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Gerät zur Verarbeitung einer großen Anzahl von Elektrokardiogrammen
Die Erfindung befaßt sich mit einem Gerät zur Verarbeitung und Beobachtung einer
großen Anzahl von Elektrokardiogrammen innerhalb einer kurzen Zeit.
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Es ist bekannt, daß auf der Oberfläche der menschlichen Haut Signale
umlaufen, die durch die Ausdehnung und die Zusammenziehung des Herzmuskels hervorgerufen
werden. Diese elektrokardiographischen oder kurz EKG-Signale besitzen Impulsformen,
die mit der Tätigkeit und dem Zustand des Herzmuskels in einer bekannten Beziehung
stehen. Setzt man auf die Haut des Patienten Elektroden auf, so können diese EKG-Signale
festgestellt werden. Durch die Verwendung eines Oszillographen, eines Elektrokardiographen
oder eines ähnlichen Gerätes kann die Porm der EXG-Signale sichtbar gemacht und
durch einen Facharzt beobachtet werden.
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Obwohl auf diese Weise schon viele Herzfehler festgestellt worden
sind, so hat sich herausgestellt, daß das AusbleIben eines gestörten EKG-Signals
noch keineswegs ein Beweis für ein normales und gesundes Herz ist. Yrühformen mancher
Herzfehler rufen ein gestörtes EKG-Signal nicht immer hervor, sondern nur in zufälligen
und unregelinäßigen Abständen, und/oder aber, wenn der Patient bestimmte Tätigkeiten
ausübt. Um also in solehen Fällen eine Aufzeichnung derart gestörter EKG-Signale
zu erhalten, ist es notwendig, die Aufzeichnung von EKG-Signalen
über
längere Beobachtungszeiten hinweg durchzuführen, wahrend der Patient die verschiedensten
Tätigkeiten ausübt. Da es üblich ist, den Patienten direkt mit dem Elektrokardiographen
zu verbinden, ist es außerordentlich schwierig, wenn nicht gar unmöglich, die T4'KG-Aufzeichnungen
über längere Zeitperioden auszudehnen.Diese Schwierigkeit tritt besonders dann auf,
wenn der Patient während der Aufnahmezeit Tätigkeiten ausübt Bei solch langdauernden
Aufzeichnungen ist es außerdem für einen Facharzt praktisch undurchführbar, die
Zeit aufzubringen, die für eine sorgfältige Durchmusterung dieser Aufzeichnungen
benötigt wird. Außerdem ist es außerordentlich schwierig, wenn nicht gar unmöglich,
diese große Menge an Daten von Hand zu durchmustern und alle solche Störungen genau
zu identifizieren, die derart zufällig und unregelmäßig auftreten. Wenn also Elektrokardiographen
für Klinik und Forschung auch ein wertvolles Werkzeug darstellen, so kann man aus
den bisherigen Ausführungen doch entnehmen, daß sie noch nicht in allen Pällen zufriedenstellend
benutzt werden. Das gilt besonders für Routineuntersuchungen zur Aufdeckung von
Krankheiten in frühen Stadien.
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Es ist bekannt, die EXG-Signale auf einem Aufzeichnungsträger, z.B.
einem Magnetband mit einer bestimmten Aufzeichnungsgeschwindigkeit des Trägers aufzuzeichnen
und sie mit einer langsameren Geschwindigkeit des Trägers wiederzugeben, um Trägheitsfehler
des mechanischen Wiedergabesystems zu vermeiden.
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Es ist auch bekannt, aus Spitzen des EKG's Impulse abzuleiten, die
zur Synchronisierung der Zeitablenkung eines Katodeastrahloszillographen benutzt
werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zeitraffung der EKG-Signale
derart zu erreichen, daß eine große Anzahl von Elektrokardiogrammen in kurzer Zeit
verarbeitet und ausgewertet werden können.
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Gemäß der Erfindung ist das Gerät so ausgeführt, daß ein m. einer
sehr viel größeren Geschwindigkeit als das Aufnahmegerät arbeitender Wiedergabeteil
mit zwei in Vorschubrichtung des Aufzeichnungsträgers räumlich so zueinander angeordneten
Wiedergabeköpfen ausgerüstet ist, daß deren Ausgangssignale um einen wesentlichen
Bruchteil der Periodendauer der aus gangssignale zeitlich gegeneinander verschoben
sind, daß in einer Auslösevorrichtung von einem genau definierten Teil der zuerst
erzeugten Ausgangssignale, z.B. von der Vorderflanke der R-Wellen eines Elektrokardiogram,
es Triggersignale -n an sich bekannter Weise für einen Sägezahngenerator der Horizontalablenkung
eines Oszillographen abgeleitet werden, und daß die verzögerten Ausgangssignale
cer Vertikalablenkung des Oszillographen zugeführt werden, so daß sie auf dem Oszillographen
mit Zeitraffung sichtbar sind. Die EKG-Signale werden z.B. von eine leinen, kompakten
Aufzeichnungsgerät aufgenommen, das der Patient bei sich trägt, während er irgendeine
beliebige gewünschte Tätigkeit ausübt. Die EKG-Signals können dann zur anschließenden
Untersuchung auf dem Wiedergabegerät in wasentlich kürzerer Zeit sichtbar gemacht
werden. Wenn die Aufzeichnungen z.B. mit dem natürlichen Zeitmaßstab durcn£eführt
werden, so können sie doch mit einer wesentlich erhöhten Geschwindigkeit wieder
reproduziert werden. Das gestattet nicht nur, die EKG-Signale in einem kleinen Bruchteil
der Aufnahmezeit zu reproduzieren, sondern auch eine oder auch mehrere der EKG's
auf dem Beobachtungsgerät übereinander zu schreiben.
