DE19605764A1 - Vorrichtung zur Langzeiterfassung der Herzaktionen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Langzeiterfassung der Herzaktionen. Dazu werden Langzeit-EKG-Geräte verwendet, die relativ schwer und unhandlich sind. Damit werden über einen längeren Zeitraum die Aktionsströme gemessen und mit hoher Informationsdichte aufgezeichnet. Entsprechend den großen Datenmengen sind dazu geeignete Speicher vorgesehen, wodurch der Aufwand aber vergleichsweise hoch ist.

Die Auswertung der aufgenommenen Daten entsprechend der Stromver­ laufskurve erfolgt in der Regel manuell mit Computerunterstützung. Dies ist ein sehr zeitaufwendiges Verfahren. Außerdem ist dieses Langzeit-EKG-Gerät in sensiblen Arbeitsbereichen wegen seiner gerätebedingten Behinderung nur sehr begrenzt einsetzbar und die Untersuchung größerer Kollektive infolge des sehr großen Arbeitsaufwandes praktisch nicht durchführbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das vielseitig einsetzbar ist, den Probanden praktisch nicht behindert und kostengünstig ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das Gerät eine Meßeinrichtung mit einem Sensor zur Erfassung sowie einen Datenspeicher zur Abspeicherung ausschließlich des zeitlichen Startpunktes der Aufzeichnungen sowie zumindest der Abstände zwischen den elektrischen Kammerhauptvektoren (R-Zacken) und bedarfsweise von deren Größe aufweist.

Durch die erhebliche Reduzierung der aufgezeichneten Datenmenge durch Beschränkung der abgespeicherten Informationen auf die wesentlichen Kenndaten dieser Meßwerte, kann das Gerät kompakt und leicht aufgebaut sein, so daß es praktisch ohne Behinderung am Probanden anbringbar und auch in sensiblen Bereichen einsetzbar ist. Die Reduzierung der Geräteabmessungen und des Gewichtes resultiert insbesondere aus einem verringerten Speicher- und Strombedarf. Es lassen sich trotz geringer Größe die für eine Untersuchung wichtigen Daten erfassen, wobei dies die Herzfrequenz, Herzgleichlaufschwankungen und Herzrhythmusstörungen sind.

So läßt sich mit diesem Gerät relativ einfach feststellen, ob bei einem Patienten Herzrhythmusstörungen vorliegen und welcher Art diese mit hoher Wahrscheinlichkeit sind. Weiterhin lassen sich mit diesem Gerät besonders gut Untersuchungen im arbeits­ medizinischen und sportmedizinischen Bereich durchführen.

Beispielsweise lassen sich mit einem solchen Kompaktgerät besonders gut Untersuchungen im arbeitsmedizinischen oder sportmedizinischen Bereich durchführen.

Es sind zwar bereits kompakte EKG-Geräte bekannt, diese sind aber als Kurzzeit-EKG′s konzipiert und haben nur einen für eine kurze Überwachungszeit ausgelegten Speicher. Weiterhin sind auch EKG- Kompaktgeräte bekannt, die über längere Überwachungszeiträume einsetzbar sind, hierbei findet jedoch ein laufendes Überschreiben der über vergleichsweise kurze Zeit aufgespeicherten Daten statt. Diese EKG-Geräte dienen zur Aufzeichnung von Daten vor einem bestimmten Ereignis, insbesondere einer Herzrhythmusstörung und werden nach Registrierung eines solchen Ereignisses gestoppt. Eine Langzeitüberwachung im Sinne einer kontinuierlichen Datenerfassung, beispielsweise über 24 Stunden, ist mit einem solchen Gerät nicht möglich.

Bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Gerät vorgesehen, daß es eine Auswerteeinrichtung zumindest zur Darstellung und Anzeige der Herzfrequenz über der Zeit, vorzugsweise auch zur Darstellung und Anzeige einer Frequenzverteilungskurve über der Auswertezeit und/oder der Integration der Frequenzverteilung mit Ermittlung einer Näherungsgeraden und/oder eines RR-Abweichungshistogrammes und/oder von aufgetretenen Herzrhythmusstörungen über der Zeit aufweist.

