitlichen Entwicklung der Krankheit vorzunehmen und das Erfolgspotential pharmakologischer Behandlungen zu bewerten sowie deren Wirkung direkt zu verfolgen.
  • Vorhofflimmern („atrial fibrillation" – AF) ist die häufigste Herzrhythmusstörung und führt zu einer Einschränkung der körperlichen Leistungsfähigkeit und damit der Lebensqualität sowie zu einer erhöhten Gefahr des Auftretens thromboembolischer Komplikationen. Es steigert die Mortalitätsrate und ist ein wesentlicher Risikofaktor für Schlaganfälle. Die derzeit verwendeten therapeutischen Maßnahmen, wie z.B. pharmakologische Behandlung mit Antiarrhythmika, AV-Knoten-Ablation oder -Modulation, Pulmonalvenenablation, Isthmusablation eventuell in Kombination mit Antiarrhythmika, Kardioversion oder Überstimulation durch neuartige Herzschrittmacher mit eingebauten Therapieoptionen, sind aufwendig und kostenintensiv oder unbefriedigend im Hinblick auf ihre Nachhaltigkeit.
  • Die richtige Auswahl unter den therapeutischen Möglichkeiten stellt in der Diagnostik ein großes Problem dar. Häufig müssen verschiedene Therapieansätze ausprobiert werden, bevor eine vertretbare Reduktion der AF-Perioden bei intermittierenden Ausprägungen bzw. eine vollständige Beseitigung des AF erreicht wird.
  • Der bis heute am häufigsten genutzte Parameter, um eine geeignete Therapiemethode für den Patienten zu wählen, ist die Größe des linken Vorhofes. Jedoch wird der tatsächliche Bezug dieses Parameters zum Ausgang z.B. einer Kardioversion kontrovers diskutiert.
  • Des weiteren sind Methoden bekannt, bei denen die P-Wellen im EKG-Signal gemittelt werden, um so das Risiko zukünftiger AF-Episoden bei Patienten mit paroxysmaler AF [1] oder nach erfolgreicher Kardioversion persistenter AF abschätzen zu können. Diese Technik kann jedoch nur angewandt werden, wenn das Herz des Patienten im normalen Sinusrhythmus schlägt. Sie ist dagegen jedoch nicht geeignet, um die Therapiewahl bei Vorliegen der Herzrhythmusstörung zu unterstützen.
  • Es ist auch bekannt, dass für die Therapieauswahl verschiedene Ausprägungen des Vorhofflimmerns klassifiziert werden. So kann man z.B. anhand der Amplitude der Flimmerwelle im Oberflächen-EKG, anhand der Morphologie des intraatrialen EKG-Signals zwischen aufeinanderfolgenden Peaks, anhand der Anzahl und Uniformität der Wellenfronten in einer räumlichen Aufzeichnung der elektrischen Potentiale im Vorhof (in einem limitierten Bereich mit möglichst hoher Detektionsdichte) [2], anhand von Aktivitätsmustern oder anhand der räumlichen Ausdehnung der Fibrillation („activation space constant") die Stärke des Vorhofflimmerns einstufen. Bei der Erfassung der räumlichen Ausdehnung der Fibrillation wird durch eine Berechnung von Kreuzkorrelationen zwischen den Aufzeichnungen von fünf Bipolarelektroden an unterschiedlichen Stellen im Vorhof eine Quantifizierung vorgenommen. Jedoch haben auch diese Klassifizierungen bisher keine durchschlagenden Verbesserungen bei der Therapiewahl bewirkt.
