DE2109179B2 - DEVICE FOR DETECTING SHAPED PULSES OF A PULSE TRAIN - Google Patents

DEVICE FOR DETECTING SHAPED PULSES OF A PULSE TRAIN

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DE2109179B2
DE2109179B2 DE19712109179 DE2109179A DE2109179B2 DE 2109179 B2 DE2109179 B2 DE 2109179B2 DE 19712109179 DE19712109179 DE 19712109179 DE 2109179 A DE2109179 A DE 2109179A DE 2109179 B2 DE2109179 B2 DE 2109179B2
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Description

das Fjr^uen^raterf(16)*ftlr die1 Ereeu^das Fjr ^ uen ^ raterf (16) * ftlr the 1 Ereeu ^

zw$t^two $ t ^

soi^enfFrequenzanteilbereich, derim wesentiicibSen: nur ,für nicht fonriyeränderte (normale) Pulse; charakteristische Frequenzen umfaßt, und daß i|enn Energieermittler (IiB, 0) EnergievergleichsÄftel (18) zum Vergleich der; Energieinhalte der be|den ausgesiebten Pulsfplgen|Yt4 U3) miteinander sowie ein SchweHendiskriminator (20) zugeordnet !jjiiid, Wucher Schwellendiskriminator (20) ein Ausgaiigssignal, z.B. iur Auslösung eines Alarms, erzeugt,\30 wenn die Energiedifferenz einen festgelegten Grenzwert überschreitet ;So the frequency component range, which essentially includes: only, for non-changed (normal) pulses; comprises characteristic frequencies, and that i | enn energy determiners (IiB, 0) energy comparison fields (18) for comparing the; Energy content of the sifted out pulse levels | Yt4 U3) with each other and a sweat discriminator (20) assigned! Jjiiid, usury threshold discriminator (20) generates an output signal, e.g. to trigger an alarm, \ 30 if the energy difference exceeds a specified limit value;

2. Vorrichtung; nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung von Extrasystolen im Elektrokardiogramm das Frequenzfilteir (15) für die Erzeugung der ersten Pulsfolge/l/i) auf Frequenzen im Bereich von 3 Hz und das Frequenzfilter (16) für die Erzeugung der zweiten Pulsfolge (Ui) auf Frequenzen im Bereich von 35 Hz abgestimmtist,2. device; according to claim 1, characterized in that for the determination of extrasystoles in the electrocardiogram the frequency filter (15) for generating the first pulse train / l / i) to frequencies in the range of 3 Hz and the frequency filter (16) for generating the second pulse train ( Ui) is tuned to frequencies in the range of 35 Hz,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens dem einen (16) der beiden Frequenzfilter Mittel, z. B. ein Ausgleichyerstäpker (17) öder ein einstellbarer Spannungsteiler,3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that at least one (16) of the two frequency filter means, for. B. a compensator (17) or an adjustable voltage divider,

* ypr- oder nachgeschaltet sind für den Ausgleich der ^^ngiSlciilA^icb 7 oder S, dadurch ^•ä^^llpllllaer^Em-Auswertung ^l^^n^mZeirl^rzogerungsglied gMi^OTsSf^piSene; eineGleich-* ypr or downstream are used to compensate for the ^^ ngiSlciilA ^ icb 7 or S, thereby ^ • ä ^^ llpllllaer ^ Em evaluation ^ l ^^ n ^ mZeirl ^ rduct gMi ^ OTsSf ^ piSene; a same-

jffWm^lie EkÖ-Pulse, ein ncnicraiiuiu»»Jng Λ^λ V.„„■->■■ ι ■ -r-Bandfflteii(2^,iläsiauf fürQRS-Komplexe signifikante Frequenzen abgestimmt ist sowie einen R-Zäckendiskruninatbr(25) enthält .jffWm ^ lie EkÖ-Pulse, a ncnicraiiuiu »» Jng Λ ^ λ V. "" ■ -> ■■ ι ■ -r- Bandfflteii (2 ^, iläsiauf for QRS complexes significant frequencies are matched as well as an R-period discruninatbr (25) contains.

10 Vorrichtung nach Anspruch 3 und 9, mit einem mittels Integiatiorisverstärker einstellbaren Ausdeichverstärker, (dadurch gekennzeichnet daß der ^tegrationsverstärker (30) jeweils beim Auftreten eines Spannüngssignals am Ausgang des R-Zackendislcriminatprs (25) vorzugsweise für dessen Dauer gesperrtwird.10 Device according to claim 3 and 9, with an adjustment amplifier adjustable by means of an integration amplifier, (characterized in that the integration amplifier (30) each time it occurs a voltage signal at the output of the R-wave discriminator (25) is preferably blocked for its duration.

