DE10233149A1 - Electronic measurement instrument for detection of heart conditions, especially vestibule or heart flutter, comprises microcontroller and algorithm stored in ROM for pulse signal analysis - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein digitales, elektronisches, softwaregestütztes Diagnose-Verfahren unter Benutzung eines Mikrocontrollers und eines im Mikrocontroller – ROM fest programmierten speziellen Algorithmus, sowie eine Messvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a digital, electronic, software-based Diagnostic procedures using a microcontroller and one in the microcontroller - ROM permanently programmed special algorithm, as well as a measuring device to carry out of the procedure.
Erworbene Herzerkrankungen lassen sich einteilen in Erkrankungen des Endocards, des Myokards, des Perikards und des Reizleitungssystems.Acquired acquired heart diseases divide into diseases of the endocardium, the myocardium, the Pericards and the conduction system.
Durch eine systematische Erfassung relevanter Daten und unter Berücksichtigung der klassischen Risikofaktoren wie Übergewicht, Bluthochdruck oder Höhe des Cholesterinspiegels läßt sich heute das kritische Gefährdungspotential nur bei knapp 60% aller gefährdeten Personen rechtzeitig feststellen.Through a systematic recording relevant data and taking into account of classic risk factors such as obesity, high blood pressure or Amount of Cholesterol levels can be reduced today the critical hazard potential only in almost 60% of all at risk Identify people in time.
Man kann die klinischen Untersuchungsmethoden zur diagnostischen Erkennung von Erkrankungen des Herzens in sog. invasive und sog. nichtinvasive Methoden einteilen. Die invasiven klinischen Untersuchungsmethoden sind im allgemeinen mit einem hohen Gesundheitsrisiko verbunden. Die invasive Herzkatheter-Methode, die allein in Deutschland bis zu 500000 mal pro Jahr durchgeführt wird, ermöglicht im allgemeinen eine zuverlässige Voraussage ob bei dem untersuchten Patienten eine aktuelle Herzerkrankung droht, jedoch stirbt statistisch gesehen fast jeder tausendste Patient bei der Anwendung dieser Untersuchungsmethode.One can use the clinical examination methods for the diagnostic detection of diseases of the heart in so-called Classify invasive and so-called non-invasive methods. The invasive clinical examination methods are generally high Health risk associated. The invasive cardiac catheter method, which is carried out up to 500,000 times a year in Germany alone allows generally a reliable one Predict whether the patient being examined has a current heart disease threatens, but statistically almost every thousandth patient dies when using this test method.
Nichtinvasive klinische Untersuchungsmethoden, wie z. B. die Elektrokardiographie, haben kein so hohes Sicherheitsrisiko, ihr klinischer Stellenwert und die Zuverlässigkeit dieser Diagnostik ist nach dem Stand der Technik aber unbefriedigend und hängt zu stark von der zeitlichen Häufigkeit des Auftretens der einzelnen Symptome ab. Die bildgebenden, elektronischen Verfahren, wie z. B. die Kernspintomographie, werden im Laufe der Zeit die invasive Herzkatheder-Methode ablösen. Bildgebende elektroni sche Verfahren lassen Entzündungsherde in Gefäßen, durch unterschiedliche Gewebe gut erkennen und prinzipiell gut diagnostizieren. Diese Geräte sind aber sehr teuer in der Anschaffung und auch sehr kostenintensiv im diagnostischen Einsatz. Für Langzeitbeobachtungen sind diese Geräte weniger geeignet, da die Patienten im allgemeinen den längeren Aufenthalt in den engen Körperaufnahmeröhren des Gerätes nicht tolerieren. Die biochemischen Verfahren beruhen auf Blutuntersuchungen nach sog. Biomarkern. Bei der bekanntesten biochemischen Methode wird das Protein CRP gemessen, das entzündliche Prozesse im Körper anzeigt. Dieser sog. CRP-Test liefert einen Hinweis, um das Gesundheitsrisiko eines Patienten zumindest abzuschätzen zu können. Eine weitere gute Möglichkeit zur Früherkennung von Herzschäden auf elektronischer Basis bietet das elektrophysiologische Erregungs- und Reizleitungssystem des Herzens selbst. Das Erregungs- und Reizleitungssystem manifestiert sich differenziert in den einzelnen Gewebearten durch unterschiedliche elektrische Potentialmuster. Sie entstehen elektrophysikalisch durch elektrische Polarisation und Depolarisation. Man nimmt an, daß die an der Körperoberfläche des Patienten ableitbaren elektrischen Potentiale an der Grenze zwischen dem elektrisch erregten und dem elektrisch nichterregten Teil des Myokards entstehen. Diese elektrischen