  • Aus dem Stand der Technik ist des weiteren bekannt, dass die Vorhofflimmerrate („atrial fibrillation rate" – AFR) ein leistungsfähiger Parameter bei der Therapiewahl ist. Insbesondere wurde gezeigt, dass Patienten mit intermittierendem Vorhofflimmern im Gegensatz zu Patienten mit chronischem Vorhofflimmern im allgemeinen eine niedrige AFR aufweisen. Mit steigender AFR nimmt die Zeitdauer der AF-Episoden zu und es erhöht sich das Risiko, dass ein Übergang zum persistenten AF stattfindet. Darüber hinaus ist eine durch Antiarrhythmika (z.B. Ibutilide, Flecainide) ausgelöste Konversion von AF in den Sinusrhythmus um so erfolgreicher, je kleiner die AFR ist. Die Untersuchungen legen ferner die Existenz einer Grenzflimmerrate bei etwa 6 Hz nahe, oberhalb derer eine pharmakologische Konversion nicht mehr möglich ist. Die Verwendung der AFR als wesentlicher Parameter für die Charakterisierung von AF und die Therapiewahl ist auch aus Sicht allgemein akzeptierter Modellvorstellungen begründet. Gemäß gängiger, experimentell untermauerter Theorien [3], [4] führen eine oder mehrere kreisende elektrische Erregungen im Vorhof zur AF. Die Länge dieser elektrischen Zyklen wird gegeben durch das Produkt aus der interzellulären Leitungsgeschwindigkeit und der Refraktärperiode der Myokardzellen. Patienten mit kleiner AFR haben eher weniger Zyklen mit großer Zykluslänge, während eine hohe AFR ein Indikator für räumlich komplexere Aktivitätsmuster mit einer größeren Anzahl von Zyklen ist. Diese Korrelation lässt sich vor allem darauf zurückführen, dass eine höhere AFR mit einer stärkeren Verkürzung effektiver Refraktärperioden verbunden ist.
  • Aus dem Stand der Technik sind vorwiegend invasive Methoden zur Bestimmung der AFR bekannt. Hierbei wird aus den intraatrialen EKG-Aufzeichnungen mit endokardialen Elektroden, welche über Venenkatheter im Herzinneren positioniert werden, oder mit epikardialen Elektroden, welche bei Operationen mit Brustkorböffnung außen auf dem Herzen angebracht werden, die AFR bestimmt.
  • Daneben ist aus der WO 98/41144 ein nicht-invasives Verfahren zur Bestimmung der AFR unter Verwendung des Oberflächen-Elektrokardiogramms bekannt. Im Vergleich zu den invasiven Methoden zur Bestimmung der AFR zeichnet sich die nicht-invasive Methode durch eine geringere Belastung und Risikominimierung für den Patienten verbunden mit einem niedrigeren Kostenaufwand aus. Die Grundidee des bekannten nicht-invasiven Verfahrens besteht darin, dass das Frequenzspektrum der Basislinienfluktuationen im EKG-Signal nach dem „Herausschneiden" der von den Ventrikeln herrührenden QRS-(oder QRST-)Komplexe analysiert wird [5], [6], [7]. Zum Herausschneiden der Komplexe wird nach einer Hochpass-Filterung des EKG durch eine Mittelung über viele Herzschläge ein Referenzkomplex als Vorlage generiert, der anschließend vom EKG-Signal jedes Herzschlages abgezogen wird. Bei hinreichend starker Flimmeramplitude wird das berechnete Differenzsignal von den Flimmerwellen im Vorhof geprägt. Mit Hilfe einer Fouriertransformation kann die spektrale Dichte des Differenzsignals (nach Filterung und Faltung mit Fensterfunktionen) berechnet werden. Besitzt dieses Spektrum eine dominierende Frequenzkomponente im Bereich 3–12 Hz, so wird die entsprechende Peakfrequenz mit der AFR identifiziert. Nachteilig wirkt sich hierbei jedoch der Umstand aus, dass dieses Verfahren sehr empfindlich bezüglich der Stärke (Amplitude) der vom Vorhof herrührenden Basislinienfluktuationen ist und nicht in jedem Fall sicher eingesetzt werden kann. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass eine aufwändige Elektrodenkonfiguration (bzw. spezielle EKG-Ableitung) zur Erfassung des gesamten EKG erforderlich ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein einfaches, kostengünstiges Verfahren zur nicht-invasiven Bestimmung der Vorhofflimmerrate bereitzustellen, mit dem unabhängig von der Stärke der Flimmeramplituden und unabhängig von der Elektrodenkonfiguration eine sichere Therapiewahl möglich ist.
  • Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
  • 1 – schematische Darstellung der Überleitungs- und Blockademechanismen bei der Überleitung elektrischer Impulse von den Vorhöfen in die Ventrikel während des Vorhofflimmerns
  • 2 – schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens
  • 3a – Darstellung eines EKG-Signals und der R-Zacken-Detektion
  • 3b – Darstellung des Tachogramms (Sequenz der RR-Intervallzeiten)
  • 3c – Darstellung der Wahrscheinlichkeitsdichte der RR-Intervallzeiten
  • 3d – Darstellung der Wahrscheinlichkeitsdichte der RR-Intervallzeiten in halblogarithmischer Auftragung (die gestrichelte Kurve stellt die Anpassung gemäß Gl. 1 dar)
  • 4 – repräsentative Wahrscheinlichkeitsverteilung der RR-Zeitintervalle für einen Patienten mit chronischem AF
  • 5 – reskalierte Wahrscheinlichkeitsverteilung von 130 Patienten mit chronischem AF
  • 6 – repräsentative Wahrscheinlichkeitsverteilung der RR-Zeitintervalle für einen Patienten im Sinusrhythmus
  • Die Verteilungsfunktion p(τRR) der ventrikulären Interbeatintervalle τRR weist für Patienten mit Vorhofflimmern einen exponentiellen Abfall für große τRR auf (unter Verteilungsfunktion wird hier und im folgenden die Wahrscheinlichkeitsdichte und nicht die kumulative Verteilungsfunktion verstanden).
    Figure 00060001
  • Hierbei bezeichnet der Parameter p∞ den Amplitudenfaktor und der Parameter γ die Rate des exponentiellen Schwanzes der Verteilungsfunktion p(τRR).
  • Der exponentielle Abfall der Verteilungsfunktion p(τRR) im Bereich großer τRR ist eine direkte Folge der Erregungsüberleitung vom Vorhof in den Ventrikel während des Vorhofflimmerns.
  • Während des Vorhofflimmerns werden die elektrischen Erregungen, welche die Bewegungen des Herzens steuern, nicht mehr vom Sinusknoten erzeugt. Die Rolle des Taktgebers wird von Erregungszentren übernommen, die im Vorhof lokalisiert sind, sich in ihren räumlichen und zeitlichen Eigenschaften verändern können und Impulse in schneller Abfolge erzeugen. In Folge dessen treffen die Impulse in sehr kurzen und unregelmäßigen Abständen am AV-Knoten ein. Der AV-Knoten ist die einzige elektrisch leitende Verbindung zwischen den Vorhöfen (atrium) und den Hauptkammern (ventrikel). Das Zeitintervall, in dem ein Impuls über den AV-Knoten übergeleitet wird, bezeichnet man als „Überleitungszeit" (conduction time) tcon.
  • Nachdem ein Impuls über den AV-Knoten in die Hauptkammer übergeleitet wurde, ist der AV-Knoten für einen bestimmten Zeitraum nicht wieder ansprechbar. Diese Zeit wird als minimale Refraktärzeit Θ bezeichnet. Elektrische Impulse, die in dieser Zeit am AV-Knoten eintreffen, werden blockiert und somit nicht in die Hauptkammern weitergeleitet. Mit jedem blockierten Impuls verlängert sich die Refraktärzeit um das Zeitintervall Δ. Das Zeitintervall tref = Θ + nΔ (2)wird als resultierende Refraktärzeit bezeichnet, wobei n die Anzahl der blockierten Impulse ist.
  • Der erste Impuls, der nach Ablauf der resultierenden Refraktärzeit tref den AV-Knoten erreicht, wird in die Hauptkammern übergeleitet. Die Zeit zwischen dem Ende der resultierenden Refraktärzeit und dem Eintreffen des Impulses ist die Ruhezeit trest.
  • Das im Oberflächen-EKG gemessene RR-Zeitintervall (ventrikuläres Interbeatintervall) τRR ist damit durch die Summe τRR = tref + trest + tcon (3)gegeben (1). Die Überleitungszeit tcon hängt von der vorangegangenen Ruhezeit trest ab. Der funktionale Zusammenhang tcon = tcon(trest) wird durch die „recovery curve" beschrieben. Im Weiteren wird die Überleitungszeit tcon als konstant angesehen, da ihre Schwankungen gegenüber denen der anderen Zeiten vernachlässigt werden können. Daraus resultierend werden die ventrikulären Interbeatintervalle τRR im Wesentlichen durch die resultierende Refraktärzeit tref und die Ruhezeit trest charakterisiert.
  • Die kürzesten ventrikulären Interbeatintervalle sind jene, die durch direkte Überleitungen von Impulsen ohne vorangegangene Blockierungen erzeugt werden. RR-Zeitintervalle, die im Bereich Θ + trest + tcon ≤ τRR ≤ Θ + Δ + trest + tcon (4)liegen, wurden durch die direkte Überleitung von Impulsen erzeugt.
