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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Computergestützte
elektrokardiographische (EKG) Auswertung ist auf dem Gebiet der
Medizin weithin anerkannt. Mediziner wenden diese Technik häufig zur
Unterstützung
ihrer eigenen Auswertungen von EKG-Resultaten oder aber als Absicherung
an, um sicherzugehen, dass abnormale Morphologien der Kurve nicht übersehen
worden sind. Die Auswertung von EKG-Kurven ist schwierig, und sogar
Mediziner können
aufgrund der komplexen Analysen, die dazu durchgeführt werden
müssen,
irregeführt
werden. In vielen Fällen müssen multiple
Tests oder Algorithmen angewendet werden, um ein schlüssiges Ergebnis
zu erhalten, da das Ergebnis eines einzelnen Tests unter Umständen nicht
ausreicht, um korrekt zwischen gesunden und pathologischen EKGs
beziehungsweise zwischen verschiedenen Pathologien zu unterscheiden.
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Als
nützliche
diagnostische Hilfsmittel für
die Herzgesundheit haben Belastungstests, bei denen Laufbänder oder
Ergometer eingesetzt werden, an Beliebtheit gewonnen. Ein Vorteil
der Belastungstests gegenüber
Ruhe-EKGs ist die höhere
Anzahl der physiologischen Messwerte, die gewonnen werden können, wenn der
Körper
einer Belastung ausgesetzt wird und sich danach von der Belastung
erholt. Mit Hilfe dieser physiologischen Messwerte können Krankheits-
und Sterberaten sowie koronare Herzleiden vorhergesehen und auch
die funktionellen Belastungsreaktionen des Patienten bestimmt werden.
Idealerweise würde
ein Arzt die gesamte Anzahl dieser physiologischen Messungen eines
physischen Belastungstests zu Hilfe ziehen und jede dieser Messungen
mit den jeweils dazugehörigen
bekannten Grenzwerten, wie sie in wissenschaftlichen Experimenten
bestimmt worden sind, vergleichen, um zu einer umfassenden Beurteilung
in Bezug auf den Gesundheitszustand des Patienten zu kommen, wie
er durch den Belastungstest bestimmt wurde.
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Da
die Anzahl von nützlichen
physiologischen Messwerten und anwendbaren Analysealgorithmen und -grenzen
in der letzten Zeit zugenommen hat, ist es für einen Mediziner schwierig
geworden, alles zu kennen und anzuwenden, was für die vollständige Bewertung
eines Belastungstest notwendig wäre.
Zudem ist es für einen
Arzt zunehmend schwieriger geworden, die Bedeutung eines Algorithmusergebnisses
zu verstehen und Pathologien zu identifizieren, die mit kombinatorischen
Algorithmen in Verbindung gebracht werden, mit deren Hilfe die Grenzwerte
bei multiplen Messungen verglichen werden. Daher ist es auf dem
Gebiet der EKG-Analyse erstrebenswert, über ein System zu verfügen, das
eine vollständige
Beurteilung eines Belastungstests liefern kann, um dem Arzt dabei
zu unterstützen,
mit der großen
Anzahl von physiologischen Messwerten mit zunehmend komplexen diagnostischen
Algorithmen umzugehen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Aufgrund
der zunehmenden Anzahl der Optionen bei der Auswertung von Belastungstests
und der Komplexität
von diagnostischen Algorithmen ist es vorteilhaft, ein System zur
Computergestützten
Auswertung von Belastungstests zu entwickeln, wie dies bei der vorliegenden
Erfindung geschieht. Eine Datenbank mit Testauswertungsregeln wird
angelegt, mit deren Hilfe ein Regelinterpreter die bei einem Belastungstest
aufgezeichneten physiologischen Messdaten in Kombination mit den
zusätzlichen
vom Arzt eingegebenen Daten heranzieht und diese Informationen mit
Hilfe der gewünschten
Belastungstest-Auswertungsregeln verarbeitet, um zu einer Auswertung
des Belastungstests zu gelangen. Diese Auswertung kann aus Auswertungsaussagen
mitsamt zusätzlichen
Schlussfolgerungstexten bestehen, wobei diese ausführlich auf
die spezifischen Belastungstest-Auswertungsregeln, auf die das Auswertungsergebnis
gegründet
ist, eingehen und hinweisen.