Potentiale werden im sog. Elektrokardiogramm (EKG) registriert und dargestellt.Non-invasive clinical examination methods, such as B. electrocardiography, do not have such a high security risk, their clinical status and the reliability of this diagnosis is unsatisfactory according to the state of the art and depends too much on the temporal frequency the occurrence of the individual symptoms. The imaging, electronic Methods such as B. magnetic resonance imaging, are in the course of Time to replace the invasive cardiac catheter method. Electronic imaging Procedures leave foci of inflammation in vessels, through recognize different tissues well and in principle diagnose them well. These devices are but very expensive to buy and also very expensive in diagnostic use. For long-term observations are these devices less suitable because patients generally stay longer in the body 's narrow tubes equipment do not tolerate. The biochemical methods are based on blood tests according to so-called biomarkers. The most famous biochemical method the protein CRP is measured, which indicates inflammatory processes in the body. This so-called CRP test provides an indication of the health risk of at least being able to estimate a patient. Another great option for early detection of heart damage on an electronic basis, this offers electrophysiological excitation and the conduction system of the heart itself. The excitation and conduction system manifests itself in a differentiated manner in the individual tissue types different electrical potential patterns. They arise electrophysically through electrical polarization and depolarization. You assume that the on the body surface of the Electric potentials at the border between patients the electrically excited and the electrically non-excited part of the Myocards arise. These electrical potentials are Electrocardiogram (EKG) registered and displayed.
Das EKG macht mit Hilfe der bioelektrischen Erregungsvorgänge diagnostisch verwertbare Aussagen über die Herzfrequenz, den Erregungsrhythmus und die Erregungsrückbildung sowie deren physiologischen Verlauf und deren pathologischen Verlauf. Pathologische Formen der Herzrhythmusstörungen oder der Änderungen der Herzfrequenz sind sog. Extrasystolen, Vorhof- bzw. Kammerflattern (240 bis 350 Herzaktionen pro Minute), Vorhof- oder Kammerflimmern (350 bis 1000 Herzaktionen pro Minute) und der sog. Block (Behinderung der Erregungsfortleitung in einem bestimmten Abschnitt des Leitungssystems).The EKG uses the bioelectric excitation processes to make diagnostics usable statements about heart rate, arousal rhythm and regression as well as their physiological course and their pathological course. Pathological forms of irregular heartbeat or changes the heart rate are so-called extrasystoles, atrial or ventricular flutter (240 to 350 heart actions per minute), atrial or ventricular fibrillation (350 to 1000 heart actions per minute) and the so-called block (disability the excitation transmission in a specific section of the line system).
Mit Hilfe der Pulsbetastung und der Arterienauskultation lassen sich Aussagen über Störungen des Herzkreislaufs machen. Durch die Pulsabtastung können Aussagen über die Kreislauffunktion (Kollaps, Hochdruck, akuter Verschluss) und über die Herzfunktionen (Bradykardie, Tachykardie, Arrhythmie) gemacht werden.With the help of pulse sensing and Artery auscultation can be used to make statements about cardiovascular disorders. Through pulse scanning Statements about the circulatory function (collapse, high pressure, acute occlusion) and cardiac functions (Bradycardia, tachycardia, arrhythmia).
Neben den ventrikulären und den supraventrikulären Extrasystolen stellt das Vorhofflimmern die am häufigsten vorkommende Herzrhythmusstörung dar. Bei einer angenommenen Prävalenz des Vorhofflimmerns von 0,4 bis 1 % der Bevölkerung ergeben sich allein in Deutschland 330000 bis 830000 betroffene Bürger. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß das Vorhofflimmern mit zunehmendem Lebensalter zunimmt, und mit dem Anteil der älteren Menschen in der Bevölkerung wird auch die Zahl der betroffenen Menschen stetig wachsen.In addition to the ventricular and the supraventricular Atrial fibrillation is the most common cardiac arrhythmia. Assuming prevalence of atrial fibrillation of 0.4 to 1% of the population arise alone in Germany 330,000 to 830000 affected citizens. Considering the fact that Atrial fibrillation increases with age, and with that Proportion of older People in the population the number of people affected will also grow steadily.