11 Vorrichtung nach Anspruch 6 und 9, gekennzeichnet durch einen von den Ausgangssignalen des R-Zackendiskriminators (25) gesteuerten Rückstell-11 Device according to claim 6 and 9, characterized by a reset controlled by the output signals of the R-wave discriminator (25)

icreis {34 35. 36) für die NuUpunkteinstellung der Tiefpaßspannung (19) jeweÜs unmittelbar nach der Zuführung dessen Ausgangssignale (U4) zum nachgeschalteteh Schwellendiskriminator (20).icreis {34 35. 36) for the NuUpunktstellung the low-pass voltage (19) in each case immediately after the supply of its output signals (U 4 ) to the downstream threshold discriminator (20).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zumThe invention relates to a device for

vo, oder nachgeschaltet sind fürdenA« oer ggen^n ^^SSSS^^SSt ünterschiedliche^Bedämpfung der Pulsfolge /U1) 45 ^^,Srdifenm, mit wenigstens zweivo, or downstream are fürdenA «oer ggen ^ n ^^ SSSS ^^ SSt differing ^ attenuation of the pulse train / U 1 ) 45 ^^, Srdifenm, with at least two

Frequenzfiltern, die aus der ursprünglichen Pulsfolge insgesamt zwei getrennte Pulsfolgen mit Frequenzen aus zwei uhterschiedlichenFrequenzanteilbereichen derFrequency filters, the two separate pulse trains with frequencies from the original pulse train from two different frequency component ranges of the

U ,!_!-i^rC.l.fili.«. oiirfciohAn HIiH mit PltlPItlU,! _! - i ^ rC.l.fili. «. oiirfciohAn HIiH with PltlPItl

durch die Filter (15,16).through the filters (15,16).

4. Vorrichtung naoh Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitter(17) auf einen Durchschhittspulstyp einstellbar sind. .«Biwuu«».».»—·———.4. Apparatus naoh claim 3, characterized in that the center (17) on a Durchschhittspultyp are adjustable. . «Biwuu« ».». »- · ———.

5> Vorrichtung nach iiinem der Ansprüche Ibis 4, 50 ursprünglichen: Pulsfolge aussieben, und mit einem dadurch gekennzeichhibt, daß den Freqüenzfiltern EnergieerTnittleri der die Energieinhalte der so ausge-(15,16) ein Analogrechner (18) nachgeschaltet istlür siebten Pülsfölgen ermittelt die Bildung der Differenz zwischen den Amplituden- Vorrichtungen der genannten Art sind wertvolle5> Device according to iiinem of claims 4, 50 original: sieve pulse train, and with one marked by the fact that the frequency filters contain the energy content of the (15,16) an analog computer (18) connected downstream is determined for the seventh Pülsfölgen the formation of the difference between the amplitude devices of the type mentioned are valuable

..„·..._ ^-:__.i^v/> ii.\ Hilfsmittel im Zusammenhang mit dem Diagnostizieren,.. "· ..._ ^ -: __. I ^ v /> ii. \ Aids in connection with the diagnosis,

utidJ" · ——...__utid J "· ——...__

miereinrichtung (19), z. B. Tiefpaß, für die gleitende Summierung des Analogrechner-Ausgangssignals währehd einer vorziiigsviieise der Dauer eines Normalpulses entsprechenden Zeitdauer nachgeschaltet ist.metering device (19), e.g. B. low pass, for the sliding Summation of the analog computer output signal during one preferably the duration of one Normal pulse corresponding time duration is connected downstream.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen am Pulssignalweg vor oder hinter einem der beiden Frequenzfilter (15,16) angeschlossenen Pulsindikator (23 bis 27), der jeweils beim Anfallen einesi Pulses ein Spannungssignal erzeugt, welches durch ein Verzögerungsmittel, z. B. monostabile Kippstufe (26), zeitlich so verzöchen Methoden. Eine erste Methode besteht darin, daß jeweils die Amplitude eines QRS-Komplexes einer7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized by a front on the pulse signal path or pulse indicator (23 to 27) connected behind one of the two frequency filters (15, 16), the a voltage signal each time a pulse occurs generated which by a delay means, e.g. B. monostable flip-flop (26), so delay in time Methods. A first method is that in each case the amplitude of a QRS complex is one