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Die
vorliegende Erfindung vereinfacht die Durchführung eines physischen Belastungstests,
indem sie es ermöglicht,
dass ein Regelinterpreter den auswertenden Mediziner bei den Belastungstest-Messungen
leitet. Dies geschieht dadurch, dass der Regelinterpreter den Mediziner
auf Zustände
des Patienten hinweist, die von ihm näher zu untersuchen wären, wobei
er die Auswertung der Belastungsmesswerte durch den Arzt unterstützt und
sicherstellt, dass abnormale Belastungsmesswerte vom Arzt nicht übersehen
werden. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, beinhalten die Auswertungsaussagen auch
physiologische Lokalisationsinformationen, um die Auswertungsaussagen über den
konditionellen Zustand des Herzens zu vervollständigen. In einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann eine Auswertung von Belastungstests
entweder Auswertungsaussagen oder Schlussfolgerungstexte umfassen,
je nach der vom Mediziner getroffenen Auswahl.
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Verschiedene
andere Ausstattungen, Verwendungszwecke und Vorteile der Erfindung
werden in der folgenden Beschreibung unter Verweis auf die Zeichnungen
dargelegt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Zeichnungen dienen dazu, die besten zu diesem Zeitpunkt erwogenen
Ausführungsformen
der Erfindung zu illustrieren. Für
die Zeichnungen gilt Folgendes:
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1 ist
ein schematisches Diagramm der Funktionsweise der Belastungstest-Auswertung
der vorliegenden Erfindung,
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2 zeigt
eine verallgemeinerte Abbildung einer Ausführungsform des Displays für die Belastungstest-Auswertung,
und
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3 zeigt
ein graphisches Display einer Ausführungsform der Belastungstest-Auswertung
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 zeigt
ein Flussdiagramm der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung.
Die durch einen Kliniker durchgeführte Analyse der Ergebnisse,
die bei einem physischen Belastungstest mit einem Patienten gewonnen
wurden, wird durch das Belastungstest-Auswertungssystem der vorliegenden
Erfindung 10 vereinfacht. Diese Analyse wird durch den
Einsatz des Regelinterpreters 12 ermöglicht. Der Regelinterpreter 12 wendet
Belastungstest-Auswertungsregeln an, welche in einer Regeldatenbank 14 gespeichert
sind, um die Ergebnisse eines physischen Belastungstests auszuwerten,
und zwar sowohl auf der Grundlage der gemessenen physiologischen
Daten 16, welche beim Patienten während des Belas tungstests aufgezeichnet
wurden, als auch auf der Basis von zusätzlichen Patienteninformationen 18,
die vom Kliniker hinzugefügt
wurden. Der Regelinterpreter 12 wendet die ausgewählten Regeln
aus der Datenbank 14 auf die physiologischen Daten 16 sowie
die vom Kliniker eingespeisten Daten 18 an, um zu einer
Auswertung 20 der Resultate des Belastungstests zu gelangen.
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2 zeigt
eine Auswertung 20 einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Die Auswertung 20 umfasst eine Vielzahl von
Auswertungsaussagen (welche hier jeweils als Aussagen A-C, 24–26 dargestellt werden)
sowie eine Vielzahl von jeweils dazugehörigen Schlussfolgerungstexten 27–30.
In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die Auswertungsaussagen 24–26 zum
Zwecke der Analyse in drei Aussagegruppen unterteilt. Diese Aussagegruppen
können
Aussagen zur Risikovorhersage, Aussagen zu funktionellen Herzreaktionen
und Aussagen zur koronaren Arterienkrankheit beinhalten, wobei sie
nicht auf diese Aussagen beschränkt
sind. Zusätzlich
kann auch eine übergreifende
zusammenfassende Aussage 32 in die Auswertung 20 mit
aufgenommen werden.
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Bei
einer Analyse der physiologischen und eingegebenen Daten 16, 18 kann
eine Belastungstest-Auswertung 20 eine beliebige Anzahl
von Auswertungsaussagen 24–26 aus einer beliebigen
Aussagegruppe, wie sie vom Regelinterpreter 12 definiert
werden, umfassen. Jede Regel, die in der Regeldatenbank 14 gespeichert
ist, repräsentiert
einen pathologischen Zustand, der abnormale oder grenzwertige Belastungstests
zur Folge hat. Eine solche Regel könnte Grenzwerte und/oder Grenzbereiche
für physiologische
Datenwerte oder eine Boolesche Aussage umfassen, welche eine oder
mehrere Werte und/oder Wertbereiche bzw. Wertgrenzen miteinander
kombiniert.
