DE1922555A1

DE1922555A1 - UEberwachungssystem

Info

Publication number: DE1922555A1
Application number: DE19691922555
Authority: DE
Inventors: Montgomery Robert E; Giesler Victor H; Abbenante Thomas J; Weiss Gerhard T
Original assignee: Corometrics Medical Systems Inc
Current assignee: Corometrics Medical Systems Inc
Priority date: 1968-05-03
Filing date: 1969-05-02
Publication date: 1969-11-20
Also published as: JPS5235952B1; FR2007749A1; US3599628A; GB1267680A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE θ MÜNCHEN 2. HILBLESTRASSE 2O

Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, 3 München 2, HilbleilraSe 20

unser Zeichen Datum

VIl/Gd 18 327

2. Mai 1969

Anwaltsakten-Nr» 18 327

Corometrics Medioal Systems, Inc., liorth Haven, Connecticut / USA*

Überwachungssystem.

B©i Frauen in den Wehen wurden die fetale Herzfrequenz und insbesondere Abweichungen von einem normalen klinischen Boreich von 120 - 160 Schlägen pro Min. als Anzeige für eine fetale Komplikation betrachtet«, Die Kriterien für die fetale Komplikation wurden jedoch nicht klar definiert,

- 2■ -

09047/0628

St {Ml!} ⁰S 16 SO 81 Tetesroaimai PA?iNIS5/äJ£ MOnc&ea Sgn&t Bsyertsrfi» V«r»lnsbon!! Μ0η*·η 453180 PochdnAi MOnds·« «S3 43

BAD

sodass häufig paradoxe klinische Situationen auftreten. Eine fetale Komplikation während der Wehen ist gewöhnlich von akuter Art und direkt mit den durch Gebärmutterkontraktionen auf den Fetus übertragenen wiederkehrenden Belastungen verbunden, oder ist ein Ergebnis des Abfirtiokens der Nabelschnur. Studien von Dr. Edward H₀ Hon von der Entbindungs- und Gynäkologieabteilung der "Yale university School of Medicine¹¹ zeigten, dass die Haupt Schwierigkeiten bei einer klaren Definition der. fetalen Komplikation im Fehlen von genauen Bezugspunkten liegen, gegenüber welchen Abweichungen der fetalen Herzfrequenz untersucht werden können. Eine genaue Definition der fetalen Komplikation ist für eine optimale Behandlung des Fetus während der Wehen unbedingt erforderlich ₉ und bei ihrem Fehlen müssen die Patientinnen klinisch behandelt werden_o

Die Hauptwirkung einer kontinuierlichen Überwachung der fetalen Herzfrequenz von in den Wehen liegenden Patientinnen lag in der Herabsetzung der operativen Eingriffe während der Wehen und ia si'nem niedrigeren Prozentsatz von geschädigton Babies. In des· Praxis wird alles versucht, ism ein abnormales fetales Hersfreque&zblid in ein nozmales zu verwandeln. Wenn das fetale Herzfrequens^ild normal ist, so 1st das neugeborene für alle praktischen Zwecke in

gutem Zustan^geboren.

909847/0628

BAD ORIGINAL

Dr. Edward H. Hon hat gezeigt, dass die Diagnose der fetalen Komplikation durch Überwachung der Gebärmutterkontraktionen während der Wehen zusammen mit dem diesen Kontraktionen unmittelbar folgenden fetalen Herzfrequenzbild erleichtert werden kann. Die grosse Bedeutung besitzenden fetalen Herzfrequenzbeschleunigungs- und -verlangsamungsbilder sind eng mit Gebärmutterkontraktionen verbunden und sind deshalb quasiperiodisch. Vorübergehende fetale Herzfrequenzänderungen werden von vorübergehenden fetalen Herzfrequenz-Grundlinienänderungen durch die Adjektive "früh", "spät" oder "veränderlich" unterschieden, welche die Beziehung zwischen dem Beginn eines spezifischen fetalen Herzfrequenzverlangsamunsbildes und der Kontraktionsphase der zugehörigen Gebärmutterkontraktion beschreiben. Während der Wehen überträgt jede Gebärmutterkontraktion Druck direkt auf den Inhalt der Gebärmutter und kann sowohl den BluEfluss der intervillösen Räume ändern als auch zu einem Abdrucken der Kabelsetisur führen. Bei allen Wehen müssen zwar die beiden ersten Wirkungen der Gebärmutterkontraktionen in einigem Ausmass vorhanden sein, aber nicht notwendigerweise die dritte. Da während vieler Gebärmutterkontraktionen keine periodischen Änderungen der fetalen Herzfrequenz vorhanden sind, muss ein bestimmter Schwellenwert vorhanden sein. Einen solchen bildet deshalb das normale fetale Herzfrequenzbild„ für den Fall, dass

- 4" 909847/0628

BAD ORIGINAL

nur Irregularitäten vorhanden sind.

Die quasiperiodischen Verlanggamungsbilder sind klar definiert und besitzen besondere Wellenformen, deren"^rlangsamungsbeginn jeweils in einer bestimmten zeitlichen Beziehung zum Beginn der zugehörigen Kontraktion steht. Die Form der Wellenform der fetalen Herzfrequenz-Ver-

langsamungsbilder und die Beziehung zwischen ihr und der zugehörigen intrauterinen Druckkurve werden stark bewertet. Jedes fetale Herzfrequenzbild stellt auf viele Weise eine durch einen wiederholten mechanischen Reiz hervorgerufene Antwort dar, wobei der Reiz auf den Fetus durch wiederkehrende Gebärmutterkontraktionen ausgeübt wird.