  • Lange ventrikuläre Interbeatintervalle werden durch das wiederholte Blockieren von Impulsen und die damit verbundene Inkrementierung der Refraktärzeit erzeugt. Pm sei die Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein RR-Zeitintervall durch das Blockieren von m – 1 Impulsen erzeugt wird. Die Wahrscheinlichkeit, dass nach n – 1 geblockten Impulsen ein weiterer Impuls am AV-Knoten geblockt wird, wird als pn bezeichnet. Damit gilt
    Figure 00090001
  • Nach hinreichend vielen Blockierungen können folgende Näherungen getroffen werden:
    • 1. Lange RR-Zeitintervalle werden von der resultierenden Refraktärzeit dominiert. Die Ruhezeit trest kann gegenüber der resultierenden Refraktärzeit tref vernachlässigt werden. τRR ≈ tref (6)
    • 2. Bei einer großen Anzahl von Blockierungen ist die resultierende Refraktärzeit tref durch tref ≈ mΔ (7)gegeben, da die minimale Refraktärzeit Θ nach hinreichend vielen Blockierungen gegenüber dem Term mΔ vernachlässigt werden kann. Damit gilt τRR ≈ mΔ (8)bzw.
      Figure 00100001
    • 3. Für die relevanten Impulsfolgen, welche zu den langen RR-Zeitintervallen führen, gilt
      Figure 00100002
      wobei τ* durch
      Figure 00100003
      bestimmt ist. Damit ergibt sich als Näherung für Pm
      Figure 00100004
      Aus der Kombination der o.g. Näherungen folgt
      Figure 00100005
      mit:
      Figure 00100006
  • Erfindungsgemäß können die RR-Zeitintervalle (ventrikulären Interbeatintervalle) aus einem Standard-Oberflächen-EKG bestimmt werden (z.B. aus der V1-Ableitung), wobei keine spezifische Elektrodenkonfiguration erforderlich ist.
  • Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein iterativer Algorithmus:
    • (a) Zunächst werden die globalen Parameter Θ (minimale Rektraktärzeit) und γ (Rate des exponentiellen Schwanzes der Verteilungsfunktion p(τRR) der ventrikulären Interbeatintervalle) bestimmt. Dabei wird die minimale Retraktärzeit Θ mit Hilfe des kleinsten beobachteten RR-Zeitintervalls abgeschätzt. Die Rate γ des exponentiellen Schwanzes der Verteilungsfunktion p(τRR) der ventrikulären Interbeatintervalle kann auf verschiedene Art aus den Daten bestimmt werden (z.B. Leastsquare Fit des exponentiellen Schwanzes der Verteilungsfunktion der RR-Zeitintervalle, statistische Tests, Bestimmung des Niveaus des „white noise" im Powerspektrum der RR-Zeitintervalle, etc.).
    • (b) Im folgenden Schritt wird die Verteilungsfunktion Ψ(τaa) der atrialen Interbeatintervalle unter Berücksichtigung folgender Nebenbedingungen bzw. Abschätzungen frei gewählt: • Das mittlere atriale Interbeatintervall τ aa kann mit
      Figure 00110001
      abgeschätzt werden. • Die Verteilungsfunktion Ψ(τaa) der atrialen Interbeatintervalle hat ein relativ scharfes Maximum σaa << τ aa (16)• Zusätzlich gelten die Beziehungen σaa ≤ Δ ≤ τ aa τ aa ≤ Θ ≤ 0.3sec (17)Hierbei spiegelt die Bedingung τ aa ≤ Θ die Tatsache wider, dass die Impulse in so kurzen Abständen am AV-Knoten eintreffen, dass die Mehrzahl von ihnen nicht direkt übergeleitet sondern blockiert werden. Die Bedingung σaa ≤ Δ ≤ τ aa ermöglicht, dass nach einer endlichen Anzahl an Blockierungen ein neuer Impuls weitergeleitet wird. Im Falle von Δ > τ aa würde die resultierende Refraktärzeit tref in Folge der Inkrementierungen so schnell anwachsen, dass alle Impulse blockiert würden.
  • Die Verteilungsfunktion Ψ(τaa) der atrialen Interbeatintervalle wird durch die Verteilungsparameter τ aa (mittleres atriales Interbeatintervall) und σaa (Standardabweichung der atrialen Interbeatintervalle) beschrieben. Es können natürlich auch Verteilungen gewählt werden, die durch weniger oder mehr Verteilungsparameter beschrieben werden.