Das Vorhofflimmern ist charakterisiert durch elektrische Erregungswellen, die sich asynchronisiert im Vorhofmyokard ausbreiten und zu chaotischen Depolarisationsabläufen mit hämodynamisch unwirksamen Vorhofkontraktionen führen.Atrial fibrillation is characterized due to electrical excitation waves that are asynchronized in the atrial myocardium spread and to chaotic depolarization processes with hemodynamically ineffective atrial contractions to lead.
Die Herzrhythmusfrequenz kann nach dem Stand der Technik mit verschiedenen Messgeräten aus der Kardiologie gemessen und analysiert werden.The heart rhythm frequency can decrease the state of the art measured with various measuring devices from cardiology and be analyzed.
Es sind für sportwissenschaftliche, biomedizinische
und diagnostische Untersuchungen stationäre drahtgebundene und drahtlose,
sogenannte "EKG-genaue" und softwarecodierte Meßgeräte zur Erfassung der Herzfrequenz
mit der elektronischen Darstellung der maximalen Herzfrequenz so wie
der Angabe eines Prozentsatzes der maximalen Herzfrequenz, mit programmierbaren
Zielzonen (Ober-/ und Untergrenzen) mit abschaltbarer Alarmfunktion
und Anzeige der durchschnittlichen Herzfrequenz bekannt (
Auch sind medizinische Uhren der Firma Polar bekannt, die für medizinische und leistungsdiagnostische Untersuchungen konzipiert sind. Eine solche Polar- Uhr des Typs 5810 bietet Möglichkeiten zur automatischen Aufzeichnung der Herzfrequenz wahlweise in 5-, 15- und 60-Sekunden-Intervallen oder im sog, "beat-to-beat"-Modus. Die Aufzeichnungskapazität beträgt in diesem Modus bis zu 30.000 Herzschläge (ca. 8 Stunden bei einer Frequenz von 60 Schlägen pro Minute), bei 60-Sekunden-Intervallen bis zu 520 Stunden. Durch die direkte Messung der Herzfrequenz-Variation (HFV) und den sog. Übertrainings-Test können Trainings-, Wettkampf- und Erholungs- Phasen überwacht werden. Eine IR-Data-Funktion ermöglicht drahtlose Datenübertragung in einen PC (Download) und auf einen Empfänger (Upload). Mit Hilfe einer Precision Performance Software 3.0, kompatibel zu WINDOWS 95/98/NT/2000, kann über die Datenauswertung hinaus auch eine Vorplanung von Trainingsabläufen und die Definition von Belastungstests am PC ermöglicht werden. Es ist jedoch zu beachten, daß das Infrarot-Interface nicht auf allen Laptops läuft, besonders dann wenn die Leistung am seriellen Ausgang zu klein ist, d. h. 8V nicht erreicht. Die Infrarot-Übertragung funktioniert nur mit dem speziellen Polar-Infrarot-Interface, d. h. nicht mit den sonst üblichen Infrarot-Geräten. Die Messung der Herzfrequenz oder der sog. Herzratenvariabilität (HRV) wird einfach mit Hilfe eines Brustgurtes mit integrierten EKG – Meßelektroden und einem eingebauten Sender, einem Aufzeichnungsgerät und ein Computerauswertungsprogramm durchgeführt. Wer einen Computer besitzt, muß nur noch 150 bis 300 Euro für die oben erwähnten Zusatzkomponenten investieren. Die Durchführung der Messung ist problemlos, da eine drei- bis fünfminütige Messung, laut Hersteller, am sitzenden Patienten ausreicht.Medical watches are also the Polar known for medical and performance diagnostic tests designed are. Such a type 5810 Polar watch offers options for automatic recording of the heart rate optionally in 5-, 15- and 60 second intervals or in the so-called "beat-to-beat" mode. The recording capacity in this is Mode up to 30,000 heartbeats (approx. 8 hours at a frequency of 60 beats per minute), at 60-second intervals up to 520 hours. By directly measuring the heart rate variation (HRV) and the so-called overtraining test can Training, competition and recovery phases are monitored. An IR data function allows wireless data transmission into a PC (download) and onto a receiver (upload). With the help of a Precision Performance Software 3.0, compatible with WINDOWS 95/98 / NT / 2000, can about data evaluation also includes pre-planning of training processes and the Definition of stress tests on the PC are made possible. However, it is note that the Infrared interface does not run on all laptops, especially if that Serial output power is too low, d. H. 8V not reached. The infrared transmission only works with the special polar infrared interface, d. H. not with the usual ones Infrared devices. Measuring the heart rate or the so-called heart rate variability (HRV) is easy with the help of a chest strap with integrated ECG measuring electrodes and a built-in transmitter, a recorder and one Computer evaluation program carried out. If you own a computer just have to 150 to 300 euros for the above mentioned Invest additional components. It is easy to carry out the measurement, there a three to five-minute measurement, According to the manufacturer, it is sufficient for the seated patient.