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Die
Erfüllung
einer Regel hat zur Folge, dass eine Auswertungsaussage 24–26 in
Textform angezeigt wird. Die erfüllte
Regel, welche das Anzeigen der Aussage 24–26 ausgelöst hat,
wird als dazugehöriger Schlussfolgerungstext 27–30 angegeben.
Oft hat jede Aussage einen Schlussfolgerungstext, wie das bei Aussage
A und Schlussfolgerung A27 der Fall ist. Wie auch immer, die Aussage
C26 wird z.B. durch zwei Schlussfolgerungstexte, nämlich Schlussfolgerung
C29 und Schlussfolgerung D30 unterstützt. Dies stellt eine Situation
dar, in der zwei Regeln erfüllt
wurden, die zur derselben diagnostischen Aussage führten. Außerdem wird in
einer Ausführungsform
im Falle der Feststellung der koronaren Arterienkrankheit, bei welcher
sich die Lokalisation der festgestellten Abnormalität bestimmen
lässt,
diese Lokalisation in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ebenfalls als Lokalisationsaussage 34 in
der Auswertungsaussage 24 angezeigt. Wenn der Belastungstest
zum Beispiel unter Anwendung eines traditionellen 12-Ableitungs-EKGs durchgeführt wurde,
können
die betroffenen Herzregionen durch den Vergleich der Signale der
präkordialen
Elektroden bestimmt werden. In einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, zeigt die übergreifende
Aussage 32 an, ob im Zuge des Belastungstests ein abnormaler
oder grenzwertiger Zustand festgestellt wurde oder ob die physiologischen
Daten unauffällig
erscheinen.
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In
Rückbezug
auf 1 speist der Kliniker die Informationen zu Patient
und Belastungstest in den Regelinterpreter ein, um sie für die Belastungstest-Analyse
verwertbar zu machen. Diese vom Kliniker eingegebenen Daten 18 können physiologische
Standarddaten wie Alter, Geschlecht, Rasse, Größe und Gewicht umfassen, oder
auch, in einer Ausführungsform
der Erfindung, Patienteninformationen beinhalten, die darüber Auskunft
geben, ob der Patient zum gegebenen Zeitpunkt Betablocker einnimmt
oder ob der Patient unter Angina leidet bzw. gelitten hat. In einer
Ausführungsform
der Erfindung können
zusätzliche
Informationen miteinbezogen werden, die z.B. die Art des durchgeführten Tests,
die Testgerätschaften
und die Testdauer betreffen. Diese zusätzlichen Testinformationswerte
geben Aufschluss darüber,
welche Belastungstestregeln aus der Regeldatenbank 14 für die Anwendung
im aktuellen Test geeignet sind. Das könnte von Bedeutung sein, da bei
einigen Belastungstest-Algorithmen
wie z.B. dem Duke-Treadmill-Score (DTS) oder dem metabolische Äquivalent
diese zusätzlichen
Testinformation benötigt
werden, um die zu diesen Test gehörenden Werte errechnen zu können.
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Während sich
der Patient dem Belastungstest unterzieht, werden physiologische
Messungen 16 aufgezeichnet und dann an den Regelinterpreter 12 weitergeleitet.
Diese physiologischen Messungen 16 können solche aufgezeichneten
Daten beinhalten wie z.B. die rohen 5-Ableitungs und 12-Ableitungs EKG-Messungen, sie
können
aber auch eine Vielzahl von kalkulierten Werten beinhalten, die
zusätzliche
physiologische Messungen darstellen. Diese kalkulierten Werte können auch
Informationen enthalten, die aus den aufgezeichneten EKG-Kurven
gewonnen wurden. Diese verarbeiteten Informationen können ST-Depression,
die Feststellung von Arrhythmie, die Entdeckung einer ST/HR-Schleife
beinhalten, aber auch viele andere Verarbeitungswerte sind im Rahmen
der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Es sei darauf hingewiesen,
dass die notwendigen physiologischen Messungen 16, die
aufgezeichnet und an den Regelinterpreter 12 geschickt
werden, von den Regelanforderungen in der Belastungstest-Datenbank 14 abhängig sind.