EKG-Pulsfolge gemessen und eventuell auch die Zeit bestimmt wird, während der die gemessene Amplitude einen vorgegebenen Amplituden-Grenzwert überschreitet. Bei einer solchen Methode wird vorausgesetzt, daß die aberrannten QRS-Komplexe durchwegECG pulse train measured and possibly also the time is determined during which the measured amplitude exceeds a predetermined amplitude limit value. Such a method assumes that the failed QRS complexes are consistently

größere Amplituden aufweisen als die normalen. Da dies jedoch nicht immer der FaIi ist, ist diese Meßmethode verhältnismäßig unsicher. Bei einer weiteren Methode wird jeweils die QS-Zeitdauerhave larger amplitudes than normal. However, since this is not always the case, this is it Measurement method relatively uncertain. Another method is the QA duration

bestigunLj)ie Meßsicherheit bei einer solchen Methode hl^g1^dji§ei, davon, ab, wie genau die einzelnen twerte gemessen,-werden können. Da die jpes Elektrokardiogramms verhältnismäßig ^j^^^ es aqch .yerhältnisraäßig schwierig, die ,'je^Ös richtigen, Nullpunkte aufzufinden. Das Auffmden^den* gesuchten Nulldurchgänge wird ferner auchjTocli dadurch erschwert, daß ein Elektrokardiogrammiuie Vielzahl ypn — für die eigentliche Messung unin^eressanteitK— lvfulldurchgängen aufweist Bei einer drjtten^le&ode^wird jeweils.die Von einerii QRS-Kom-ρΐεκ einge^hlossene Fläche ,bestimmt Diese Methode seoJLyorauCidaß diejyqn einem aberrannten QRS-Kompl«i£ej>Utete^ Kurvenfläche immer größer ist als die eines- normalen QRS^Komplexes. Es gibt jedoch auch häufig ;äberrännte QRS-Komplexe, die diese Eigenscha^njcht -aufweisen. Bei zwei weiteren Methoden ,wird^i^iils^die ](Vinplitude der QR^-Komplexe bestimmt und zusätzlich entweder die QS-Zeit oder die von den QRS-Komplexen umschlossene Fläche bestimmt Solche Kombinationsmethoden haben gegenüber den Teilmethoden den Nachteil, daß der technische Aufwand entsprechend groß wird und Meßfehler immer noch verhältnismäßig häufig sind. Schließlich ist noch eine Methode bekannt, bei der das R-R-Intervall in eine Vielzahl von einzelnen Zeitsegmenten unterteilt und fur jedes Zeitsegment der zulässige Amplitudenwert festgestellt wird. Die Unterteilung des Intervalls kann dabei auch an eine langsame Veränderung des Mittelwertes der Herzfrequenz angepaßt werden. Nach einer solchen Methode arbeitende Vorrichtungen ergeben ebenfalls nur ungenügende Meßergebnisse, weil die für jedes Zeitsegment angewandten Formkriterien einfach gewählt sind.BestigunLj) the measurement certainty with such a method hl ^ g1 ^ dji§ei, depends on how exactly the individual t values can be measured. Since the jpes electrocardiogram ^ j ^^^ it is relatively difficult to find the zero points that are always correct. That Finding ^ the * sought zero crossings is also also made difficult by the fact that an electrocardiogram Variety ypn - for the actual measurement unin ^ eressanteitK - lvfull passages with one drjtten ^ le & ode ^ will each.die von einerii QRS-Kom-ρΐεκ enclosed area, determined this method seoJLyorauCidaß diejyqn a runaway QRS-Comp «i £ ej> Utete ^ Curve area is always larger than that of a normal QRS ^ complex. However, there are too often; overran QRS complexes that do not have this property -exhibit. With two other methods, ^ i ^ iils ^ die] (amplitude of the QR ^ complexes and in addition either the QA time or the area enclosed by the QRS complexes is determined Such combination methods have the disadvantage compared to the partial methods that the technical The effort is correspondingly large and measurement errors are still relatively frequent. Finally is still a method known in which the R-R interval in a Large number of individual time segments and the permissible amplitude value for each time segment is detected. The division of the interval can can also be adapted to a slow change in the mean value of the heart rate. To Devices working with such a method also give only inadequate measurement results, because the shape criteria used for each time segment are simply chosen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Erfassen von formveränderten Pulsen einer Pulsfolge anzugeben, welche die Nachteile der nach den obengenannten Methoden arbeitenden Vorrichtungen nicht aufweist, d. h. welche ein eindeutiges Identifizieren von formveränderten Pulsen, insbesondere von breitenerwejterten Extrasystolen, gewährleistetThe object of the invention is to provide a device for detecting shape-changed pulses of a pulse train indicate what the disadvantages of the after above-mentioned methods does not have working devices, d. H. which clearly identify of shape-changed pulses, especially of width-enlarged ones Extrasystoles, guaranteed