    • (c) Im folgenden Schritt werden die Parameter Δ (Refraktärinkrement), τ aa (mittleres atriales Interbeatintervall) und σaa (Standardabweichung der atrialen Interbeatintervalle) unter Berücksichtigung der Nebenbedingungen und Abschätzungen (15) bis (17) frei gewählt. Mit Hilfe der Gleichung (14) wird zunächst der Parameter τ* und anschließend über die Gleichung (11) ein Schätzwert für den Parameter Δ bestimmt.
    • (d) Diese Schätzwerte werden anschließend am originalen Datensatz überprüft, wobei – Wreal die real auftretende Wahrscheinlichkeit ist, dass ein RR-Zeitintervall τRR im Bereich Θ ≤ τRR ≤ Θ + Δ liegt und – Wtheo die theoretische Wahrscheinlichkeit ist, dass ein RR-Zeitintervall τRR im Bereich Θ ≤ τRR ≤ Θ + Δ liegt. Sie wird über
      Figure 00130001
      berechnet. Die Wahrscheinlichkeiten Wreal und Wtheo werden miteinander verglichen. Stimmen sie miteinander überein, so kann die Vorhofflimmerrate faf durch:
      Figure 00130002
      bestimmt werden.
    • (e) Stimmen die Wahrscheinlichkeiten Wreal und Wtheo nicht miteinander überein, so werden unter Berücksichtigung der Nebenbedingungen und Abschätzungen (15) bis (17) die Verteilungsparameter τ aa und σaa variiert und die Schritte (c) und (d) solange wiederholt bis eine Übereinstimmung der Wahrscheinlichkeiten erzielt wird und die Vorhofflimmerrate faf mit Hilfe der Gleichung (19) bestimmt werden kann. Die Wahl der Parameter τ aa und σaa kann durch empirisch gewonnene Erkenntnisse (z.B. über die Verhältnisse der Momente der Verteilungen der atrialen und ventrikulären Interbeatintervalle) unterstützt werden.
  • Neben der Bestimmung der Vorhofflimmerrate bei Patienten mit chronischem Vorhofflimmern ist diese Bestimmung auch für Patienten mit paroxysmalen Vorhofflimmern möglich. Dafür ist es notwendig, die AF-freien Zeitabschnitte aus dem EKG-Signal zu entfernen und die Analyse nur auf solche Signalabschnitte anzuwenden, die während des Vorhofflimmerns aufgezeichnet wurden.
  • Zur Überprüfung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden EKG-Signale (bzw. Tachogramme) aus verschiedenen Datensätzen untersucht und analysiert. Die Ergebnisse sind im folgenden dargestellt:
    • • Datensatz I (Patienten mit chronischem Vorhofflimmern) Es wurden die Verteilungsfunktionen p(τRR) der ventrikulären Interbeatintervalle von 130 Patienten mit chronischem Vorhofflimmern analysiert. Die Datensätze wurden vom Core Laoratory, School of Medical Science, Nagoya City University (Prof. Hayano) zur Verfügung gestellt. Der Datensatz umfasst 88 männliche und 42 weibliche Patienten im Alter von 43 bis 89 Jahren. 4 zeigt die Wahrscheinlichkeitsverteilung exemplarisch für einen Patienten. Nach Reskalierung der Wahrscheinlichkeitsverteilung bezüglich der Parameter p∞ und γ ergibt sich die in 5 dargestellte Masterkurve. Im Fall der Gültigkeit der Gleichung (1) sieht man in dieser Darstellung für große τRR einen linearen Abfall, der für alle Patienten gleich sein sollte. In der Tat schmiegen sich die Kurven aller Patienten dieses Datensatzes an die eingezeichnete Gerade an, welche den theoretischen Kurvenverlauf repräsentiert. In Tabelle 7 ist die mittlere Rate γ und die Standardabweichung σRR aller Patienten dieses Datensatzes angegeben.