Die "Variabilität" der Herzschlagfolge wird nach hohen Frequenzen (HF), niedrige Frequenzen (LF) bzw. besonders niedrige Frequenzen (VLF) eingeteilt. Diese Trennung ist willkürlich, da der Übergang zwischen den einzelnen Frequenzbereichen praktisch immer kontinuierlich ist, wie die Häufigkeitsverteilung der gemessenen unterschiedli chen Frequenzen (Spektralanalyse) zeigt. Der HF-Bereich umfasst Frequenzen zwischen 0,15 und 0,4 Hz (9–24/min), der LF-Bereich umfasst Frequenzen zwischen 0,04 und 0,15 Hz, der VLF-Bereich umfasst Frequenzen unterhalb von 0,04 Hz (2,4/min). Die zeitlichen Abstände von einem Herzschlag zum nächsten liefern die Grundlage, um für jeden Frequenzbereich die "Leistung" zu errechnen. Es wird der Zeitabstand zwischen zwei Herzschlägen mit sich selbst multipliziert (Quadratbildung) und die so berechneten Zahlen eines Frequenzbereiches (VLF-, LF und HF) summiert. Die Summe wiederum führt zur Gesamtleistung. Computerprogramme geben zusätzlich an, wie viel Prozent der Gesamtleistung dann auf die drei genannten Frequenzbereiche entfallen. Ein nicht zu vernachlässigender Nachteil des Brustgurtes ist auch das umständliche Umkleiden der Testpersonen vor allem in der Psychotherapie.The "variability" of the heartbeat sequence becomes apparent high frequencies (HF), low frequencies (LF) or particularly low Frequencies (VLF) classified. This separation is arbitrary, there the transition practically always continuous between the individual frequency ranges is how the frequency distribution of the measured different frequencies (spectral analysis). The HF range includes frequencies between 0.15 and 0.4 Hz (9–24 / min), the LF range covers frequencies between 0.04 and 0.15 Hz, the VLF range includes frequencies below 0.04 Hz (2.4 / min). The time intervals from one heartbeat to the next provide the basis to for to calculate the "power" in each frequency range. It becomes the time interval between two heartbeats multiplied by itself (forming a square) and the so calculated Numbers of a frequency range (VLF, LF and HF) summed up. The sum in turn leads to overall performance. Computer programs also indicate what percentage the total power then on the three frequency ranges mentioned omitted. A not to be neglected Another disadvantage of the chest strap is the laborious changing of the test subjects especially in psychotherapy.