Die Auswerteeinrichtung ist hierbei Teil des gesamten Gerätes, so daß auch die Auswertung der gemessenen Daten direkt vom Gerät vorgenommen werden kann. Durch die vorgesehene, "vollautomatische" Auswertung ist dafür kein Arbeitszeitaufwand mehr erforderlich und es lassen sich große Kollektive erfassen und die erhobenen großen Datenmengen problemlos verarbeiten. Durch die Auswertung werden schwere pathologische EKG-Befunde erkannt und eine genauere Untersuchung ist dann bedarfsweise unter Einsatz des traditionellen Langzeit-EKG-Gerätes möglich, um mit dessen hoher Aufzeichnungs­ dichte eine genauere Abklärung der Herzrhythmusstörungen und Erregungsleitungsstörungen zu ermöglichen.

Für Serienuntersuchungen und das Herausfinden, ob grundsätzlich Störungen auftreten oder nicht, eignet sich das erfindungsgemäße Gerät wegen seiner unkomplizierten Auswertung und den geringen Abmessungen besonders gut.

Zweckmäßigerweise weist das EKG-Gerät Filter und/oder eine Überprüfungsvorrichtung zum Ausfiltern von Artefakten auf. Damit können durch Bewegungen und Muskelaktivitäten hervorgerufene Störungen ausgeblendet werden.

Eine praktische Ausführungsform sieht vor, daß zur Anbringung des Sensors am Probanden ein Brustgurt vorgesehen ist und daß die Meß- und Auswerteeinrichtung gegebenenfalls am Brustgurt direkt angebracht ist. Eine solche Anordnung bedeutet praktisch keine Behinderung für den Probanden, zumal das Gerät selbst sehr flach und zum Beispiel mit dem Format einer Scheckkarte ausgebildet sein kann.

Nachstehend ist die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Gerätes anhand von Diagrammen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Elektrokardiogramm mit über der Zeit aufgetragenen Herzaktionsströmen,

Fig. 2 und Fig. 3 Diagramme der Herzfrequenz über der Zeit,

Fig. 4 und Fig. 5 Diagramme der prozentualen Frequenzverteilung über der Auswertezeit,

Fig. 6 und Fig. 7 Diagramme mit Gesamtsummationskurven,

Fig. 8 und Fig. 9 Diagramme mit Gesamtsummationskurven und Näherungs­ geraden,

Fig. 10 und Fig. 11 Diagramme mit dem Frequenzverlaufin der Schlafphase

Fig. 12 und Fig. 13 Diagramme mit der Frequenzverteilung während der Schlafphase und der gesamten Auswertezeit,

Fig. 14 und Fig. 15 Diagramme mit jeweils mehreren Summationskurven und

Fig. 16 und Fig. 17 Diagramme mit Summationskurven und Näherungsgeraden.

Fig. 1 zeigt ein Elektrokardiogramm, bei dem die Herzaktionsströme über der Zeit aufgetragen sind. Deutlich sind hierbei die bei jedem Puls auftretenden R-Zacken (elektrische Kammerhauptvektoren) erkennbar, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Gerätes bezüglich ihres Abstandes und bedarfsweise auch ihrer Amplitude abgespeichert werden. Des weiteren wird der zeitliche Startpunkt der Aufzeichnun­ gen, in dem Diagramm nach Fig. 1 11.27 Uhr und gemäß Fig. 2 0.00 Uhr erfaßt und abgespeichert. Aus diesen Mindest-Meßgrößen lassen sich die Herzfrequenz, Herzgleichlaufschwankungen und auch Herzrhythmusstörungen ableiten. Da der Speicherbedarf für die wenigen, verwerteten Informationen entsprechend gering ist, kann das erfindungsgemäße Gerät klein und leicht ausgebildet sein und ist auch vergleichsweise kostengünstig.

Aufgrund der Folge von RR-Abständen (Fig. 1) kann auf die Art der Herzrhythmusstörungen geschlossen werden. Folgende Aus­ wertediagramme können mit dem erfindungsgemäßen EKG-Gerät erstellt werden:

• - Herzfrequenz über der Uhrzeit (Fig. 2 und 3)
• - Prozentuale Frequenzverteilung über die Auswertezeitdauer
• - Integration der Frequenzverteilung mit Ermittlung einer Näherungsgeraden
• - RR-Abweichungshistogramm
• - Aufgetretene Herzrhythmusstörungen über der Uhrzeit.