Die Aufgabe wird speziell mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Frequenzfilter für die Erzeugung der ersten Pulsfolge auf einen solchen Frequenzanteilbereich der ursprünglichen Pulsfolge abgestimmt ist, der sowohl für nicht formveränderte (normale) als auch für fonnyerähderae Pulse charakteristische Frequenzen umfaßt, das Frequenzfilter für die Erzeugung der zweiten Pulsfolge hingegen nur auf einen solchen Frequenzanteilbereich, der im wesentlichen nur für nicht fprmveräinderte (normale) Pulse charakteristische Frequenzen umfaßt, und daß dem Energieermittler Energievergleichsmittel zum Vergleich der Energieinhaite der beiden ausgesiebten Pulsfolgen miteinander sowie ein Schwellendiskriminator zugeordnet sind, welcher Schv/ellendiskriminator ein Ausgangssignal, z. B. zur Auslösung eines Alarms, erzeugt, wenn die Energiedifferenz einen festgelegten Grenzwert überschreitet The task is specifically carried out with a device of the initially mentioned type according to the invention achieved in that the frequency filter for generating the first pulse train is matched to such a frequency component range of the original pulse train that both for non-shape-changed (normal) and for fonnyerähderae Pulse characteristic frequencies includes the frequency filter for the generation of the second pulse train, however, only on such a frequency component range that is essentially only for Unchanged (normal) pulses include characteristic frequencies, and that the energy meter Energy comparison means for comparing the energy contents of the two filtered pulse trains with one another and a threshold discriminator are assigned, which threshold discriminator has an output signal, z. B. to trigger an alarm, generated when the energy difference exceeds a specified limit

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß formveränderte Pulse einer Pulsfolge ein anderes Energiefrequenz-Spektrum aufweisen als normale Impulse derselben Folge. Beispielsweise ist der Anteil an hohen Frequenzen bei breitenerweiterten Extrasystolen in einem Elektrokardiogramm sehr viel geringer als bei normalen QRS-Komplexen. Durch entsprechende Bewertung von z. B. hohen und niedrigen Frequenzanteilen der Pulsfolge kann dann festgestellt werden, oh breitenerweiterte Extrasystolen oder lediglich normale QRS-Komplexe vorliegen. Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist an sich bereits durch die US-PS 317 i 406 vorbekannt Diese US-PS beschreibt jedoch eine solche Vorrichtung zum Analysieren von Herzschlägen im Elektrokardiogramm, bei der das gesamte Elektrokardiogramm durch eine Vielzahl von Hochpaß-Filtern zeitlich gestaffelt (Anschaltung des EKG an die einzelnen Filter durch Umschalter) in einzelne Energie-Frequenzbänder zerlegt wird. Diese einzelnen Frequenzbänder werden auf dem Papierstreifen eines Schreibers zeitlich nacheinander aufgezeichnet Durch optischen Vergleich der einzelnen Bänder mit dem gesamten EKG wird aufgrund praktischer Erfahrung des untersuchenden Arztes auf das eventuelle Vorliegen von formveränderten Pulsen im EKG geschlossen. Bei vorliegender Erfindung geschieht zwar die Identifizierung von formveränderten Pulsen wie auch beim Gegenstand der US-PS 31 71 406 durch Auswertung des Energie-Frequenz-Spektrums der zu untersuchenden Pulsfolge; im Unterschied zum Gegenstand der US-PS wird beim Gegenstand vorliegender Erfindung jedoch nicht die gesamte Pulsfolge in einzelne aufeinanderfolgende Energie-Frequenzbänder unterteilt und die Identifizierung geschieht nicht durch zeitlich gestaffelten Vergleich der einzelnen nacheinander anfallenden Bänder mit dem gesamten Energie-Frequenz-Spektrum der Pulsfolge. Beim Gegenstand vorliegender Erfindung werden vielmehr aus der ursprünglichen Pulsfolge gezielt insgesamt nur zwei Pulsfolgen mit den oben angeführten Eigenschaften herausgefiltert und die Energieinhalte speziell dieser beiden Folgen miteinander verglichen. Der Vergleich der Energieinhalte geschieht dabei im Gegensatz zur USA-Patentschrift nicht auf rein optischem Wege am Papierstreifen eines Schreibers, sondern automatisch durch eine elektronische Vergleichsvorrichtung und damit unabhängig von der Erfahrung des jeweiligen untersuchenden Arztes. Die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung zeigt ferner das Vorliegen von formveränderten Pulsen automatisch und unmittelbar noch während der EKG-Abnahme am Patienten an (Alarmsignal), während bei der US-PS 3171406 das Vorliegen von formveränderten Pulsen erst ex post, d. h. nach Aufzeichnung sämtlicher Teilbänder der Pulsfolge, anhand der Aufzeichnung feststellbar ist. Die mit vorliegendem Erfindungsgegenstand erreichte automatische Identifizierung von formverändertem Pulsen verhindert somit in hohem Maße Fehldiagnosen, die bei den herkömmlichen Geräten aufgrund der optischen Identifizierung nach Erfahrung und aufgrund der Vielzahl von auszuwertenden Teilspektren nicht mit Sicherheit auszuschalten sind.The invention is based on the knowledge that shape-changed pulses of a pulse train have a different energy frequency spectrum than normal pulses of the same train. For example, the proportion of high frequencies in broadly expanded extrasystoles in an electrocardiogram is much lower than in normal QRS complexes. By evaluating z. B. high and low frequency components of the pulse train can then be determined, oh wide-spread extrasystoles or only normal QRS complexes are present. A device of the type mentioned is already known from US Pat. No. 317 i 406. However, this US Pat. Connection of the EKG to the individual filters by switch) is broken down into individual energy frequency bands. These individual frequency bands are recorded one after the other on the paper strip of a recorder. By optically comparing the individual bands with the entire ECG, based on the examining doctor's practical experience, conclusions can be drawn about the possible presence of shape-changed pulses in the ECG. In the present invention, although the identification of shape-changed pulses, as in the subject of US Pat. No. 3,171,406, is done by evaluating the energy-frequency spectrum of the pulse sequence to be examined; In contrast to the subject of the US-PS, however, the subject of the present invention does not subdivide the entire pulse sequence into individual successive energy-frequency bands and the identification is not done by comparing the individual successive bands with the entire energy-frequency spectrum of the pulse sequence. In the subject matter of the present invention, a total of only two pulse trains with the properties listed above are specifically filtered out of the original pulse train and the energy content especially of these two trains is compared with one another. In contrast to the US patent, the comparison of the energy content is not done purely optically on the paper strip of a pen, but automatically by an electronic comparison device and thus independent of the experience of the examining doctor. The device according to the present invention also shows the presence of shape-changed pulses automatically and immediately while the EKG is being taken from the patient (alarm signal), while in US Pat Pulse sequence, based on the recording can be determined. The automatic identification of shape-changed pulses achieved with the present subject matter of the invention thus prevents, to a high degree, misdiagnoses which, in conventional devices, cannot be eliminated with certainty due to the optical identification based on experience and due to the large number of partial spectra to be evaluated.