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Gemäß der Erfindung werden ausgewählte Auschnitte aufeinanderfolgender
EKG-Signale übereinander geschrieben. Solange die EKG-Signale alle im wesentlichen
gleich sind, bleibt das Abbid, das auf dem Sichtgerät dargestellt wird, i3 wesentlichen
stationär. Wenn jedoch ein oder auch mehrere abnormale Hersschläge auftroten, so
enthält die Darstellung einen regellosen Anteil, der Ich aus eine plötzliche und
wahrnehmbare Abweichung von der Normalkurve bemerkbar macht. Der Beobachter kann
daher
eine große Anzahl von EKG-Signalen In einer viel kürzeren Zeit als bisher durchmustern
und selbst das Vorhandensein von zufälligen und regellosen Herzschlägen leicht beobachten.
Zusätzlich können Maßnahmen getroffen werden, die die Herztöne hörbar wiedergeben,
die den EKG-Signalen entsprechen. Wenn ein abnormales EKG-Signal auftritt, so ändert
sich der Herzton entsprechend. Auf diese Art und Weise kann der Facharzt jede Abnormalität
gleichzeitig mit dem Auge und mit dem Ohr wahrnehmen.
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Wenn es auch bisher möglich war, die mittlere Impulszahl pro Minute
über einen ausgedehnten Zeitraum festzustellen, die sich aus der aperiodischen oder
statistischen Natur der Pulsschläge ergibt, so war es doch außerordentlich schwierig,
wenn nicht gar unmöglich, den momentanen Abstand zwischen zwei Pulsschlägen oder
die Schwankungen in den Pulsschlägen festsustellen. Es können daher gemäß einer
Ausgestaltung der Brfindung maßnahmen getroffen sein, durch die der zeitliche Abstand
zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen festgestellt werden kann und durch die
eine Sichtanzeige dieser Zeitabstände hervorgerufen wird. Diese Sichtanzeige stellt
eine kontinuierliche Anzeige der momentanen Pulszahl pro Minute sowie der Schwankungen
im Pulzrythmus dar.
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Im folgenden soll die Erfindung an Hand eines Beispieles in Verbindung
mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.
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Fig. 1 ist ein Blockschaltbild des Aufnahmeteils eines Elektrokardiographen,
der eine Ausführungsform der Erfindung ist.
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Fig. 2 ist ein blockschaltbild eines Wiedergabeteiles eines t.lektrokardiographen,
der eine weitere Ausführungsform der Erfindung verkörpert.
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Fig. 3 zeigt eine Sichtdarstellung, die von einer Abschnitt des Wiedergabeteils
aus Fig. 2 hervorgerufen worden ist.
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Fig. 4 ist eine Sichtdarstellung, die von dem anderen Abschnitt des
Wiedergabeteiles aus Fig. 2 hervorgerufen worden ist.
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Nun soll im einzelnen auf die Zeichnungen Bezug genommen werden.
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Die Erfindung ist in einem Elektrokardiographen verkörpert, ler EKG-Signale
aufnimmt und sie für eine Eeobachtung wieder darstellt. Im vorliegenden BeispIel
enthält dieser Apparat einen Aufzeichnungsteil 12 (Fig. 1), der EKG-Signale empfängt
und aufzeichnet sowie einen Wiedergabeteil (Fig. 2), der die aufgezeichneten EKG-Signale
wiedergibt und eine sichtbare und hörbare Wiedergabe der EKG-Signale hervorruft.