Die Erfindung schafft eine neuartige und verbesserte Vorrichtung zur ständigen Überwachung der fetalen Herzfrequenz und zur gleichzeitigen Überwachung des intrauterinen Drucks, um Änderungen der fetalen Herzfrequenz und die Beziehung von dieser zum intrauterinen Druck zu bestimmen. Die Erfindung schafft weiter eine neuartige und verbesserte Vorrichtung zur Bestimmung einer Änderung der Herzfrequenz und eine Vorrichtung zur Anzeige eines unterschiedlichen Intervalls zwischen Herzschlägen.

Gemäss Erfindung soll eine neuartige und verbesserte Vorrichtung zur Überwachung von fetalen Herzfrequenzbildern

- 5 909847/0628

und intrauterinen Kontraktionen geschaffen werden.

Weiter soll gemäss Erfindung eine neuartige und verbesserte Vorrichtung zur Bestimmung der Herzfrequenz geschaffen werden.

Weiter soll gemäss Erfindung ein neuartiges und verbessertes Instrument für eine ständige Überwachung von fetalen Herzfrequenzbildern und intrauterinen Kontraktionen und zur graphischen Darstellung dieser Informationen in ihren Wechselbeziehungen geschaffen werden.

Ferner soll gemäss Erfindung eine neuartige und verbesserte Vorrichtung zur Bestimmung des Zeitintervalls und seiner Änderung zwischen Herzschlägen geschaffen werden.

Die Erfindung wird sowohl hinsichtlich ihres Betriebs als auch ihrer Organisation zusammen mit weiteren Zielen und Vorteilen der Erfindung am besten aus der folgenden ins Einzelne gehenden Erläuterung in Verbindung mit den Zeichnungen verständlich.

Fig. 1a, 1b und 1c zeigen graphische Darstellungen der Herzfrequenz und der intrauterinen Kontraktionen über der Zeit für verschiedene auf einen Fetus infolge wiederholt auftretender Gebärmutterkontraktionen übertragener Reise.

909847/0628

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Überwachungssystems gemäss Erfindung.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Schaltbild teilweise als Blockschaltbild, in welchem die Elemente des Systems von Fig. 2 dargestellt sind.

Fig. 4 zeigt ein schematisches Schaltbild des Frequenznetzwerks von Fig. 2.

Fiec. 5 zeigt ein logisches Schaltbild eines in dem System

von Fig. 2 verwendeten Eichsystems.

Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung von Wellenformen, welche die unterschiedlichen Intervalle zwischen Herzschlägen darstellen.

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems zur Feststellung der unterschiedlichen Intervalle zwischen Herzschlägen.

Fig. 8a - 8i zeigen graphisch die Zeitbeziehung von in dem k System von Fig. 7 auftretenden Wellenformen.

Fig. 1azeigt ein einer fetalen Kopfkompression während einer Gebärmutterkontraktion (UC) zugehöriges fetales Herzfrequenzbild (FHR). Dieses fetale Herzfrequenzverlangsamungsbild besitzt gleichmässige Form, welche die intrauterine Druckkurve wiederspiegelt und seinen Beginn am Anfang der Kontraktionsphase der Gebärmutter besitzt. Die fetale

909847/0628

Herzfrequenz (FHR) ist in Schlagen pro Minute und die Gebärmutterkontraktion (UC) in mm Quecksäule angegeben·

Fig. 1b zeigt ein fetales Herzfrequenzbild, welches charakteristisch für eine uteroplazentare Insuffizienz infolge eines verminderten Blutflusses in den intervillösen Räumen während Gebärmutterkontraktionen ist«, Diese fetale Herzfrequenzverlangsamung besitzt gleichmässige Form und spiegelt ebenfalls die intrauterine Druckkurve wieder und ihr Beginn liegt weit in der Kontraktionsphaae der Gebärmutter. Es kann eine enge Beziehung zwischen jeder Episode einer spaten fetalen Herzfrequenzverlangsamung und der sie begleitenden Kontraktion festgestellt werden.

Fig. 1c zeigt ein veränderliches Herzfrequenzbild infolge einer Nabelschnurabdriickung. Dieses fetale Herfrequenzverlangsamungsbild besitzt veränderliche Form, spiegelt nicht die intrauterine Druckkurve wider, und sein Beginn nimmt eine veränderliche Zeitbeziehung zum Beginn der zugehörigen Kontraktion ein.

In den Fig. 1a, 1b und 1c sind die drei Haupttypen von fetalen Herzfrequenzverlangsamungsbildern gezeigt, welche hauptsächlich auf ihrer Wellenform und daneben auf ihrer zeitlichen Beziehung zu den Gebärmutterkontraktionen in

der folgenden Weise beruhen :

— 8 —

909847/0028

(a) Frühe Verlangsamung, welche auf fetale Kopfkompression zurückgeführt wird.

(b) Späte Verlangsamung, welche auf uteroplazentare Insuffizienz zurückgeführt wird.

(c) Veränderliche Verlangsamung, welche auf Nabelschnurabdrückung zurückgeführt wird.