Die US-PS 33 44 233 beschreibt zwar ebenfalls bereits schon eine Vorrichtung zur Untersuchung von Signalen mittels zweier Filter und Energievergleich. Diese Vorrichtung dient jedoch nur zur Untersuchung der menschlichen Sprache im Sinne der Aufzeichnung und Anzeige von Lautphänomenen getrennt nach tiefen und hohen Lautfrequenzanteilen. Demnach handelt es sich bei den Filtern auch nur um einen Tiefpaß bzw. um einen Hochpaß, wobei der Tiefpaß sämtliche Lautfrequenzanteile unterhalb der Grenzfrequenz von !,2 kHz und der Hochpaß sämtliche Lautfrequenzanteile oberhalb von 1,2 kHz zur Weiterverarbeitung durchläßt. Die Energieinhalte dieser breiten, sich nicht überlappenden Frequenzbänder werden dann miteinander verglichenThe US-PS 33 44 233 already describes a device for the investigation of Signals by means of two filters and energy comparison. However, this device is only used for examination of human language in the sense of recording and displaying sound phenomena separated by depth and high sound frequency components. Accordingly, the filters are only a low-pass filter a high pass, the low pass all sound frequency components below the cutoff frequency of!, 2 kHz and the high-pass filter lets through all sound frequency components above 1.2 kHz for further processing. the The energy content of these broad, non-overlapping frequency bands are then compared with one another

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und geben ein Maß für den relativen Energieunterschied bei hohen und bei tiefen Sprachfrequenzen.and give a measure of the relative difference in energy at high and low speech frequencies.