Fig. 2 zeigt ein Auswertediagramm, in dem die Herzfrequenz über der Uhrzeit für einen Probanden 1. aufgetragen ist. Beim Vergleich mit dem Auswertediagramm des Probanden 2 gemäß Fig. 3 zeigt sich, daß die Kurve bei Proband 1 wesentlich ruhiger verläuft, besonders in der Schlafphase von etwa Mitternacht bis 5 Uhr früh morgens. Bei der quantitativen Erfassung dieser Unterschiede werden die bisher in der Medizin nicht verwendeten Auswertungsmethoden der prozentualen Frequenzverteilung über die Auswertezeitdauer und die Integration der Frequenzverteilung mit Ermittlung einer Näherungsgeraden angewendet.

Fig. 4 zeigt ein Frequenzverteilungsdiagramm von Proband 1, Fig. 5 das von Proband 2. Man erkennt in beiden Diagrammen die Doppelgipfligkeit aufgrund eines niedrigen Frequenzmaximums während des Schlafes und eines höheren Frequenzmaximums während des Tages. Proband 1 hat zwei schmalbasigere, steilere und höhere Glockenkur­ ven als Proband 2, dessen Glockenkurve für den Tagesverlauf außerdem eine ausgeprägte Linkssteilheit oder positive Skewness aufweist. Die Tagesverteilung erstreckt sich daher bei Proband 2 bis zu Frequenzen von 150 Schlägen/Minuten, während bei Proband 1 im wesentlichen das Tagesfrequenzspektrum nur bis zu 105 Schlägen/Minute reicht.

Mit dem Ziel einer besseren zahlenmäßigen Erfassung der Charakteri­ stika kann eine Integration der Frequenzverteilung zur Erstellung einer Gesamtsummationskurve durchgeführt werden.

Fig. 6 zeigt die Gesamtsummationskurve von Proband 1, Fig. 7 die von Proband 2. Beim Vergleich zur Kurve von Proband 1 verläuft hierbei die Gesamtsummationskurve von Proband 2 wesentlich flacher. Dies verdeutlicht gemäß Fig. 8 und 9 eine Näherungsgerade, die bei beiden Gesamtsummationskurven durch den Wert bei 30 und 70% gelegt wird.

Fig. 8 zeigt die Ermittlung der Näherungsgeraden für Proband 1 mit einer Steigung von m = 3,54 im Vergleich zur halb so großen Steigung von m = 1, 82 bei Proband 2 in Fig. 9. Damit ist zahlenmäßig eindeutig der Trend zu höheren Frequenzen bei Proband 2 erfaßt. Der Schnittpunkt der Näherungsgeraden beider Probanden mit der X-Achse hat etwa den gleichen Wert, nämlich 56,75 bei Proband 1 und 57,5 bei Proband 2. Beide Probanden weisen also gleich niedrige Frequenzen auf. Ein Unterschied dieses Wertes ergäbe sich, wenn ein Proband zum Beispiel nur Herzfrequenzen <60 Schläge/Min. hätte.

Neben einer Auswertung der Gesamtaufzeichnungsdauer können auch Teilbereiche ausgewertet werden, wenn ein zusammenhängender Zeitabschnitt für die Auswertung klar definiert ist. Dies wird am Beispiel des Herzfrequenzverlaufs während der Schlafphase von Proband 1 und 2 erläutert. Fig. 10 zeigt den Frequenzverlauf während der Schlafphase von Proband 1, Fig. 11 den von Proband 2. Der Frequenzverlauf von Proband 1 verläuft wesentlich ruhiger und ausgeglichener als der von Proband 2.

Die Frequenzverteilung während der Schlafphase kann in die Frequenzverteilungskurve für die gesamte Auswertezeit hinein­ projiziert werden. Fig. 12 zeigt das Ergebnis für Proband 1, Fig. 13 das Ergebnis für Proband 2. Aus beiden Diagrammen ist ersichtlich, daß die niedrigen Frequenzen nur im Schlaf (schraf­ fiert) auftreten, für Proband 2 besteht jedoch ein relativ großer Überlappungsbereich, in dem die Frequenzen sowohl am Tag als auch in der Nacht auftreten.