Aufgrund von klinischen Ermittlungen von Dr.Edward H. Hon bei Neugeborenen unmittelbar nach der Geburt scheint eine gute Korrelation zwischen bestimmten Typen von fetalen Herzfrequenzbildern, fetalen biochemischen Änderungen und dem Zustand des Neugeborenen zu bestehen. Gegenwärtig erscheinen die frühen Verlangsamungsbilder von Kopfkömpressionen harmlos zu sein. Dagegen sind veränderliche Verlangsamungsbilder, welche schwache Nabelschnurabdrückung und schnellen Puls von 160 Schlägen pro Minute oder höher anzeigen, ein Warnsignal dafür, dass der Patient ständig beobachtet werden muss. Es bestehen zwei Arten von gefährlichen fetalen Komplikationen :

(1) Veränderliche Verlangsamungsbilder, welche mehr als 1 Minute andauern, auf 60 Schläge pro Minute oder darunter abfallen und zunehmend schlechter werden und

(2) Späte Verlangsamungsbilder irgendeiner Grosse mit oder

m 9 *·

909847/0628

ohne Taohykardie (schneller Puls). Das Vorhandensein von Tachykardie macht, insbesondere wenn diese von einer sehr gestreckten Grundlinie der fet alen Herzfrequenz begleitet wird, die Situation noch ernster.

Als Ergebnis der Korrelation zwischen fetaler Herzfrequenz und intrauterinen Kontraktionen kann die Lage des Patienten verändert werden, um zu versuchen, die mechanischen Kontraktionskräfte so neu zu verteilen, dass eine Nabelschnurabdruckung, falls eine solche vorhanden ist, verringert wird. Es wurde gefunden, dass die Mehrzahl von veränderlichen \ferlangsamungsbildern durch Umverlagerung verbessert werden kann. Wenn späte Verlangsamungsbilder vorhanden sind, welche auf Hypotonie infolge Rückenlage zurückzuführen sind, ist ebenfalls eine Umverlagerung von Nutzen, da durch die Bewegung des Patienten auf eine Seite normaler Blutdruck wiederhergestellt wird. Wenn die spaten Verlangsamungsbilder auf einer Überaktivität der Gebärmutter beruhen, nehmen sie gewöhnlich ebenso durch Umdrehen des Patienten aus der Rückenlage in die Seitenlage ab. In manchen Fällen bedarf es der Verabreichung von Sauerstoff mit einer leichten Gesichtsmaske. Andere Massnahmen, welche erforderlich werden können, sind die Vorbereitung für einen operativen Eingriff und die Korrektur von Faktoren, welche zu einem

- 10 -

909847/0628

herabgesetzten Blutfluss in den intervillösen Räumen beitragen können, nämlich Absenken der Frequenz und der Stärke der Kontraktionen, wenn Wehen anregende Mittel zur Einleitung verwendet werden; genaue Hypotonie bei der Mutter durch Rückwärtsverlagerungsänderungen und/oder Anheben der Beine des Patienten und Verabreichung von Flüssigkeiten, Wenn, nachdem die obigen Massnahmen ausgeführt wurden und 30 Minuten lang nach den obigen Massnahmen ein gefährliches fetales Herzfrequenzbild weiterhin besteht, * sollten die Wehen operativ beendet werden.

Um den Arzt in die Lage zu versetzen, Daten von fetalen Herzfrequenzbildern und intrauterinen Kontraktionen zu bestimmen, wird ein neuartiges und verbessertes System vorgesehen, welches z.B. von dem System in Fig. 2 verkörpert wird. Das System von FiK. 2 kann als aus zwei Bestandteilen bestehend angesehen werden, nämlich einem Überwachungssystem 10 für die fetale Herzfrequenz und einem Meßsystem ) 11 für den intrauterinen Druck. Das System 10 weist einen Vorverstärker 12 auf, auf dessen Eingang der Ausgang einer Sonde 13 geführt ist, welche den Herzschlag des Fetus aufnimmt. Die Sonde 13 ist direkt an dem Fetus angebracht, und der Eingang kann in der Plazenta geerdet sein, wie dies bei H dargestellt ist«,

- 11 -

909847/0628

BAD ORIGINAL

Der Vorverstärker 12 ist ein rauschärmer Verstärker mit hoher Verstärkung und mit einem grossen Rauschabstand in Bezug auf den Eingang* Eine hohe Eingangsimpedanz und ein hohes Gleichtaktunterdfückungsverhältnis werden vorgezogen.