Eine weitere Möglichkeit zur Messung der HRV bietet die Pulsmessung neuerer Polar- Uhren (Fa. Polar) aus der M-Serie. Die Pulsfrequenz korreliert bekanntlich mit der Herzfrequenz. Die Höhe des aktuellen Pulses wird durch verschiedene physiologische und pathologische Faktoren beeinfluflt. Die Auswertetechniken sind zu den oben dargestellten analog. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, den sog. Belastungspuls zu bestimmen. Die Polaruhr M 51/ 52 bietet z. B. eine Möglichkeit, die Trainingsherzfrequenz nach einem Fitnesstest automatisch festzulegen. Dieser erlaubt nur eine ungefähre Einschätzung der jeweils aktuellen Leistungsfähigkeit. Die Planung der Wanderwoche (z. B. die Zusammensetzung der Wandergruppen, Tourenlänge, Höhenunterschiede, Rasttage) wird somit erleichtert. Das Arbeiten mit der Pulsuhr erfordert die Eingabe einiger Daten und das Einstellen von Pulsgrenzen, sowie die Durchführung des Fitnesstests. Vor Anwendung dieser Uhren sollten diese auf jeden Fall in einem vorher durchgeführten Probebetrieb einwandfrei funktioniert haben.Another way to measure HRV offers the pulse measurement of newer Polar watches (Polar) from the M series. The pulse rate is known to correlate with heart rate. The amount of the current Pulses are characterized by various physiological and pathological Factors influenced. The evaluation techniques are analogous to those shown above. There are now various options, the so-called To determine the load pulse. The polar watch M 51/52 offers z. B. a possibility, automatically set the training heart rate after a fitness test. This only allows an approximate assessment the current performance. Planning the hiking week (e.g. the composition of the hiking groups, Tour length Height differences, Rest days) is thus facilitated. Working with the heart rate monitor requires entering some data and setting pulse limits, as well the implementation the fitness test. Before using these watches, they should be on everyone Case in a previously performed Trial operation worked perfectly.
Während die "normalen" Funktionen, wie Eingeben der Ober- und Untergrenze, zur Selektierung des Frequenzbereiches reicht, gibt es auch ein Modell der Fa. Roya mit Interface zu einer späteren Analyse und Auswertung am Bildschirm (Polar Coach, Accurex Plus, Xtrainer Plus).While the "normal" functions, such as entering the upper and lower limit, for selecting the Frequency range is sufficient, there is also a model from Roya Interface for later analysis and evaluation on the screen (Polar Coach, Accurex Plus, Xtrainer Plus).
Die heute zur Pulsfrequenzmessung eingesetzten Sensoren sind meist piezoelektrische Sensoren zur Messung des Carotispulses oder meist optoelektronische Reflexionssensoren zur Messung des Radialispuls und des Fingerpulses. Das Sensorgehäuse besteht z. B. aus Apfelholz und enthält einen optoelektronischen Reflexionssensor, der den photoplethysmographischen Puls auf einer Fläche von ca. 2 mm2 misst.The sensors used today for pulse frequency measurement are mostly piezoelectric sensors for measuring the carotid pulse or mostly optoelectronic reflection sensors for measuring the radial pulse and the finger pulse. The sensor housing consists, for. B. made of apple wood and contains an optoelectronic reflection sensor that measures the photoplethysmographic pulse on an area of about 2 mm 2 .
Mit Hilfe von vergleichenden klassischen EKG – Messungen kann gezeigt werden, daß unter der Berücksichtigung bestimmter messtechnischer Randbedingungen (Störgrößen) aus den Messdaten der Pulssensoren RR-Intervalle bzw. Herzfrequenz, Pulswellenlaufzeit zum Carotis-, Radialis- und Fingerpuls sowie die Pulswellenamplitude von Karotispuls, Radialispuls und Fingerpuls mit guter Genauigkeit gemessen werden können und daß zwischen diesen Daten eine statistisch signifikante physiologische Korrelation existiert.With the help of comparative classic ECG measurements can be shown that under the consideration certain metrological boundary conditions (disturbance variables) from the measurement data of Pulse sensors RR intervals or heart rate, pulse wave transit time for carotid, radial and finger pulse as well as the pulse wave amplitude of carotid pulse, radial pulse and finger pulse with good accuracy can be measured and that between these Data there is a statistically significant physiological correlation.