Der Aufnahmeteil 12 des Elektrokardiographen, der in der Pig. 4 gezeigt ist, ist
mit Vorzug ein übliches Bandgerät, das Signale auf einem Magnettonband 16 aufzeichnet,
Es ist allerdings g2nstig, wenn das Bandgerät eine in sich abgeschlossene Einheit
is-t und seine eigene Stromversorgung besitzt, so daß es über ausgedehnte Zeiträume
betrieben werden kann. Außerdem ist es günstig, für diesen Zweck ein miniaturisiertes
Bandgerät zu verwenden, das ausreichend k'ein st, um von einem Patienten mit sich
geführt zu werden, ohne daß der Patient in seinen Tätigkeiten behindert wird. Dadurch
ist es möglich, daß der Patient zahlreiche verschIedene Tätigkeiten ausüben kann,
während sein EKG auf das sr. und 6 aufgezeichnet wird. SD können beispielsweise
EKG-Signale eines Patienten aufgezeichnet werden, wahrend er in seinem norrnalen
Alltag lebt. Es kennen aber auch auf Wunsch solche EKG-Signale aufgezeichnet werden,
die entstchen, wenn der Patient bestimmte, vorgeschriebene Übungen durchführt, die
so ausgesucht sind, daß sie vorbestimmte Eigenschaften des Herzens offenbaren.
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Der Eingang des Aufnahmeteils 12 weist einen Verstärker 18 auf, der
wie üblich zum Empfang von EKG-Signalen aufgebaut sein kann, und der die EKG-Signale
auf einen günstigeren Pegel anhebt. Der Eingang 20 des Verstärker3 t8 kann mit einer
oder auch mehreren elektrischen Leitungen ausgestattet seIn, die die Verbindung
mit einer oder auch mit menreren Elektroden herstellen, die an dem Patienten befestigt
sind. Die Elektroden können an einer beliebigen geeigneten Stelle auf der Haut des
Patienten verteilt sein, wie beispielsweise in der sog. unipolaren Stellung.
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Obwohl die verschiedenen Eigenschaften eines EKG-Signales, die auf
die vorstehende Weise gewonnen worden sind, sich innerhalb eines weiten Bereichs
ändern können, läßt sich doch als allgemeine Regel angeben, daß das EKG-Signal einer
normalen und gesunden Person eine Wellenform aufweist, in der aufeinanderfolgend
eine P-Welle, ein QRS-Komplex und eine T-Welle in Erscheinung tritt, die von dem
QRS-Komplex durch ein ST-Segment getrennt st. Wenn auch in einem normalen EKG-Signal
noch mehrere zusätzliche Wellenanteile vorhanden sind, so soll die Beschreibung
aus Gründen der Einfachheit doch auf die obengenannten Wellenabschnitte beschränkt
werden, da die anderen Wellen nur einen kleinen oder garkeinen Einfluß auf die Arbeitswoise
der Erfindung haben.
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Die P-Welle ist normalerweise ein kleiner positiver Impuls, der den
Anfang des Herzschlags auslost. Kurz hinter der P-Welle tritt ein ruhender oder
isoelektrischer Wellenanteil auf, der eine gleichförmige Amplitude besitzt und der
die P-Welle von dem QRS-Komplex trennt. Der QRS-Komplex fällt im wesentlichen mit
der tatsächlichen Ausdehnung und Zusammenziehung des Herzmuskels zusammen, der die
Pumpwirkung des Herzens hervorruft. Dieser Komplex beginnt und endet mit der sog.
Q- und S-Welle. Diese Wellen sind i:n allgemeinen verhältnismäßig kleine negative
Impulse. Diese Impuls sind voneinander
durch die dazwischenliegende
R-Welle getrennt, die der am meisten ins Auge fallende Anteil des EKG-Signales ist.
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Die R-Welie erscheint als eine positive Spitze von kurzer Dauer, die
eine steile Vorder-und. Hinterflanke besitzt. Die Zeitdauer der R-Welle -beträgt
in der Regel etwa 0,03 bis 0,04 Sekunden.
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Auf den QRS-Komplex folgt normalerweise eine T-Welle, die von der
S-Welle durch das sog. St-Segment getrennt ist. Die T-Welle stellt das Ende des
Herzschlages ca und wird üblicherweise von einem ruhenden Signal gefolgt. Diese
ruhende Bedingung bleibt so lange anliegen, bis das nächste EKG-Signal auftritt,
das sich durch den Anfang der vorhergehenden P-Welle bemerkbar macht.
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Wie bereits erwähnt, kann der Eingang 20 des Verstärkers 18 durch
eine oder auch mehrere Leitungen direkt mit den kafnahmeelektroden verbunden sein.
Man Wenn den Eingang des Verstärkers aber auch dadurch indirekt mit oe Elektroden
verbinden, daß man eine arahtlose Anlage verwendet. Dann wird ein Radioser. der,
den cer Patient trägt, ist den Elektroden verbunden, um ein Signal ausrsrahlen,
In dem das EKG-Signal vorhanden ist. Dieses ausgestrahlte Signal wird dann von einem
Radioempfänger aufgefangen und dem Eingang 20 des Verstärkers 18 zugeführt.