Der Ausgang des Vorverstärkers 12 wird auf eine automatische Verstärkungsregel- und Verstärkungsschaltung 15 geführt, welche von der Leitung 16 als veränderliches Begelelement eine analoge Ausgangsspannung erhalt» Die automatische Verstärkungsregelschaltung hält eine konstante -Ausgangsspannung mit 1 Volt Scheitelwert aufrecht* Dieser Ausgang wird auf eine Frequenzwähleinrichtung 17 gefuhrt, welche im Grunde eine Filterschaltung öder einen Schwingkreis aufweist, welche auf 30 Hz abgestimmt sind. Die Hauptkomponente eines fetalen Herzspannungskoiaplex beträgt 30 Perioden, und ein Anlegen dieses komplexes tastet den Schwingkreis in der Frequenswähleinriehtiing und schafft einen Eingang mit gedämpft verlaufender Wellenform für den Scheitelwertdetektor 18* Der Scheitelwertdetektor 18 weist einen weiter unten beschriebenen Impulsgenerator auf, welcher die Scheitelwerte der Eingangswellenform demoduliert und in Abhängigkeit davon eine Impulsreihe erzeugt. Der Impulsausgang des Scheitelwertdetektors und Impulsgenerators wird auf einen TonfrequenzgeneratOr 19 und ebenfalls auf

- 12 -

909847/0628

einen Digital-Analog-Frequenzmesser 20 geführt. Der Frequenzmesser 20 schafft eine zur fetalen Herzfrequenz (FHR) proportionale analoge Ausgangsspannung, welche auf eine erste Schreibersteuerung 21 eines Streifenschreibers 22 geführt wird. Der Ausgang kann auch auf einen Anzeige-Frequenzmesser 23 geführt werden. Der Ausgang des Tonfrequenzgenerators 19 kann auf einen Leistungsverstärker und nachfolgend auf einen mechanischen Umformer oder Lautsprecher 25 geführt werden.

Das Netzwerk 10 weist auch eine logische Eichschaltung 26 auf, welcher eine ,Netzfrequenz von z.B. 60 Hz zugeführt ** wird, welche zweckmässig geteilt und dem Frequenzmesser 20 für Eichzwecke zugeführt werden kann, wie dies nachfolgend beschrieben ist. Wenn ein Eingang von der logischen Eichschaltung 26 auf den Frequenzmesser 20 geführt wird, wird der Eingang des Frequenzmessers 20 von dem Scheitelwertdetektor und dem Impulsgenerator 15 blockiert. Zur sofortigen Darstellung des EKG-Komplex des Fetus kann der Ausgang der Schaltung 15 für automatische Verstärkungsregelung auf die vertikalen Ablenkplatten einer Kathodenstrahlröhre 25a durch einen Vertikalablenkverstärker 27 geführt werden. Die Kathodenstrahlröhre besitzt den üblicherweise vorgesehenen Horizontalablenkgenerator 28, eine» Horizontalverstärker

- 13 -

909847/0628

BAD ORIQiNAi.

und eine Hochspannungsversorgung 30.

Das System 10 für die fetale Herzfrequenz schafft eine ständige Überwachung des fetalen Herzfrequenzbildes auf dem Aufzeichnungsmaterial 31 eines Streifenschreibers 22. Der Streifenschreiber 23 ist von der Bauart, welche eine Schreibersteuerung oder einen Motor 32 aufweist, welcher einen Arm 33 mit einem Schreiber 34 in Abhängigkeit von der Grosse seiner Eingangsspannung bewegt. Der Streifenschreiber 22 wird von einem Antriebsmotor 35 mit vorbestimmter Geschwindigkeit angetrieben. Ein zweiter Schreibstift 36 wird in gleicher Weise durch einen Motor 37 in Abhängigkeit von dem Ausgang des Wetzwerks 11 angetrieben.

Das Netzwerk 11 zur Überwachung des intranterinen Drucks weist einen druckempfindlichen Wandler auf, welcher mit der Gebärmutter durch einen in die Gebärmutter eingeführten Katheter (nicht gezeigt) flüssigkeitsgekuppelt ist. Auf diese Weise werden auf die Flüssigkeiten in dem Uterus ausgeübte Druckänderungen über den Katheter zu dem Wandler übertragen. Ein geeigneter Wandler ist der Dehnungsmeßstreifen, Model P 23 DB der Statham Laboratories, Inc. in Hato Rey, Puerto Rico, welcher piezoelektrische Elemente aufweist.

Dieser Wandler 4ü ist von der Brückenbauart, wobei in einem

- 14 909847/0628

Arm der Brücke ein druckempfindliches Element liegt. Die Brücke wird von einem Oszillator 41 erregt, rind der Ausgang der Brücke wird auf einen Differenzialverstärker 42 geführt, welcher das Ausmass der Unausgeglichenheit der Brücke feststellt. Die sinusförmige Wellenform des Oszillators wird auch auf einen Wellenformer 43 geführt, welcher den sinusförmigen Eingang in eine Rechteckwelle umwandelt. Der Ausgang des Wellenformers liegt in Phase mit dem Ausgang der Brücke. Die geformte Rechteckwelle öffnet während " einer Hälfte ihrer Periode einen Halbwellengleichrichter 44. Der Ausgang des Gleichrichters 44 wird auf ein Filter geführt und dann zum Antrieb des Schreibstifts 36 zur Aufzeichnung der Gebärmutterkontraktionen (UC) verwendet.