Zum Beispiel läßt sich die absolute Arrhythmie bei längerer Palpation der Radialis am Unterarm in Form eines unregelmäßigen Rhythmuses der Pulswellen durch ein Fingertasten feststellen. Die Kontraktion des linken Ventrikels und des Pulses ist völlig unregelmäßig. Die Störung beruht auf einem Vorhofflimmern, also auf einer hochfrequenten elektrischen Erregung des Vorhofs.For example, the absolute arrhythmia in the case of prolonged palpation of the radial arm on the forearm can be in the form of an irregular rhythm Detect pulse waves with a finger touch. The contraction of the left ventricle and the pulse is completely irregular. The disturbance is based on atrial fibrillation, i.e. high-frequency electrical excitation of the atrium.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein digitales, elektronisches, softwaregestütztes Diagnoseverfahren unter Nutzung eines Mikrokontrollers und eines im Mikrokontroller-ROMS sowie eines fest programmierten, speziellen Algorithmus zu schaffen, mit dem eine frühe und sichere Diagnose des Vorhofflimmerns möglich ist und ein leichtes mobiles und einfach zu bedienendes Gerät für die Dauerüberwachung von gefährdeten Menschen zur Verfügung zu stellen, dessen Aussagekraft, im angewendeten diagnostischen Bereich, diejenige der elektrokardiographischen Geräte erreicht oder sogar noch übertrifft.The invention is based on the object digital, electronic, software-supported diagnostic procedure at Use of a microcontroller and one in the microcontroller ROMS as well as to create a permanently programmed, special algorithm with an early one and reliable diagnosis of atrial fibrillation is possible and an easy one Mobile and easy-to-use device for continuous monitoring of vulnerable people People available to put its meaningfulness in the applied diagnostic Area that reaches that of electrocardiographic equipment or even surpasses it.
Diese Aufgabe wird einerseits durch die Verfahrensmerkmale des Anspruchs 1 und andererseits durch eine gemäß Anspruch 3 gekennzeichnete Meßvorrichtung gelöst.This task is accomplished on the one hand the process features of claim 1 and on the other hand by a according to claim 3 marked measuring device solved.
Außerdem läßt sich mit dem Verfahren nach Anspruch 2 mit der gleichen Meßvorrichtung eine Aussage über die physiologische Balance und somit über die körperliche Konstitution eines Probanden erhalten.In addition, the method according to claim 2 with the same measuring device a statement about the physiological balance and thus the physical constitution of a person Subjects received.
Bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung handelt es sich nun um eine sehr leichte, batteriebetriebene, nichtinvasive, bioelektronische, mobile, kalibrierbare Herzdiagnostikmesseinrichtung zur elektrophysikalischen Sensierung von Pulswellen mit einer neuartigen elektronischen Sensortechnik und einer neuartigen, sehr zuverlässigen numerischen algorithmusunterstützten Auswertung. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zur sicheren statistischen Unterdrückung von Störvariablen eine vollwertige chronometrische Funktionseinheit und ein Mikrotastenfeld für eine Voreinstellung verschiedener technischer, medizinischer und persönlicher Parameter vorgesehen. Außerdem sind verschiedene optoelektronische und elektroakustische Anzeigeeinheiten zur Vorwarnung und sicheren Diagnostik des hochfrequenten Vorhofflimmerns zu einem möglichst frühen Zeitpunkt der Erkrankung vorgesehen. Drahtlose und drahtgebundene Schnittstellen für verschiedene Standartgeräte ermöglichen eine weitergehende biomedizinische und Diagnostische Auswertung von intern oder extern speicherbaren Daten.In the measuring device according to the invention acts it is now a very light, battery-operated, non-invasive, bioelectronic, mobile, calibratable cardiac diagnostic measuring device for electrophysical sensing of pulse waves with a new type electronic sensor technology and a new, very reliable numerical algorithm-supported Evaluation. In a further embodiment of the invention are safe statistical suppression of disturbance variables a full-fledged chronometric functional unit and a micro-keypad for one Presetting various technical, medical and personal Parameters provided. Moreover are various optoelectronic and electroacoustic display units Advance warning and safe diagnosis of high-frequency atrial fibrillation to one if possible early Date of illness provided. Wireless and wired Interfaces for various standard devices enable a further biomedical and diagnostic evaluation of data that can be stored internally or externally.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt:Based on the drawings, the invention is in following closer explained. It shows:
Durch Palpation der Arteria radialis am Unterarm eines Patienten lässt sich der Rhythmus einer Pulswelle ertasten. Physikalisch gesehen wird hier der Pulsdruck, d.h. die Blutdruckamplitude zwischen dem diastolischen und dem systolischen Druck erfasst. Bei normalem diastolischen Druck von ca. 80 mm Hg beträgt die normale Druckamplitude der Pulswelle ca. 40 mm Hg. Das Herz pumpt das Blut schubweise in einem bestimmten Rhythmus mit einer bestimmten Pulsamplitude durch die Arterien. Man kann nun diesen physiologischen Effekt benutzen um die Pulsfrequenz und die Regelmäßigkeit des Herzschlages (Rhythmus) zu messen. Wie bereits erwähnt, ist die Arrhythmie bei längerer Erfassung durch einen unregelmäßigen Rhythmus der Pulswellen charakterisiert, d. h. die Kontraktion des linken Herzventrikels und somit die zeitliche Folge des Pulses sind unregelmäßig. Die Störung beruht auf einem Vorhofflimmern, also auf einer hochfrequenten elektrischen Erregung des Vorhofs.By palpation of the radial artery on a patient's forearm feel the rhythm of a pulse wave. Physically speaking the pulse pressure, i.e. the blood pressure amplitude between that diastolic and systolic pressure. With normal diastolic Pressure of approx. 80 mm Hg the normal pressure amplitude of the pulse wave approx. 40 mm Hg. The heart pumps the blood in batches at a certain rhythm certain pulse amplitude through the arteries. You can now do this use physiological effect around the pulse rate and regularity of the heartbeat (rhythm). As already mentioned, is the arrhythmia with prolonged Detection by an irregular rhythm characterized the pulse waves, d. H. the contraction of the left ventricle and thus the temporal sequence of the pulse are irregular. The disorder is based on atrial fibrillation, i.e. on a high-frequency electrical Arousal of the atrium.
Vergleichende Messungen haben gezeigt, daß eine sehr
gute Korrelation zwischen den klassischen EKG-Signalen und den Pulswellendrucksignalen
existiert. In
Mathematische Zeitreihenanalysen
und viele Berechnungen haben gezeigt, daß bei der neu entwickelten
graphischen Darstellung die von den Pulsdruckwellen gemäß
Außerdem können die für den virtuellen Scatter-Plot aufbereiteten Daten zusätzlich noch einer Fourier-Analyse (FFT) unterzogen werden, wobei in einer weiteren Auswertung mit Hilfe eines weiteren speziellen Algorithmus die höchste im berechneten Spektrum vorkommende Frequenz fhigh und die niedrigste im berechneten Spektrum vorkommende Frequenz flow ermittelt werden, um daraus den von uns jetzt sog. "cardiophysiologischen Frequenzquotienten" fhigh/flow zu bilden. Mit dem spektralanalytisch gewonnenen "cardiophysiologischen Frequenzquotienten" kann dann durch einen Vergleich mit einem durch viele Vergleichsmessungen an gesunden und erkrankten Menschen gewonnen "normierten" "cardiophysiologischen Frequenzquotienten" eine Aussage über die aktuelle physiologische Balance zwischen Sympathikus und Parasympathikus gewonnen werden, d.h. über die aktuelle körperliche Konstitution. Eine wichtige Information, die für den behandelnden Arzt bei der Einleitung spezieller medizinischer Maßnahmen von Bedeutung ist.In addition, the data prepared for the virtual scatter plot can also be subjected to a Fourier analysis (FFT), with the highest frequency f high occurring in the calculated spectrum and the lowest occurring in the calculated spectrum in a further evaluation using a further special algorithm Frequency f low are determined in order to form what we now call the "cardiophysiological frequency quotient" f high / f low . With the spectrally analytical "cardiophysiological frequency quotient", a comparison with a "normalized""cardiophysiological frequency quotient" obtained from many comparative measurements on healthy and sick people can then provide information about the current physiological balance between sympathetic and parasympathetic, ie about the current physical Constitution. An important piece of information that is important for the attending physician when taking special medical measures.