Wie schon mehrfach angedeutet, handelt es sich beim vorliegenden Erfindungsgegenstand im Gegensatz hierzu jedoch um eine Vorrichtung zum Erfassen von formveränderten Pulsen speziell im Elektrokardiogramm eines Patienten. Die Frequenzfilter sind dabei zwei Bandpaßfilter, von denen das eine lediglich auf einen solchen schmalen Frequenzanteilbereich der ursprünglichen EKG-Pulsfolge abgestimmt ist, der sowohl für nicht formveränderte (normale) als auch für formveränderte Pulse charakteristische Frequenzen (z. B. ca. 3 Hz) umfaßt, während das zweite Frequenzfüter hingegen nur auf einen solchen Frequenzanteilbereich abgestimmt ist, der im wesentlichen nur für nicht formveränderte (normale) Pulse charakteristische Frequenzen (z. B. ca. 35 Hz) umfaßt Die Energievergleichsmittel gemäß vorliegender Erfindung dienen dann zum Vergleich lediglich der Energieinhalte dieser so ausgesiebten Frequenzbänder. Ferner ist den Energie-Vergleichsmitteln ein Schwellendiskriminator zugeordnet, der ein Ausgangssignal, z. B. zur Auslösung eines Alarms, erzeugt, wenn die Energiedifferenz einen festgelegten Grenzwert überschreitet Alarmvorrichtungen sind im Zusammenhang mit Vorrichtungen zürn Erfassen und Verarbeiten speziell von EKG-Pulsfolgen zwar ebenfalls bereits durch die US-PS 33 52 300 vorbekannt Hier wird jedoch Alarm nur dann ausgelöst, wenn die Zeitdauer einer Anzahl aufeinanderfolgender R-Wellen im EKG einen voreingestellten Wert überschreitet Dies bedeutet, daß Alarm nicht dann gegeben wird, wenn z. B. breitenerweiterte Pulse im EKG auftreten, sondern nur dann, wenn die Herzfrequenz einen für den Patienten kritischen Wert überschreitet Bei der Vorrichtung nach der US-PS 33 52 300 ergeben sich also Unterschiede in der Art der Alarmauslösung (unterschiedliche Aufgabenstellung). Grundsätzliche Unterschiede ergeben sich dementsprechend aber auch im Aufbau, da die Vorrichtung nach der US-PS 33 52 300 weder Frequenzfilter noch Energiedetektoren mit Aufbau und Funktionsweise der erfindungsgemäßen Art beinhaltetAs already indicated several times, the present subject matter of the invention is in contrast for this purpose, however, a device for detecting shape-changed pulses especially in the electrocardiogram of a patient. The frequency filters are two bandpass filters, one of which is only open such a narrow frequency component range of the original EKG pulse train is matched that Frequencies characteristic of both non-shape-changed (normal) and shape-changed pulses (z. B. approx. 3 Hz), while the second frequency filter however, is only tuned to such a frequency component range that is essentially only for not Shape-changed (normal) pulses, characteristic frequencies (e.g. approx. 35 Hz) include the energy comparison means According to the present invention, only the energy content of these are then used for comparison filtered frequency bands. Furthermore, the energy comparison means a threshold discriminator associated with an output signal, e.g. B. to trigger a Alarms generated when the energy difference exceeds a set limit. Alarm devices are related to devices Acquisition and processing of EKG pulse sequences in particular is also already provided by US Pat. No. 33 52 300 already known Here, however, the alarm is only triggered if the duration of a number of consecutive R waves in the ECG have a preset value This means that the alarm is not given if z. B. width-extended pulses in the EKG occur, but only when the heart rate is a critical value for the patient exceeds In the device according to US-PS 33 52 300 so there are differences in the type of Alarm triggering (different tasks). Fundamental differences arise accordingly but also in structure, since the device according to US-PS 33 52 300 neither frequency filters nor energy detectors with structure and mode of operation of the type according to the invention

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbetspiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.Further advantages of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment based on the drawing in conjunction with the subclaims.

F i g. 1 zeigt einen normalen EKG-Komplex. Der Komplex kann in drei Teile unterteilt werden, und zwar in einen ersten auf die Vorkammeraktivität des Herzens bezogenen Teil, der im Diagramm eine Welle Ejrgibt ^0 F i g. 1 shows a normal EKG complex. The complex can be divided into three parts, namely a first part related to the atrial activity of the heart, which in the diagram shows a wave ^ 0

3535

40 Kurven 7 und 8 nach F i g. 3. Das Spektrum der Kurve 7 ist dabei durch den Verlauf der Kurve 9 und das Spektrum der Kurve 8 durch den Verlauf der Kurve 10 dargestellt Wie man sieht, weisen die Spektren der beiden Kurven 7 und 8 nach Fig.3 erhebliche Unterschiede auf. Diese Unterschiede können als Kriterium für das Identifizieren von aberrannten Impulsen herangezogen werden. Werden beispielsweise durch zwei entsprechend abgestimmte Filter zwei entsprechend Fig.4 gewählte Frequenzbänder 11 und 12 aus den Spektralverläufen 9 und 10 herausgesiebt und wird anschließend die Energiedifferenz zwischen den beiden Bändern gebildet, so wäre, wenn lediglich normale QRS-Komplexe vorhanden wären, die Energiedifferenz verhältnismäßig gering, beim Vorhandensein von aberrannten Komplexen jedoch verhältnismäßig groß. Durch Ausgleich der unterschiedlichen Bedämpfung der Impulsfolge durch die Filter kann sogar erreicht werden, daß die Energiedifferenz bei normalen QRS-Komplexen Null wird, so daß lediglich bei aberrannten QRS-Komplexen eine Energiedifferenz auftritt. Die jeweils auftretende Energiedifferenz kann gemessen werden. Überschreitet sie einen vorgegebenen Grenzwert, so wird ein Alarmsignal erzeugt 40 curves 7 and 8 according to FIG. 3. The spectrum of curve 7 is represented by the course of curve 9 and the spectrum of curve 8 by the course of curve 10. As can be seen, the spectra of the two curves 7 and 8 according to FIG. 3 have considerable differences. These differences can be used as a criterion for identifying failed pulses. If, for example, two appropriately matched filters are used to filter out two frequency bands 11 and 12 selected as shown in FIG low, but relatively high in the presence of failed complexes. By compensating for the different attenuation of the pulse train by the filter, it can even be achieved that the energy difference in normal QRS complexes becomes zero, so that an energy difference occurs only in the case of failed QRS complexes. The energy difference that occurs in each case can be measured. If it exceeds a predetermined limit value, an alarm signal is generated