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Der Verstärker 18 kann wie üblich ausgelegt sein, sofern er über eine
hinreichend große Bandbreite eine konstante Verstärkung besitzt, um alle Komponenten
des EKG-Signals ohne wahrnehmbare Verzerrungen zu verstärken. Das Signal am Ausgang
22 des Verstärkers 18 stellt auf diese Weise eine getreue Wiedergabe des EKG-Signales
mit verstärkten Amplituden dar.
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Der Ausgang 22 des Verstärkers 18 kann mit einem der Eingänge 24 einer
Mischstufe 26 vorbunden werden. Die Mischstufe 26
kann irgendeine
der üblichen Mischstufen sein, wie sie in normalen 3andaufnahmegeräten Verwendung
finden. Die Mischstufe 26 mischt das EKG-Signal am Eingang 24 mit dem Signal an
einem zweiten Eingang 28, der mit einem HF-Oszillator 30 verbunden ist. Dieser Oszillator
kann einer der üblichen Oszillatoren sein, die in normalen Tonbandgeräten verwendet
werden. Man kann also sehen, daß das Signal am Ausgang 32 der Mischstufe 20 ein
EKG-Signal ist, das sich direkt auf das Magnetband 16 aufzeichnen läßt.
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Der Ausgang 32 ist elektrisch mit zwei Aufzeichnungsköpfen 34 und
36 verbunden. Diese Köpfe 34 und 36 sind einander gleich und sind elektrisch hintereinander
geschaltet, so daß sie von Identischen Signalströmen durchflossen werden. Die beiden
Köpfe schreiben die Signale in zwei getrennten Spuren auf dem Land 16 ein.
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Das Magnetband 16 läuft von einer Vorratsspule 38 über die Köpfe einer
Aufwickelspule 40 zu, so aaß der Teil zwischen den beiden Spulen an den Köpfen 34
und 56 angeordnet werden kann.
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Ein Motor 42 treibt auf bekannte Weise das Band an. Es ist günstig,
wenn d dieser Antrieb über eine Bandantriebsachse erfolgt. Um eine konstante Bandgeschwindigkeit
zu erreichen, kann der Motor ein Synchronmotor sein, der von einem Oszillator 44
mit konstanter Frequenz gesteuert wird.
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U : die Aufnahmen großer Mengen von EKG-Signalen über einen ausgedehnten
Zeitraum zu ermöglichen und die anschließende Wiedergabe der iEG-S*gnale mit erhöhter
Geschwindigkeit zu erleichtern, ist es wünschenswert, die Bandgeschwindigkeit während
der Aufnahme niedrig zu wählen. So genügt beispielsweise eine Bandgeschwindigkeit
von etwa 19 cm/min, um die SKS-Signale über einen ausgedehnten Zeitraum auf einer
kurzen Bandlänge naturgetreu aufzuzeichnen. Die Bandgeschwindigkeit kann aber auf
Wunsch auch schneller oder langsamer sein. Die beiden Köpfe 34 und 36 sind längs
des Bandes gegeneinander versetzt,
so daß die Aufzeichnungen auf
den beiden Spuren gegeneinander um einen Betrag verschoben sind, der dem abstand
zwischen den beiden Köpfen entspricht. Das können beispielsweise 3,5 bis 4 cm sein.
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Es ist günstig, wenn der Wiedergabeteil 14 des Elektrokardiographen
10 und der Aufnahmeteil 72 getrennte Einheiten sind.
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Der Wiedergabeteil 14 kann größer und schwerer ausgeführt scin, so
daß er sich in einer Arztpraxis oder in einem Laboratorium verwenden läßt. Der Wiedergabeteil
14 weist ein übliches Bandlaufwerk 40 mit einer Vorratsspule 42 und einer Aufnehmerspule
44 auf. Das Band 16 erstreckt sich zwischen diesen beiden Spulen und wird von einem
Motor 46 angetrieben. Der Motor kann so eingerichtet werden, daß er zur WiederCrabe
das Band mit der gleichen Geschwindigkeit wie bei der Aufnahme (also beispiels weise
19 cm/min) oder mit einer höheren Geschwindigkeit antreibt. Es ist günstig, wenn
man für die höhere Bandgeschwindigkeit eine genormte Bandgeschwindigkeit wic beispielsweise
19 cm/sec wählt, weil man dann ein Laufwerk 40 und einen Bandtransportmechanismus
von üblichem Aufbau verwcnden kann. Wenn die Aufnahme mit einer Bandgeschwindigkeit
von 19 cm/min und die Wiedergebe mit einer Bandgeschwindigkeit vor, 19 cm/sec crfolgt,
so verhalten sich die beiden Geschwindigkeiten wie 60 : 1. Das heißt 60 Minuten
oder eine Stunde Aufnahmezeit lassen sich während einer Wiedergabezeit von einer
Minute darstellen. Eine Aufnahme, de über 24 Stunden oder einen Tag durchgeführt
wurde, läßt sich dann innerhalb von 24 Minuten reproduzieren. Dadurch ist es praktisch
möglich, große Mengen von aufgenommenen EKG-Signalen in einer verhältnismäßig kurzen
Zeit zu durchmustern. Es können natürlich auch andere Geschwindigkeitsverhältnisse
verwendet werden. Die niedrige Wiedergabogeschwindigkeit ist dafür gedacht, eine
Wellenform im einzelnen zu untersuchen. Um die beiden Spuren auf dem Band 1o abzutasten,
sind zwei Wiedergabcköpfe 48 und 50 vorgeschon. Der eine Kopf 48 wirkt als Auslösekopf
und ist an einen Auslösezwoig 52 angekoppelt, der die Ilorizontalablenkung eines
Katodenstrahloszillographen
54 anstößt. Der anderc Kopf 50 wird
als Signalkopf verwendet. Er ist an den Zweig 56 für die Vertikalablenkung verbunden
una stößt die Schaltkreise für die Vertikalablenkung des Elektronenstrahls im Oszillographen
54 an.