Die Messeinrichtung soll in Form eines leichten mobilen elektronischen Gerätes gebaut werden, um den Patienten während der Messzeit, insbesondere auch bei Langzeitmessungen, so wenig wie möglich zu belasten. Die Messungen sollen vom Patienten selbständig und richtig ausgeführt werden können. Die Anzeige des Analyseergebnisses soll so einfach erfolgen, daß jeder Patient sofort seinen gesundheitlichen Status erkennen kann und im Gefahrenfalle das nächste Krankenhaus oder einen entsprechenden Facharzt aufsuchen kann.The measuring device should be in shape of a lightweight mobile electronic device to be built to the patient while the measuring time, especially with long-term measurements, so little as possible to charge. The measurements should be done independently and by the patient executed correctly can be. The display of the analysis result should be so simple that everyone Patient can immediately recognize his health status and the next in case of danger Can go to hospital or an appropriate specialist.
Anatomisch gut zugängliche
Meßflächen für die Messung
von arteriellen Pulsdruckwellen, sind, auch bei Fettleibigkeit,
die Arteria karotis, die Arteria femoralis und die Arteria radialis.
Die am besten geeignete Körperstelle
ist die Handgelenkinnenseite (Regio carpalis anterior) mit der gut
zugänglichen tastbaren
Arteria radialis. In
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung läßt sich als bioelektronische Herzdiagnostik-Armbanduhr konstruktiv und funktionell in drei Baugruppen einteilen.The measuring device according to the invention can be constructive and functional as a bioelectronic cardiac diagnostic wristwatch divide into three assemblies.
Die erste Baugruppe umfaßt ein hautfreundliches
elastisch fixierbares und funktionell zweiteiliges Armband
Die zweite Baugruppe ist der Sensorblock
In
In
Die Durchbiegung der Messmembran
In
Ein analoger Elektronikblock
In
Der Elektronikblock
Der digitale Elektronikblock
Um die einwandfreie Funktionstüchtigkeit des
Gerätes
während
der Meßzeit
sicherzustellen, ist in das Uhrgehäuse
Der Elementarsensor
Der externe elektronische Kalibrator
In einem internen Speicher des Kalibrator
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung verfügt über mindestens
eine drahtgebundene mehrpolige elektronische und drahtlose mehrkanalige
infrarottechnische Schnittstelle
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit besteht darin, daß bei routinemäßiger Herzuntersuchung im Rahmen einer allgemeinen Gesundheitsuntersuchung die erfindungsgemäße Meßvorrichtung eingesetzt wird, um die am gesunden Patienten erzeugte typische keulenförmige Punktgeometrie zu speichern, damit sie dann später als Referenzgeometrie in seinem Gerät programmiert und so eine erfolgreiche Früherkennung möglich gemacht werden kann.Another application is that at routine cardiac examination the measuring device according to the invention as part of a general health examination is used to the typical generated on healthy patients lobar Save point geometry so that it can later be used as reference geometry his device programmed, making successful early detection possible can be.
Außerdem kann gleichzeitig bei der Gesundheitsuntersuchung an dem gesunden Patienten sein individueller cardiophysiologischer Frequenzquotient bestimmt werden, um ihn später als gespeicherter cardiophysiologischen Referenzfrequenzquotient in seinem Gerät zur Verfügung zu haben, wenn eine individuelle Diagnose über seine aktuelle körperliche Konstitution und seine psychische Grundstimmung erstellt werden soll.In addition, at the same time the health examination on the healthy patient is more individual cardiophysiological frequency quotient to be determined later than stored cardiophysiological reference frequency quotient in his Device for disposal to have an individual diagnosis about his current physical constitution and his basic psychological mood is to be created.
Im folgenden werden nun verschiedene physikalische und technisch konstruktive Bauformen von Elementarsensoren beschrieben.The following are different physical and technical design of elementary sensors described.
In
Um im Elektronikblock
In
In
Nach dem richtigen Anlegen der Herzdiagnostik-Armbanduhr
In
In
In
In
Eine Mikrotaste
Um die Funktionstüchtigkeit des Gerätes jeweils kurz vor dessen Benutzung prüfen zu können, ist auch eine an sich bekannte Einrichtung zur Anzeige des jeweiligen Ladezustandes der Spannungsquelle vorgesehen, die sich optisch und/oder akustisch wahrnehmbar macht.To ensure the functionality of the device in each case Check shortly before using it to be able to also a known device for displaying the respective Charge state of the voltage source provided, which is optically and / or acoustically perceptible.
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