Die Elemente des Frequenznetzwerks 10 von Fig. 2 sind mehr im einzelnen in Fig. 3 gezeigt. Die Schaltung 15 für eine automatische Verstärkungsregelung erhält einen EKG-Komplex A vom Vorverstärker. 12. Eine wichtige Funktion der Schaltung ^ 15 für eine automatische Verstärkungsregelung besteht darin, zu sichern, dass die Ausgangs spannung davon einen vorbestimmten Spannungsscheitelwert, z.B. 1 Volt, besitzt. Die Schaltung für eine automatische Verstärkungsregelung weist einen Verstärker 50 mit einem lichtempfindlichen Widerstand 51 in einem Rückkopplungskreis auf. Die Ausgangsspannung von dem Verstärker 50 wird weiter durch eine

- 15 90 98 47/0628

Diode 52 gleichgerichtet und lädt einen Kondensator 53 auf» Es ist leicht ersichtlich, dass die Grosse der gleichgerichteten Spannung von der fetalen Herzfrequenz und der gleichgerichteten Spannung abhängt. Der Kondensator 53 steuert den eingang für einen Lampensteuerungsverstärker Die Grosse des Ausgangs des Steuerungsverstärkers 54 steuert· die Intensität des von einer Lichtquelle oder Lampe 55 auf den Fotowiderstand 51 auffallenden Lichts, wodurch der Widerstand in dem Rückkopplungskreis und der Verstärker und dessen Verstärkung geregelt werden. Ein zusätzliches Kückkopplungssignal wird über die Leitung 16 von dem Frequenzmesser 20 über eine invertierende Schaltung 56 (Fig.2) zugeführt. Dieses Rückkopplungssignal dient zur Ergänzung des durch die Diode 52 gleichgerichteten Signals. Wenn z.B. die fetale Herzfrequenz niedrig ist, wird die Spannung über dem Kondensator 53 infolge eines niedrigeren Spannungseingangs zur Steuerschaltung 54 mit geringere? Geschwindigkeit aufgebaut. Um dies zu kompensieren wird die i'requens·· Rückkopplungsspannung, welche bei niedriger fetaler Herzfrequenz niedrig ist, invertiert und ebenso zur Aufladung des Kondensators 53 verwendet. Auf diese Weise wird die Scheitelspannung der Wellenform B von der Schaltung für automatische Verstärkungsregelung auf 1 V aufrechterhalten. Die Bedeutung dessen wird in Verbindung mit der Erörterung der logischen Eichschaltung deutlicher. Die Wellenform B,

- 16 909847/0628

welche ein EKG-Komplex ist, stellt im wesentlichen eine Antwort auf die Wellenform A dar, welche der festgestellte EKG-Komplex ist. Die Wellenform B wird auf eine Frequenzwähleinrichtung 17 geführt, welche vorzugsweise einen Schwingkreis aufweist, welcher bei dieser Anwendung auf 30 Hz, nämlich die vorherrschende Frequenzkomponente des festalen EKG-Komplex abgestimmt ist. Die Frequenzwähleinrichtung 17 schafft eine gedämpft verlaufende Wellenform C, welche durch einen Scheitelwertdetektor 18 spitzengleichgerichtet und geformt wird. Der Scheitelwertdetektor arbeitet wie folgt ί

Der Transistor 57 ist normalerweise rückwärts vorgespannt und befindet sich in nichtleitendem Zustand. Wenn jedoch die Wellenform C zugeführt wird, wird der 'Transistor 57 bei deren negativen Halbwellen vorwärts vorgespannt und beginnt zu leiten. Dadurch entlädt sich ein Kondensator 58, bis die Richtung der Spannung der Eingangswellenform sich ändert, zu welchem Zeitpunkt der Transistor 57 beginnt, in den nichtleitenden Zustand überzugehen. Die sich am Spannungsteiler 59 ergebende Spannung ist als Wellenform D gezeigt und weist Impulse abnehmender' Amplitude entsprechend den negativen Halbwellen des gedämpft verlautenden Signals^cauf. Die Wellenform D wird auf einen Verstärker mit hoher Verstärkung geführt, welcher die trapezförmige

-17« 909847/0628

BAD OfiHGJNAL

Wellenform D in eine rechteckige Wellenform E formt. Die Vorderflanken der Impulse der rechteckigen Wellenform E stellen dann die negativen Spitzen der gedämpft verlaufenden welle C dar.

Der .frequenzmesser 20 beruht auf digitalen Prinzipien und berechnet und zeigt Impulsfrequenzen unmittelbar nach Beendigung des Zeitintervalls zwischen zwei Impulsen und stellt das Ergebnis in Form einer Spannung dar, welche proportional zur berechneten Frequenz ist. Diese Spannung ist ohne Abklingen vorhanden, bis ein neues Zeitintervall vergangen ist, und wenn eine .frequenzänderung nach Feststellung des neuen ZeitIntervalls vorhanden ist, wird die neue .frequenz unmittelbar und ohne Verzögerung angezeigt, da kein Filter-oder Integriernetzwerk erforderlich ist· ü;s wird jedes Intervall ausgewertet und es muss kein Intervall zur Ausführung der Berechnungen übersprungen werden, in dem Frequenzmesser 20 (Fig. 4) führt ein Impulsgenerator 62 impulse mit einer konstanten Frequenz auf einen Binärzähler 63, welcher aus einer Mehrzahl von binären Zählelementen, wie etwa Flip-Flops, zusammengesetzt sein kann. Der Zähler 63 fährt fort die Impulse von dem Impulsgenerator 62 zu zählen, bis er zurückgesetzt wird. Der Inhalt jeder Stufe des Zählers 63 wird durch eines einer Mehrzahl von Toren 64 gefühlt. Die Impulswellenform D von dem Scheitel-