    • • Datensatz II (Patienten im Sinusrhythmus) Zur Bestimmung der Verteilungsfunktionen p(τRR) der ventrikulären Interbeatintervalle von Patienten im Sinusrhythmus wurden Daten der „Normal Sinus Rhythm Database" (nsr2db, 54 Patienten) und der „Normal Sinus Rhythm Database" (nsrdb, 18 Patienten) aus dem Physionet (http://www.physionet.org/) verwendet. In beiden Fällen wurden nur solche RR-Zeitintervalle verwendet, bei denen die EKG-Signale frei von Artefakten waren. In 6 ist die Wahrscheinlichkeitsverteilung exemplarisch für einen gesunden Patienten analog zu 4 dargestellt. Im Gegensatz zum Datensatz I findet man keinen exponentiellen Schwanz in p(τRR). Eine rein formale Anpassung an die Gleichung (1) führt zu der in Tabelle 7 angegebenen mittleren Rate γ und zu der Standardabweichung σRR.
    • • Mit Hilfe des Verfahrens wurde ein 12 min EKG (aufgezeichnet in der Zentralklinik Bad Berka, Samplingrate 979 Hz, 1466 RR-Zeitintervalle) analysiert. Zum Vergleich wurde die Vorhofflimmerrate direkt aus einem gleichzeitig aufgezeichneten intra-atrialen EKG bestimmt (4374 atriale Interbeatintervalle). Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 dargestellt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, die Vorhofflimmerrate direkt aus dem Oberflächen-Elektrokardiogramm zu bestimmen, wobei im Gegensatz zu dem bereits bekannten nicht-invasiven Verfahren (WO 98/41144) nicht auf die Elimination von Signalkomplexen zurückgegriffen wird. Da die Herzschlagdauern (Tachogramm) in Echtzeit aufgezeichnet werden können, ist eine Speicherung des vollständigen EKG-Signals nicht notwendig. Der dadurch vergleichsweise geringere Speicheraufwand führt zu erheblichen Kostenvorteilen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann von den Patienten mühelos zu Hause angewendet werden, da zur Bestimmung der Vorhofflimmerrate nur die Dauer der Herzschläge (RR-Zeitintervalle) benötigt werden und eine aufwendige Elektrodenkonfiguration für die Aufnahme des EKG-Signals nicht erforderlich ist. Das vorgestellte Verfahren ermöglicht eine von der Stärke (Amplitude) der vom Vorhof herrührenden Basislinienfluktuation unabhängige, einfache Bestimmung der Vorhofflimmerrate, so dass aus der Kenntnis dieses Parameters heraus eine geeignete Therapie zur Reduktion der AF-Perioden bei intermittierenden Ausprägungen bzw. eine vollständige Beseitigung des AF erreicht werden kann.
  • Begriffserklärungen
    • faf
      – Vorhofflimmerrate
      τRR
      – ventrikuläres Interbeatintervall (RR-Zeitintervall)
      σRR
      – Standardabweichung der ventrikulären Interbeatintervalle
      p(τRR)
      – Verteilungsfunktion der ventrikulären Interbeatintervalle
      γ
      – Rate des exponentiellen Schwanzes der Verteilungsfunktion p(τRR)
      τaa
      – atriales Interbeatintervall
      Ψ(τaa)
      – Verteilungsfunktion der atrialen Interbeatintervalle
      τ aa
      – mittleres atriales Interbeatintervall
      σaa
      – Standardabweichung der atrialen Interbeatintervalle
      tcon
      – Überleitungszeit (conduction time)
      Θ
      – minimale Refraktärzeit
      Δ
      – Refraktärinkrement
      tref = Θ + nΔ
      – resultierende Refraktärzeit
      trest
      – Ruhezeit
      τ*
      – temporärer threshold

Claims (1)

  1. Verfahren zur nicht-invasiven Bestimmung der Vorhofflimmerrate, die folgenden Schritte umfassend: • Aufzeichnung eines Oberflächen-Elektrokardiogramms • Detektion der R-Zacken mit Hilfe eines geeigneten Algorithmus (z.B. Pan-Tompkins) • Berechnung der ventrikulären Interbeatintervalle (τRR) (RR-Zeitintervalle) • Bestimmung der minimalen Refraktärzeit (Θ) und der Rate (γ) des exponentiellen Schwanzes der Verteilungsfunktion (p(τRR)) der ventrikulären Interbeatintervalle • Auswahl der Verteilungsfunktion (Ψ(τaa)) der atrialen Interbeatintervalle • Bestimmung der Schätzwerte für die Verteilungsparameter (τ aa) und (σaa), sowie des Refraktärinkrementes (Δ) • Vergleich dieser Schätzwerte mit den realen Daten und Ermittlung der Vorhofflimmerrate (faf) bei deren Übereinstimmung
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