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Wie
oben erwähnt,
bestehen die Belastungstestregeln in der Regeldatenbank 14 aus
physiologischen Messgrenzen oder Messbereichen, die für eine bestimmte
Pathologie stehen. Diese Regeln können auch Boolesche Aussagen
umfassen, die aus einem oder mehreren physiologischen Aussagen zur
Messgrenze oder aus Datenwerten bestehen, die vom Anwender eingespeist
wurden. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Regeln je nach Art der Pathologie,
auf welche sie hinweisen, in Gruppen unterteilt. In der Gruppe der
Risikovoraussagen weisen Regeln wie z.B. ein DTS von weniger als –10 oder
eine Herzraten-Wiederherstellung von weniger als 12 bpm [Schläge pro Minute]
auf ein Krankheits- oder
Sterberisiko hin. Wenn dagegen die T-Wellen-Alternans größer oder
gleich 30 μV
ist, dann besteht ein erhöhtes
Risiko von maligner Arrhythmie. In der Gruppe der Regeln zur Bestimmung
der funktionellen Herzreaktion könnte
in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Regel angewendet werden, die besagt,
dass wenn die METs ≤ 5
sind, der Patient eine ungenügende
physische Belastbarkeit zeigt. Wenn jedoch eine Herzrate von ≤ .8 vorliegt,
dann leidet der Patient unter chronotroper Inkompetenz. Und schließlich können zu
den Regeln, die die Wahrscheinlichkeit einer koronaren Arterienerkrankung
betreffen, eine ST-Depression von ≥ 1
Millimeter, eine ST/HR-Schleife von ≥ 2,4 Mikrovolts pro BPM, eine
ST/HR-Schleife entgegen dem Uhrzeigersinn oder eine ST/HR-Hysterese
von ≥ .25
Millimetern gehören.
Die Regeln für
die Wahrscheinlichkeit einer koronaren Arterienerkrankung beinhalten
auch spezifische Lokalisationsindikatoren. Diese beruhen auf den
EKG-Ableitungen, in denen die Regeln erfüllt werden, und dienen dazu,
auch die relative Lokalisation der koronaren Arterienerkrankung
anzuzeigen. Es soll hier darauf hingewiesen werden, dass diese Werte
und Beschreibungen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht
einschränken,
sondern vielmehr als Beispiele für
Regeln dienen, die bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden
können.
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3 ist
eine beispielhafte Beschreibung einer graphischen Benutzeroberfläche (GBO) 36 einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die GBO umfasst Abschnitte für die vom
Kliniker eingespeisten Daten 18, physiologische Messdaten 16 und
die daraus folgende Auswertung des Belastungstests 20.
Die vom Kliniker eingespeisten Daten 18 beinhalten Informationen
zum Alter des Patienten 38, dem Geschlecht 40,
der Rasse 42, der Größe 44 und
dem Gewicht 46. Die vom Kliniker eingespeisten Daten 18 umfassen
zusätzliche Informationen,
die z.B. die Einnahme von Betablockern 48 oder die Angina-Vorgeschichte 50 betreffen,
sowie auch Belastungstest-Informationen, die beispielsweise über Testtyp 52 oder
Testgerätschaften 54 Aufschluss geben.
Physiologische Messdaten 16 können die Gesamtbelastungszeit 56 wie
auch Daten zu Herzrate 58, Blutdruck 60, der Feststellung
einer Arrhythmie 62, ST/HR-Hystese 68, der HR-Wiederherstellung 70 oder
des maximalen TWA 72 enthalten.