Fig.5 zeigt das Prinzipschaltbild einer nach einem solchen Kriterium arbeitenden erfindungsgemäßen Vorrichtung. Gemäß F ig. 5 wird 'das mittels EKG-Elektroden am Körper des Patienten (nicht gezeichnet) abgenommene EKG-Signal i/, einem Vorverstärker 13 (Differenzverstärker) zugeführt das verstärkte Signal wird in einem Anpassungsverstärker 14 an die nachfolgende aus einem Bandfilter 15, einem Bandfilter 16 sowie einem dem Bandfilter 16 vorgeschalteten Ausgleichverstärker 17 bestehende Meßeinheit angepaßt Das Bandfilter 15 besitzt eine Mittenfrequenz von ca. 5 Ha das Bandfilter 16 eine Mittenfrequenz von ca. 35 Hz. Der Ausgleichverstärker 17 dient zum Ausgleich der unterschiedlichen Bedämpfung des EKG-Signals ü\ in den beiden Filterzweigen.5 shows the basic circuit diagram of a device according to the invention operating according to such a criterion. According to Fig. 5, the EKG signal i / recorded by EKG electrodes on the patient's body (not shown) is fed to a preamplifier 13 (differential amplifier) a tape filter 16 upstream equalization amplifier 17 existing measuring unit adapted the bandpass filter 15 has a center frequency of about 5 Ha, the band filter 16 has a center frequency of about 35 Hz. the compensation amplifier 17 serves to compensate for the different attenuation of the ECG signal u \ in the two Filter branches.

C1°!s <^us8an8ss«lial U* (niederfrequenter Anteil des EKG-Signals CA) des Filters 15 sowie das Ausgangssignal U3 (hochfrequenter Anteil des EKG-Signals Ux) des Mters 16 werden einem Analogrechner 18 zugeführt, der die Differenz U*-Uf zwischen den Amplitudenquadraten der Filterausgangssignale CJi und U3 bildet (zwei Summierglieder zur Bildung der Summen U2+ U3 und U2- U3 und ein Multiplizierglied für die Multiplikation der Summen). Das Signal Uf- U3* wird in einem Tiefpaß 19 jeweils während eines etwa der Zeitdauer "^s'e^jRs Komplexes entsprechenden-Zeit mfiiieri· Dcr..ZWccC\ieS obengc ■ h d tifaddT filter QÜVdraicn fU^i C1 °! s < ^ us 8 to 8 ss « lial U * (low-frequency component of the EKG signal CA) of the filter 15 and the output signal U 3 (high-frequency component of the EKG signal U x ) of the mother 16 are fed to an analog computer 18, which the Difference U * -Uf between the amplitude squares of the filter output signals CJi and U 3 forms (two summing elements for forming the sums U 2 + U 3 and U 2 - U 3 and a multiplier for multiplying the sums). The signal Uf- U 3 * is mfiiieri · Dcr..Z W ccC \ ieS above ■ hd tifaddT filter QÜVdraicn fU ^ i

vorhanden, so spricht eine dem logischen Verknüpfungsglied 21 nachgeschaltete monostabüe Kippstufe 29 an und erzeugt einen Alarm. Ist ein Impuls READ vorhanden, das Spannungssignal am Ausgang des Schwellendiskriminators jedoch Null, so wird eine dem Verknüpfungsglied 22 nachgeschaltete monostabüe Kippstufe 28 angestoßen und das Vorhandensein eines normalen QRS-Kompiexes angezeigt. Der Impuls READ wird aus dem Ausgangssignal U2 des Bandfilters 15 nach Gleichrichtung in einer Gleichrichteranordnung ι ο 23, Filterung in einem Tiefpaß 24, Vergleich in einem Komparator 25 und nach Zeitverzögerung in einer monostabilen Kippstufe 26 mit nachgeschalteter Regeleinrichtung 27 (Zeitreferenzkreis) erzeugtpresent, a monostable flip-flop 29 connected downstream of the logic link 21 responds and generates an alarm. If a READ pulse is present, but the voltage signal at the output of the threshold discriminator is zero, a monostable multivibrator 28 connected downstream of the logic element 22 is triggered and the presence of a normal QRS system is displayed. The READ pulse is generated from the output signal U 2 of the band filter 15 after rectification in a rectifier arrangement 23, filtering in a low-pass filter 24, comparison in a comparator 25 and, after a time delay, in a monostable multivibrator 26 with a downstream control device 27 (time reference circuit)