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Die Köpfe 48 und 50 sind längs des Bandes versetzt, so daß das in
der einen Spur aufgezeichnete EKG-Signal durch den ersten Kopf 48 um ein vorbestimmtes
Zeitintervall früher als durch den zweiten Kopf 50 hindurchläuft. Einer oder auch
beide der Köpfe können längs des Bandes 16 Justierbar angeordnet sein, so daß sich
die Größe der zeitlichen Signalverzögerung zwischen den Köpfen einstellen läßt.
Es ist klar, daß die beiden versetzten Köpfe 48 und 50 ihre Signale von einer einzigen
Aufnahmespur des Magnetbandes abnehmen können.
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Der Signalkopf 50 ist mit dem Zweig 56 für dle Vertikalablenkung mittels
eines Polarität3umkeLlrschalters 58 verbunden.
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Das Ausgangssignal dieses Schalters wird einem Signalvorverstärker
60 zugeführt, der wie üblich aufgebaut sein kann. Da die Signale, die von dem Kopf
50 wiedergegeben werden, eine Funktion der magnetischen Aufzeichnungen sind, die
an dem Kopf 50 vorbeilaufen, sind die Signale, die dem Vorvorstärker 60 zugeführt
werden und durch ihn hindurchlaufen, Ableitungen der ursprünglichen SKG-Signale.
Demzufolge muß der Ausgang des Verstärkers 60 mit einem Ausgleichsverstärker 62
verbunden werden. Abgesehen davon, daß der Verstärker 62 das Signal zusätzlich verstärkt,
muß er Ausgleichs-oder Integrierglieder enthalten, die aus dem Signal die ursprüngliche
Form des EKG-Signals wieder herstellen.
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Auf Wunsch läßt sich auch ein nichtkompensierter Verstärker 68 vorsehen,
der eine gleiche Signalamplitude wie der Verstärker 62 liefert. Das Signal des Verstärkers
68 stellt dann das Differontial des ursprünglichen Signales. in Wählschalter 66
ormöglicht es, den Ausgang entweder des einen oder des nnrcn Verstärkers einem Audiovorstärker
71 und einem Differenzverstarker 74 zuzuführen.
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Der Audioverstärker 71 betreibt einen Lautsprecher 72, der hörbare
Signale abgibt, die je nach der Stellung des Schalters 66 den EKG-Signal oder seiner
Ableitung entsprechen.
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Wenn die Wiedergabeges chwlnd igke i d ie Aufnahme egeschwind igkeit
ur:i das Sechzigfache übertrifft, so liegt die Grundfroquenz des liörsignales etwa
zwischen 60 Hz und 150 Iiz, da die ursprüngliche Pulszahl bei etwa 60 bis 150 Herzschlägen
pro Minute lag. Das Hörsignal erscheint dann als ein nioderfroquenter, dumpfer Ton.
Wenn die nachfolgenden EKG-Signale alle gleich sind um in regelmäßigen Abständen
aufeinanderfolgen, wird dieser dumpfe Ton entsprechend gleichmäßig anhalten. Wenn
aber in dem EKG-Signal Irgendwelche Unregelmäßigkeiten auftreten, wird sich in dem
Hörsignal eine entsprechende Voränderung bemerkbar machen. Dadurch kann der Arzt
sehr schnell feststellen, daß eine Änderung aufgetreten is.
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Der zweite Eingang des Differenzverstärkers 74 ist mit einer veränderlichen
Vergleichsspannungsquelle 76 versehen, cle es ermöglicht, den Gleichspannungspegel
des Ausgangssignales zu ändern.