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Der
Abschnitt zur Auswertung des Belastungstests 20 ist eine
beispielhafte detaillierte Darstellung des in 2 abgebildeten
Diagramms. In der Auswertung 20 weist Aussage 24 darauf
hin, dass der Patient einem erhöhten
Krankheits- und Sterblichkeitsrisiko ausgesetzt ist. In der dazugehörigen Schlussfolgerung 27 wird angegeben,
dass diese Feststellung auf ein DTS zurückzuführen ist, welches ≤ = – 10 beträgt – einem
Umstand, der zuvor als eine mögliche
Regel zur Auswertung von Belastungstests genannt wurde. In der Aussage bezüglich der
koronaren Arterienerkrankung 26 gibt es viele Schlussfolgerungsaussagen 29, 30,
die anzeigen, dass mehrere Regeln zur Erkennung der koronaren Arterienkrankheit
erfüllt
wurden. Zusätzlich
identifiziert die Lokalisationsanzeige 34 diejenigen Bereiche
des Herzens, die von der koronaren Arterienkrankheit betroffen sind.
Abschließend
stellt die übergreifende
Aussage 32 fest, dass bei dem fraglichen Patienten eine
abnormale Belastungstestreaktion beobachtet werden konnte.
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In
Rückbezug
auf 1 kann bei einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ein Kliniker und/oder eine zum Krankenhauspersonal gehörende ausführende Person
Aktualisierungen der Belastungsregeln 22 in der Datenbank 14 der
Belastungstestregeln vornehmen. Solche Aktualisierungen der Belastungsregeln
machen es möglich,
dass die Regeldatenbank sich parallel zum Stand der Wissenschaft
auf diesem Gebiet weiterentwickelt. Außerdem lässt sich dadurch die Ausarbeitung
von erstrebenswerten standardisierten Tests einrichten, die in ähnlichen
Situationen durchgeführt
werden können.
Auf diese Weise wird dem Kliniker außerdem die Freiheit und/oder
Flexibilität
gegeben, zusätzlich
eigene Regeln einzubringen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird es dem Kliniker ermöglicht,
die gewünschten
Regeln aus der Datenbank für
Belastungstestregeln 14 auszuwählen, welche durch den Regelinterpreter 12 für jeden
ausgeführten
Belastungstest benutzt werden. So ist der Kliniker in der Lage,
einen Test zu entwickeln, der stärker
auf jeden individuellen Patienten zugeschnitten ist, wobei der Gesundheitszustand des
Patienten und/oder die für
diesen Patienten erheblichen medizinischen Erwägungen berücksichtigt werden können.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Auswertung des Belastungstests
lediglich die Auswertungsaussagen 24 oder lediglich die
Schlussfolgerungsaussagen 26 enthalten. Durch diese Option
wird es dem Kliniker ermöglicht,
die Ergebnisse der Belastungstest-Auswertung optimal an die Form
seiner allgemeinen Diagnose in Bezug auf den Zustand des Patienten
zuzuschneiden.
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Diese
schriftliche Beschreibung zieht Beispiele heran, um die Erfindung
offen zu legen; dies beinhaltet auch die optimale Betriebsart und
zielt darauf ab, jeder auf diesem Gebiet fachkundigen Person den
Gebrauch der Erfindung zu ermöglichen.
Der patentierbare Schutzumfang der Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert
und könnte
auch andere Beispiele umfassen, die Personen einfallen, die auf
diesem Gebiet fachkundig sind. Es ist vorgesehen, dass solche anderen
Beispiele in den Schutzumfang der Patentansprüche fallen, sofern sie strukturelle
Elemente enthalten, die nicht von den wörtlichen Formulierungen der
Patentansprüche abweichen,
oder sofern sie äquivalente
strukturelle Elemente enthalten, die nur unwesentlich von den wörtlichen
Formulierungen der Patentansprüche
abweichen.
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Es
wird ein System und Verfahren für
die effiziente Umsetzung eines komplexen Belastungstests offenbart.
Ein Regelinterpreter 12 synthetisiert Auswertungsaussagen 24–26 auf
der Grundlage der Verarbeitung von erfassten physiologischen Daten
und vom Benutzer eingespeister Daten mit Hilfe einer Reihe von Belastungstest-Auswertungsregeln 14.
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Diese
Aussagen helfen einem Kliniker dabei, die Ergebnisse von Belastungstests
zu interpretieren, indem die entdeckten abnormalen oder grenzwertigen
Zustände
identifiziert werden.
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Zahlreiche
Alternativen und Ausführungsformen
sind innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Patentansprüche vorgesehen,
wobei insbesondere auf den als Erfindung betrachteten Gegenstand
verwiesen und ein expliziter Patentanspruch erhoben wird.
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