Ebenso können die Summationskurven aus verschiedenen Tätigkeiten über zusammenhängende Zeiträume in die Gesamtsummationskurve hineinprojiziert werden. Fig. 14 zeigt die Summationskurven aus Schlaf (gepunktet) und Arbeit (gestrichelt), hineinprojiziert in die Gesamtsummationskurve, für Proband 1. Fig. 15 zeigt das analoge Verfahren für Proband 2.

Beim Vergleich zeigt sich, daß die Schlafsummationskurve bei beiden Probanden links liegt. Die bei der Arbeit ermittelte Summations­ kurve von Proband 1 liegt im mittleren Bereich, bei Proband 2 ist sie stark nach rechts im Vergleich zur Gesamtsummationskurve verschoben. Die Herzfrequenz liegt also bei Proband 2 während der Arbeit in einem deutlich höheren Bereich als der ermittelte Tagesdurchschnitt.

Für jede einzelne Summationskurve kann wieder eine Näherungsgerade ermittelt werden. Dies ist in Fig. 16 für Proband 1 und in Fig. 17 für Proband 2 gezeigt.

Neben diesen hier beschriebenen neuen Auswertungsverfahren können auch weitere schon bekannte Auswerteverfahren durchgeführt werden, zum Beispiel:
RR-Abweichungshistogramm
Aufgetretene Herzrhythmusstörungen über der Uhrzeit.

Anwendungsbereiche sind praktisch alle medizinischen Bereiche, in denen Herzfunktion und Herzrhythmus von Interesse sind. Dabei ist insbesondere ein kardiologisches Screening einschließlich Erfassung von Rhythmusstörungen möglich. Fragliche pathologische Befunde können dadurch mit weniger Aufwand abgeklärt werden und nur die eindeutig pathologischen Befunde der traditionellen Langzeit-EKG-Untersuchung zugeführt werden.

Weiterhin ist ein bevorzugtes Einsatzgebiet die Arbeitsmedizin. Da die Herzfrequenz sehr genaue Aufschlüsse über die physische und psychische Belastung hergibt, aber auch sehr gut mit der körperlichen Belastung und dem psychischen Streß korreliert, ist das erfindungsgemäße, handliche Gerät für sehr viele Fragestel­ lungen einsetzbar. Als Beispiele seien erwähnt:
Ökonomisierung des Arbeitsablaufes,
Maßnahmen zur Minderung der Streßbelastung,
Eignungstests und Ausbildungskontrolle,
Prophylaktische Maßnahmen gegen Alterung und vorzeitige Berentung,
Einfluß von Medikamenten, Noxen und Sauerstoffmangel.

Bei der Darstellung der Frequenzverteilung und der Integration der Frequenzverteilung können einzelne Zeitabschnitte, zum Beispiel Arbeitszeit, Schlaf in die Kurve der Gesamtauswertung über 24 Stunden hineinprojiziert werden.

Weitere Einsatzgebiete sind die Sportmedizin, beispielsweise zur Optimierung der Trainingsmaßnahmen, die Neurologie, zum Beispiel zur Früherkennung autonomer Dysfunktionen, z. B. M. Parkinson und auch die Psychologie, zum Beispiel zur Quantifizierung von psychogenem Streß und pathologischen Schlafformen.

Claims (4)

1. Gerät zur Langzeiterfassung der Herzaktionen, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Meßeinrichtung mit einem Sensor zur Erfassung und einen Datenspeicher zur Abspeicherung ausschließlich des zeitlichen Startpunktes der Aufzeichnungen sowie zumindest der Abstände zwischen den elektrischen Kammerhauptvektoren (R-Zacken) und bedarfsweise von deren Größe aufweist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Filter und/oder eine Überprüfungsvorrichtung zum Ausfiltern von Artefakten aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Auswerteeinrichtung zumindest zur Darstellung und Anzeige der Herzfrequenz über der Zeit, vorzugsweise auch zur Darstellung und Anzeige einer Frequenzverteilungskurve über der Auswertezeit und/oder der Integration der Frequenz­ verteilung mit Ermittlung einer Näherungsgeraden und/oder eines RR-Abweichungshistogrammes und/oder von aufgetretenen Herzrhythmusstörungen über der Uhrzeit aufweist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Anbringung des Sensors am Probanden ein Brustgurt vorgesehen ist und daß die Meß- und Auswerteein­ richtung vorzugsweise am Brustgurt angebracht ist.