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Der Ausgang des Verstärkers 74 wird an die vertikale Ablenku ci tu
n 7t d e 0'> i otrap en 4 ;r,e L'Lfl. der zweite oder der Auslösekopf 48 ist
über einen Polaritätsumkehrschalter 60 mit dem Horizontalzweig verbunden.
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Das Signal ces Schalters 80 wird einem Auslösevorverstärker 82 zugeführt.
Es Isi; günstig, wenn dieser Auslöseverstärker cinerlei Ausgleichsglieder enthält,
die das Signal irgendwie ausgleichen oder aufintegrieren, so daß das Signal am Ausgang
teil des Verstärker 82 ein Differential des EKG-Signales ist, das ursprünglich auf
dem Magnetband lu aufgezeichnet war.
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Bei "A" (Fig. 2) ist das Signal am Ausgang 84 gezeigt. Wenn der Schalter
80 so geschaltet ist, daß er dem Verstärker 82 ein positives Signal zuführt (das
ist die Normalstellung), so enthält das differenzierte Signal einen hohen positiven
Impuls, cer der steil ansteigenden Vorderkante der R-Welle entspricht. Unmittelbar
darauf folgt ein hoher negativer Impuls, der von der steil abfallenden Rückflanke
der R-Welle herrührt.
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Dieser negative Impuls fällt mit dem Ende der R-Welle und mit dem
Anfang der S-Welle zeitlich zusamment.
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Auf Wunsch kann ein Eichschalter 83 mit dem Eingang des Verstärkers
82 verbunden werden, der den Verstärker mit einer Froquenz von 60 J1z versorgt.
Wenn der Wiedergabeteil 14 sechzigmal schneller als der Aufnahmeteil arbeitet, Eo
entspricht das 60-Hz-Eichsignal einer Puls zahl von 60 Schlägen pro Minute und stellt
dadurch ein bekanntes Vergleichsmaß dar, das zur Überprüfung des Elektrokardiographen
verwendet werden kann.
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Das Signal arn Ausgang 84 des Verstärkers 82 wird einer Klipperschaltung
86 zugeführt. Diese Schaltung schneidet alle negativen Teile des Signales ab. Das
Signal am Ausgang 88 besteht daher nur noch aus einem positiven Impuls, wie er bei
"B" gezigt ist. Wenn sich also der Schalter 80 in der gezeigten Stellung befindet,
so stellt das Signal "B" am Ausgang 88 der Klippersvule 86 einen positiven Impuls
dar, der dem Beginn der R-Welle entspricht. Auf Wunsch kann man auch den Schalter
80 in seine andere Stellung bringen, in der er das Signal am Ausgang 84 ces Auslösverstärkers
82 umkehrt. Wenn dann das Signal "B" der Klipperschaltung 86 wieder ein positiver
Impuls ist, 50 fällt er zeitlich mit cer Beendigung der R-Welle und mit den B6ginn
der S-Welle zusammen, Der Ausgang 88 cier Klipperstufe 6 wird einem Univibrator
90 zugeführt. Der Univibrator 90 kann einen verancerlichen Kondensator 92 aufweisen,
der dazu dient, die Zeitkonstante des Univibrators 90 Innerhalb eines vorbestimmten
Bereiches zu
ändern. Das Ausgangssignal "C" des Univibrators 90
ist eine positive Rechteckwelle, deren Dauer durch die Cins-lellung des Kondensators
92 bestimmt ist.
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Dic Rechteckwelle "C" wird mit einem Di Differenzierglied 94 differenziert.
Dabei entsteht ein positiver und cin negativer Impuls, der dem Anfang und'dem Ende
der Rochtockwelle entspricht. Der positive Impuls wird jedoch goklippt oder andrweitig
unterdrückt, so daß nur noch der negative Impuls "D" übrig bleibt. Der Impuls "D"
ist gegenüber der positiven Teil des differenzierten Signales "A" um einen Zeitraum
verzögert, der der Breite der Rechteckwelle "C" entspricht.
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Der negative Impuls "D" stößt einen Sägezahngenerator 96 an, dessen
Spannung am Ausgang 98 zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen "D" zeitlich linear
ansteigt. Auf diese Weise ist die Amplitude eines jeden Sägezahnes am Ausgang 98
proportional dem zeitlichen Abstand zwischen zwei AusLöseimpulsen"D", die dem Generator
zugeführt werden.
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Woiterhin ist ein zwoitcr, freilaufender Sägezahngenerator 10. vorgesehen.
Die Lünl:o der Sägezahnimpulse, die von dom Generator 102 erzeugt werden, ist konstant.
Es ist gdntig, die Sä-E;ezahnimpulslänGe mehrere Male größer als den tatsächlichen
Zeitabstand zwischen zwei EKG-Signalen zu machen, die an dem Patienten abgenommen
werden. Die Sägezahnimpulsdauer kann also beispielsweise etwa zweieinhalb Sekunden
betragen.