- 18 909847/0628

*^m Jo··

wertdetektor 18 kann anfänglich auf eine Impulsfοrmeinrichtung in .form eines monostabilen Multivibrators (OSM) geführt werden. Der monostabile !Multivibrator 65 wird in Abhängigkeit von der vorderflanke des ersten Impulses der Wellenform U angestossen und besitzt eine ausreichend lange Periode, um nicht auf die späteren Impulse der Wellenform U au reagieren. Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 65 schafft einen Übertragungsimpuls für die iore 64, um die Tore zu öffnen und die Inhalte der Zähler 63 in ein opeicherregister 66 zu übertragen. Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 65 wird auch auf ein Verzögerungsnetzwerk in iorm eines weiteren monostabilen Multivibrators 67 übertragen, welcher einen Zurücksetzimpuls für die i'lip-FIops des Zählers 63 schafft. Der Zurücksetzimpuls setzt diese .blip-Flops in ihren Jüull-Zustand zurück, nachdem die Inhalte des Zählers 63 zum Kegister 66 übertragen wurden. Das Hegister 66 kann eine Mehrzahl von bistabilen Einrichtungen aufweisen, welche in Abhängigkeit von dem Binärinhalt eines zugehörigen Bits des Zählers 63 gesetzt oder zurückgesetzt werden, wenn die Tore 64 geöffnet sind. Der monostabile Multivibrator 65 kann auch dazu verwendet werden, den Impulsgenerator 62. nach Auftreten des tJbertragungsimpulses für eine Zeitdauer zu sperren, welcher sich bis zum Zurücksetzen der Jilemente des Zählers 63 durch den monostabilen Multivibrator 67 erstreckt.

- 19 9098Λ7/0628

BAD ORIGINAL.

Jedes der Speicherelemente im Register 66 betreibt ein Schaltelement 68. Wenn die Speicherelemente eine binäre "Eins¹¹ speichern, schaffen die entsprechenden Schaltelemente einen Stromkreis durch entsprechende Widerstände 69 für einen Stromfluss von einer Quelle konstanten Stroms 70 über eine .Leitung 61 nach ürde.

Die Widerstände 69 besitzen Werte im binären Verhältnis, und der Spannungsabfall über jedem einzelnen Widerstand, falls ein solcher vorhanden ist, betrachtet für sich selbst, stellt das üinärgewicht eines zugehörigen üits im Register 66 dar. Der (xesamtspannungsabfall über den parallel liegenden widerständen 69 ist deshalb umgekehrt proportional zum numerischen inhalt des Registers 66c somit ist die Spanmmg zwischen der Leitung 61 und der Leitung 71 der Resiprokwert der zielt und somit proportional zur i?reqiienz_o Die Spannung zwischen der Leitung 61 und der Leitung 71 kann auf einen Verstärker 72 und von dort auf die Aufzeichauagseinrichtung 22 geführt werden.

Dadurch wird eine frequenz-Spannung geschaffen, welche die momentane Herzfrequenz angibt.

Die Frequenz des Impulsgenerators 62 wird viel grosser als jede frequenz des Herzschlags des ü'etus gewählt, welche normalerweise 18ü Schläge nicht übersteigt.

- 20 -

909847/0628

Das Eichwerk 26 ist als Beispiel in-JfIg. 5 gezeigt. Eine 60 Hz-Welle wird auf eine Impulsformeinrichtung 75 geführt, welche die Hälfte von'den 6ü Hz in eine Rechteckwelle umwandelt. Der Ausgang wird dann auf Multipliziereinrichtungen und vielleicht zweckmässiger .als impulsteiler 76, 77 und 78 zu bezeichnende einrichtungen geführt, welche, nachen sie durch Schliessen eines der Auswahlsehalter 79» 80 bzw. 81 getastet werden, gestatten, dass die 6ü Hz-Rechteek^- welle mit einem zweckmässigen Faktor multipliziert wird, damit sich eine Sichimpulsreihe von 60, 120 oder 180 Impulsen pro Minute ergibt. Die Ausgänge der heiler 76,'77 und 78 werden auf ein Oder-Tor 82 geführt, welches aucheinen Eingang von einem Koinzidenztor 83 erhält. Das Koinzidenztor 83 lässt die Impulse eines monostabilen Multiifibrstors 65 (Fig. 5} durch/wenn das Tot 84 feststellt _t dass Weiser der Eichschalter 79_r. 80 oder 81 geschlossen wurde. - " .

Auf diese Weise kann der Benutzer des Hetzwerks 26 erreichen, dass ein Schreibstift eine Sichlinie auf dem Streifen schreibt, sodass der Benutzer den numerischen Bereich der fetalen Herzfrequenz bestimmen kann. Dadurch wird zusammen mit dem automatischen Verstärkungsregelungsnetzwerk 15 ein temperaturabhängiger hoher Genauigkeitsgrad erreicht, und es ist keine Verstärkungsregelung von Hand für die Kathodenstrahlröhre oder die Frequenzberechnung erforderlich. 909347/0 62 8 . ₂₁ -

BAD ORIGINAL

In einigen Fällen kann eine direkte Information betreffend die Intervalle zwischen Herzschlägen erwünscht sein. Eine derartige Information würde nicht nur bei einem Fetus sondern genauso gut bei anderen Anwendungen verwendet werden.