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Über einen Wählschalter 100 kann der Ausgang eines jeden der beiden
Sägezahngeneratoren einem Difforenzverstärker 104 zugeführt werden, der mit einer
einstellbaren Vergleichsvorspannungoquelle 106 vorschen ist. Dadurch läßt Ich wieder
das erforderliche Gleichspannungspotontial einstellen.
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Der Sägezahnausgang des Differenzverstärkers 104 wird an das Horizontalablenksystem
des Katodonstrahloszillographen 54 angelegt.
Dadurch ird der Elektronenstrahl
des Oszillographen über den Oszillographenschirm mit gleichmäßiger Geschwindigkeit
abgelenkt. Da der Generator 96 von der hinteren Kante des Recnhteckimpulses angestoßen
wird, ist der Anfang ksr iiorizontalen Ablenkung je nach der Stellung des Schalters
80 entweder mit dem Beginn der R-llelle oder mit dem Beginn der S-Welle synchronisiert.
Der Anfang der Horizontalablenkung ist gegenüber dem Anfang der R-Welle oder der
S-Welle nur um die Länge des Impulses "C" des Univibrators 90 verzögert. Dcmzufolge
ist der Beginn der Horizontalablenkung auf einen bestimmten Teil des Signales des
Wiedergabekopfes 50 abgestimmt, selbst wenn das Signal aperiodisch ist und nur zufällig
auftritt.
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Auf Wunsch kann ein zusätzlicher zweiter Oszillograph 108 vorgesehen
sein, der eine langsam laufende, horizontale Zeitablenkung besitzt. Die Schaltkreise
für die Horizontalablenkung können mit dem Ausgangssignal des freilaufenden Sägezahngenerators
102 verbunden sein. Dadurch werden für eine vollständige Strahlablenkung zwei bis
drei Sekunden notwendig Während dieser Zeit können hundert oder noch mehr EKG-Signale
wiedergegeben werden.
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Die Schaltkreise für die Vertikalabienkung sind mit dem Ausgang des
Differenzverstärkers 104 verbunden ; Es sei daran einnert, daß das Ausgangssignal
des Verstärkers 104 ein Sägezahn ist, dessen Amplitude dem Zeitabstand zwischen
zwei SKG-Signalen proportional ist.
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Als Ergebnis dieser Maßnahmen besteht die auf dem Sicht schirm des
Oszillographen dargestellte Verteilung aus einer Vielzahl von vertikalen Linien,
dio der Darstollung in der }ig. 4 ähnlioh sind. Es ist günstig, wenn der Oszillograph
mit einem Leuchtschirm lantr>er Nachlouchtdauer ausgerüstet juL, so daß eine
große Anzahl von Linien gleichzeitig auf dem Schirm vorbleiben. Die IIöhe einer
jeden Linie entspricht dem momentanen
Abstand zwischen zwei Pulsschlägen.
Die Gleichförmigkeit der oberen Kante dieser Verteilung zeigt an Rhythmus der Pulsschläge
an.
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Wenn nun unter den gewünschten Verhältnissen eine ausreichende Menge
von EKG-signalen aufgenommen worden: sind, so wird die aufnahmeeinheit 12 von dem
Patienten abgenommen und die Spule, die das Magnetband 16 mit den Aufzeichnungen
trägt, in con Wiedergabeteil 14 eingesetzt. Wenn nun das Band 16 an den Köpfen 48
und 50 vorbeilLuft, so wird das G-Sigrnal auf der Führungsspur zuerst an dem Auslösekopf
48 vorbeilaufen. Das Signal des Auslösekopfes 48 wird von dem Auslösevorverstärker
82 verstärkt und stößt die Horizontalablenkung des Oszillographen 54 an. Zur Gleichen
Zeit, zu der er Elektronenstrahl horizontal über den Bildschirm des Oszillographen
abgelenkt wird, führt der Signalkopf 50 Signale dem Zweig 56 für die Vertikalablenkung
zu. DIese Signale werden In den Verstärkern 60 und 62 verstärkt und in eine Form
ungesetzt, die dcm ursprünglichen EKG-Signal im wesentlichen gleicht. Wenn man annimmt,
daß der Wählschalter 66 die Stellung einnimmt, In der er gezeigt ist, so leitet
der Differenzverstärker 74 EKG-Signale dem 03zillographen 54 zu und bewirkt eine
Vertikalablenkung des Elektrononstrahles. Das Zusammenwirken der vertikalen und
der riorizontalen Strahlablonkung sorgt dafür, daß als Spur oder das Oszillogramm
auf dem Deuchtschirm des Oszillographen der ursprünglichen Form des EKG-Signales
entspricht. Durch eine go eignete Justierung des Kondensators @2 läßt es sich erreichen,
daß die Horizontalablenkung kurz vor dem Anfang eines jeden EKG-Signales beginnt.
Alle Wellenformen sind aufeinander synchronisiert, obwohl Gi Signale aperiodisch
sind und zufällig auftreten. Wie sich aus der dargestellten Verteilung entnehmen
läßt, die in Fig. 3 gezeigt ist, wird jedes EKG-Signal über das vorangehende EKG-Signal
geschrieben. Da die EKG-Signale mit einer Geschwindigkeit erzeugt werden, die mindestens
oel 60 Signalen pro Sekunde liegt, erscheinen die Signale aufgrund der Nachleucht@auer
des Oszillographenschirmes in der Sicht des Beobachters als eine etwas breitlaufende,
aber gut
begrenzte Verteilung, die >i allgemeinen Eigenschaften
der Wellenform des EEG-Signales wledergibt. Wenn allerdings einige zufällige oder
unregelmäßige EKG-Signale auftreten, die eine andere Wellenform wie die übrigen
EKG-Signale aufweisen, so werden sie eine entsprechende Veränderung in der dargestellten
Sicht verteilung hervorrufen. Gleichzeitig erzeugen sie eine Änderung im Iförsignal
aus dem Lautsprecher 72.
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Im besonderen sei angenommen, daß fast alle EKG-Signale normal sind.
Dann rufen sie eine breite Verteilung hervor, wie sie in der Fig. 3 als Verteilung
110 gezeigt Ist. Wenn nun ein ektopischer oder ein verlagerter Herzschlag und/oder
eine Unterdrückung des ST-Segmenten auftritt, so wird der Elektronenstrahl außerhalb
der Normalverteilung abgelenkt, so daß er eine individuelle Spur 112 hervorruft.
Wenn das Nachleuchten dieser individuellen Spur 112 auch zu kurz sein kann, um diese
Spur in allen Einzelheiten zu studieren, so kann der Beobachter doch unmittelbar
das Vorhandensein einer solchen individuellen Spur und angenähert den Zeitpunkt
ihres Auftretens bemerken. Auf Wunsch kann der entsprechende Bandteil 16 mit der
ursprünglichen Aufnahmegeschwindigkeit, nämlich mit 19 cm/min zurückgespielt und
der Schalter 100 so eingestellt werden, daß der Ausgang des frellaufenden Sägezahngenerators
102 die Horizontalablenkung durchführt. Da nun die EKG-Signale mit ihrer ursprünglichen
Geschwindigkeit wiedergegeben werden und da eine Horizontalablenkung mehrere, beispielsweise
zweieinhalb Sekunden benötigt, werden auf dem Oszlllogr&phenschirm mehrere SKG-Signale
dargestellt. Zusätzlich entstehen sie mit ausreichend niedriger Geschwindigkeit,
um jede einzelne Signalform genau untersuchen zu können. Auf diese Weise kann jedes
abnormale EKG-Signal geortet und identifiziert werden. Auf Wunsch kann man auch
die abnormalen EKG-Signale bleibend - beispielsweise photographisch aufzeichnen,
während das oder die Signale als Schirmbild vorhanden sind.
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Wenn der Wiedergabeteil mit einer Bandgeschwindigkeit von 19 cm/sec.
arbeitet, erzeugt der Oszillograph 108 eine Sichtverteilung, wie sie in der Fig.
4 gezeigt ist. Diese Sichtverteilung weist eine große Zahl von im wesentlichen senkrechten
Linien auf, deren Länge jeweils der Maximalamplitude des Sägezahnimpulses aus dem
Generator 96 entspricht. Da diese Maximalamplitude von dem zeit lot hen Abstand
zwischen zwei lIerzschlägen abhängt, sind diese Linien eine Punktion der rnomentanen
Pulsgeschwindigkeit. Wenn die Pulsgeschwindigkeit gleichförmig, regulär und schnell
ist, hat die Verteilung etwa das Aussehen des Abschnitts 114. Nimmt die Pulsgeschwindigkeit
ab, werden diese Linien länger, wie beispielsweise im Abschnitt 116. Wenn das Herz
nun einen Herzschlag lang aussetzt, entsteht eine auffällige lange Linie, wie beispielsweise
bei"118".
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Tritt ein Doppelschlag auf, so entsteht eine gleichermaßen auffällige
kurze Linie 120.
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Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung entnehmen läßt, ist für
einen Elektrokardiographen Sorge getragen worden, der die Ansammlung großer Mengen
von EKG-Signalen unter praktisch beliebigen Arbeitsverhältnissen gestattet und der
außerdem die Beobachtung und die genaue Untersuchung aller angesammelten EKG-Signale
erlaubt. Obwohl nur eine einzige Ausführungsform der Erfindung offenbart und beschrieben
ist, ist es klar, daß der Durchschnittsfachmann zahlreiche Anderungen und Abwandlungen
durchführen kann.