Es wird nunmehr auf Fig. 6 Bezug genommen, welche ein Wellenformdiagramm zeigt, das die Grosse des Unterschieds im Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen, und in Spannungsrichtung die Richtung von Intervalländerungen, d.h. entweder eine Zunahme in dem Intervall oder eine Abnahme in dem Intervall, darstellt. Ein Netzwerk zur Bestimmung dieser Information ist in Fig. 7 gezeigt. In der Intervall-Unterschieds-Überwachungseinrichtung von Fig. 7 wird der Zurücksetzimpuls von dem monostabilen Multivibrator 67 (Fig. 4) auf ein Flip-Flop 86 geführt. Dies findet bei Beginn eineä fetalen Herzschlages statt. Dieser Eingangsimpuls, setzt gemäss Fig. 8a das Flip-Flop 86 zurück, welches wiederum den Ausgang eines Rechteckwellengenerators 87 sperrt.

Der Ausgang des Wellengenerators 87 wird gleichzeitig auf einen Zähler geführt, welcher die auf diesen geführte Anzahl von Impulsen zwischen Rücksetzeingängen für das Flip-Flop 86 zählt und auf eine Sub«*t rakt ions einrichtung 90 zum Subtrahieren der Zahl der Impulse vom Rechteckwellen-

- 22 909847/0628

generator 87 von der Zahl in der Sub^traktionseinrichtung 90, Darauf wird das sich ergebende Subtraktionsergebnis durch die Tore 91 und 92, wenn diese geöffnet sind, auf einen Digital-Analog-Konverter 93 übertragen, und die umgewandelten Analogspannungen werden auf einen Verstärker 95 und auf eine zweckmässig Lese- oder Aufzeichnungseinrichtung, wie etwa die in Fig. 2 gezeigte, und auch auf ein Magnetband geführt. Auf diese Weise wird eine Spannung

* oder Anzeige erzeugt, welche das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen dargestellt. Es wird nunmehr auf Fig. 8 Bezug genommen. Beim Auftreten eines Zurücksetzimpulses vom monostabilen Multivibrator 67 (Fig.Sa), welcher eine vorbestimmte Zeit nach einem Herzschlag auftritt, wird das Flip-Flop 86 gesetzt und sperrt den Rechteckwellengenerator 87 (Fig. 8b) bis der Zähler 63 (Fig. 4) eine ^rtEins"-Bit in seiner 2⁷-Stufe (Fig. 8c) speichert. Dadurch wird das Flip-Flop 86 (Fig. 8d) zurückgesetzt und der Rechteckwellengenerator 87 (Fig. 8e) wird getastet und das Zählen im Zähler 89 beginnt. Wenn das Flip-Flop 86 gesetzt ist, triggert es einen monostabilen Multivibrator

88, welcher gleichzeitig das logische Ausgangstor 94 für die Periode des monostabilen Multivibrators öffnet, und am Ende der Periode des monostabilen Multivibrators 88 (Fig.Sf) wird die Subtraktionseinrichtung 90 zurückgesetzt. Wenn die Periode des monostabilen Multivibrators 88 abläuft,

- 23 909847/0628

BAD ORiQfNAL

triggert er den monostabilen Multivibrator 9S (Fig, 8g), welcher das Tor 91 öffnet und die Inhalte des Zählers 89 zur Sub trakt ions einrichtung 90 (Fig.. 8h) überträgt. Wenn die Periode des monostabilen Multivibrators 96 abläuft, tastet er einen weiteren monostabilen Multivibrator 97 (Fig. 8h), welcher äen Zähler 89 zurücksetzte Zu diesem Zeitpunkt wurde der vorherige Zählwert von dem Zähler 89 in die Subtraktionseinrichtung 90 übertragen. Dies stellt ein Zeitintervall zwischen Herzschlägen dar. Die nächste Betriebsperiode des Rechteckwellengenerators 87 stellt die neue Zeitperiode zwischen Herzschlägen dar, welche von dem Zälalssert in der Subtraktionseinrichtung 50 subtrahiert wird. Diese digitale Information wird in eine Analogspsnnung umgewandelt, vienn die Tore 92 aurea das Ausgangs-Logiktciy 94 zu dem in Fig_o Sa gezeigten Zeitpunkt geöffnet w

Es ist eine zusätzliche Logikschaltuag vorgesehen^ um au sichern,, dass keine ungültige Information bezüglich einer Frequenzänderung angezeigt oder angegeben wird» Wenn der Zähler oder die Subtraktionseinrichtung 13 Bits besitzt» würde für alle praktischen Zwecke der Bigital-Analog-Konverter nur auf die ersten acht Bits wirken müssen. Eine ungültige Information würde gekennzeichnet, wenn die sich ergebende Zahl iss der Subtraktionseinrichtung 90 entweder zu gross oder su klein·« sein würde. Wenn der Zählwert zu

- 24 909847/0628

gross ist, läuft die Subtractionseinrichtung über und es werden alle Stufen auf eine binäre "Eins" zurückgesetzt. Wenn der Zählwert zu klein ist, sind ungenügende Überträge zur Änderung des Zustands der fünf höherwertigen Stufen in binäre "Nullen" vorhanden. Zu diesem Zweck fühlt . ein Oder-Tor 98 die fünf hoherwertigen Stufen der Subtraktionseinrichtung 90. Wenn irgendeine der fünf höchstwertigen Stufen eine binäre "Eins" enthält, ist ein logisch P ungültiger Zustand vorhanden und der Ausgang des Oder-?

Tors 98 sperrt das Ausgangstor 94. Falls gewünscht, kann ein Schalter 99 in der Leitung 100 zum Abschalten dieser Fühllogikschaltung vorgesehen sein.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass die obengenannten Ziele der Erfindung wie auch die aus der obigen Beschreibung ersichtlich werdenden Ziele erreicht werden. Vorstehend wurden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zur Erläuterung beschrieben. Für Fachleute sind jedoch weitere Ausführungsformen und Abwandlungen der offenbarten Ausführung ohne Abweichung von dem allgemeinen Erfindungsgedanken möglich.

Patentansprüche :

- 25 »

909847/0628

Claims

Patentansprüche:

1J System zur Feststellung des Zustands eines Fetus in
der Gebärmutter, gekennzeichnet durch eine Einrichtung
zur Feststellung des Herzschlags des Fetus, eine Einrichtung zur Messung des intrauterinen Drucks _} eine Einrichtung zur Schaffung eines die fetale Herzfrequenz angebenden Signals, eine Einrichtung zur Schaffung eines den intrauterinen Druck angebenden Signals und eine Einrichtung zur gleichzeitigen Anzeige der geschaffenen
Signale in zeitlicher Beziehung.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Schaffung eines die Herzfrequenz angebenden Signals eine Einrichtung zur Regelung der Grb'sse des festgestellten Herzschlagkomplexes, eine Einrichtung zur Feststellung des Scheitelwerts Jedes Komplexes, eine Einrichtung zur Messung des ZeitIntervalls zwischen jedem Komplexscheitelwert und eine auf die Messeinrichtung ansprechende Einrichtung zur Anzeige der Frequenz von aufeinanderfolgenden Herzschlägen aufweist.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf die Scheitelwertfeststelleinrichtung zur Anzeige von Unterschieden in den Intervallen zwischen aufeinander-. folgenden Herzschlägen ansprechende Einrichtung vorgesehen

909847/0628 -^b-

BAD ORIGINAL
4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das System zur Überwachung der fetalen Herzfrequenz geeignet ist und weiter eine Einrichtung zur Überwachung
des intrauterinen Drucks aufweist und eine Einrichtung zur Aufzeichnung der fetalen Herzfrequenz und des intrauterinen Drucks gleichzeitig in Bezug auf eine gemeinsame Zeitbasis aufweist.
5. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass W die Einrichtung zur Aufzeichnung einen Streifenschreiber mit einem Schreibstift zur Aufzeichnung der Herzfrequenz und des Drucks und eine Einrichtung zur Eichung des Herzfrequenzschreibstiftes auf eine Mehrzahl von Frequenzen
aufweist.
6. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Messung eine Zähleinrichtung zum
Zählen einer Mehrzahl von Impulsen, einen Impulsgenerator, eine Einrichtung zum Führen der Impulse des Impulsgenerators zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen auf die Zähleinrichtung, um einen der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen proportionalen Zählwert zu schaffen und eine Einrichtung zur Schaffung eines der Frequenz der Herzschläge proportionalen Signals aufweist.
7. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

- 27 - ' 909847/0628

BAD ORfQiNAL

die Einrichtung zur Messung einen Impulsgenerator, eine Einrichtung zum Zählen von Impulsen von dem Impulsgenerator, eine auf dem Empfang eines Signals zur
Speicherung des numerischen Inhalts des Zählers und zum Zurücksetzen des Zählers für eine weitere Zählung ansprechende Einrichtung und eine Einrichtung zur Erzeugung eines in der Grosse zu dem gespeicherten numerischen Zählwert umgekehrt proportionalen Signals aufweist.
8. System nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, dass eine auf das Zurücksetzen der Zähleinrichtung zur Anzeige der Zeitdifferenz zwischen aufeinanderfolgenden Signalen ansprechende Einrichtung vorgesehen ist,
9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung ein Streifenschreiber ist,
10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass· eine Einrichtung zur Anzeige des Intervalls zwischen festgestellten Herzschlägen vorgesehen ist.
11. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Anzeige des EKG-Komplexes des festgestellten Herzschlages vorgesehen ist.
12. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

- 28 909847/0628

eine Einrichtung zur Schaffung einer Herzfrequenz - Eichfrequenz und eine Einrichtung zum Führen der Eichfrequenz auf die Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist.
13. Verfahren zur Bestimmung und überwachung der Frequenz eines wiederholt auftretenden und veränderlichen Auftreten unterworfenen Signals, dadurch gekennzeichnet, dass das
Auftreten solcher Signale festgestellt wird, dass Jedes

k der Signale auf eine im wesentlichen konstante Amplitude
verstärkt wird, dass die Scheitelgrösse jedes Signals demoduliert wird, dass das Zeitintervall vor Scheitelwerten jedes Signals gemessen wird und dass die Frequenz der
Signale aus den zwischen ihnen gemessenen Zeitintervallen bestimmt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Impulszähler und eine Quelle von wiederholt auf-« tretenden Impulsen vorgesehen sind, und dass die Impulse

\ von der Quelle auf die Zähleinrichtung zum Zählen der

zwischen den demodulierten Scheitelwerten der wiederholt
auftretenden Signale auftretenden Impulszahl geführt wird_o

-9098 47/062 8

Leerseite