Die Regelung des Ausgleichverstärkers 17 im Sinne einer Anpassung der beiden Filterzweige kann automatisch in Abhängigkeit vom Ausgangssignal t/4 des Tiefpasses 19 über einen Integrationsverstärker 30 erfolgen. Die Regelung des Ausgleichverstärkers 17 geschieht dabei so, daß beim Anfallen von für den Patienten repräsentativen QRS-Komplexen das Signal i/4 am Ausgang des Tiefpasses 19 Null wird. Die Regelung des Ausgleichverstärkers 17 kann auch nach Umschalten des Umschalters 31 von Hand über ein Widerstandspotentiometer 32 ausgeführt werden.The regulation of the compensation amplifier 17 in the sense of an adaptation of the two filter branches can take place automatically as a function of the output signal t / 4 of the low-pass filter 19 via an integration amplifier 30. The control of the compensation amplifier 17 is done in such a way that when QRS complexes representative of the patient occur, the signal i / 4 at the output of the low-pass filter 19 becomes zero. The control of the equalization amplifier 17 can also be carried out after switching over the switch 31 by hand via a resistance potentiometer 32.

Um zu verhindern, daß während des Anfallens eines Pulses der Meßvorgang durch eine Änderung des Ausgleiches der beiden Filterzweige gestört wird, wird der Integrationsverstärker 30 über seinen Eingang HOLD während einer der Dauer des QRS-Komplexes entsprechenden Zeit gesperrt Der Sperrvorgang wird durch den Komparator 25 des Zeitreferenzkreises eingeleitet. Die Zeitdauer einer Sperrung wird durch die Dauer eines von einer monostabilen Kippstufe 33 erzeugten Impulses festgelegtTo prevent during the seizure of a Pulse the measuring process is disturbed by a change in the balance of the two filter branches the integration amplifier 30 via its input HOLD during one of the duration of the QRS complex corresponding time blocked The blocking process is carried out by the comparator 25 of the time reference circuit initiated. The duration of a blocking is determined by the duration of a monostable flip-flop 33 generated pulse

Um möglichst gute summierende Eigenschaften des Tiefpasses 19 zu gewährleisten, muß der Tiefpaß 19 eine niedrige Grenzfrequenz aufweisen. Damit bei einem solchen Filter eine summierte QRS-Welle bei hoher Herzfrequenz nicht die folgende QRS-Welle stört, ist ein Rückstellkreis für den Tiefpaß 19 vorgesehen, der den Ausgang des Tiefpasses in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Komparators 25 über die monostabilen Kippstufen 33 und 34, die Regler 33 und 36 und über den Reglereingang RESET auf Nullpotential schaltet, nachdem ein QRS-Komplex summiert wurde. Es ist zu bemerken, daß die Verzögerungszeit der monostabilen Kippstufe 26 kürzer ist als die Summe der Verzögerungszeiten der monostabilen Kippstufen 33 und 34. Das vom Tiefpaß 19 zum Schwellendiskriminator 20 geleitete Signal kann somit abgelesen werden, bevor die obengenannte Nullstellung erfolgtIn order to ensure the best possible summing properties of the low-pass filter 19, the low-pass filter 19 must have a have a low cut-off frequency. So with such a filter a summed QRS wave at high Heart rate does not interfere with the following QRS wave, a reset circuit is provided for the low-pass filter 19, the the output of the low-pass filter as a function of the output signal of the comparator 25 via the monostable Flip-flops 33 and 34, the controllers 33 and 36 and via the controller input RESET to zero potential switches after a QRS complex has been summed. It should be noted that the delay time of the The monostable multivibrator 26 is shorter than the sum of the delay times of the monostable multivibrator 33 and 34. The signal passed from the low-pass filter 19 to the threshold discriminator 20 can thus be read, before the aforementioned zeroing takes place

Der eingangs aufgeführte Durchschnittspegel-Anpassungsverstärker 14 kann wahlweise automatisch vom Ausgang des Bandfilters 15 (in Abhängigkeit vom Signal i/2) oder nach Umschalten des Umschalters 37 von Hand über ein Widerstandspotentiometer 38 gesteuert werden.The average level matching amplifier 14 mentioned at the beginning can be selected automatically from the Output of the band filter 15 (depending on the signal i / 2) or after switching the switch 37 from Hand controlled via a resistance potentiometer 38.

F i g. 6 zeigt den zeitlichen Verlauf der wesentlichsten im Prinzipschaltbild nach F i g. 5 auftretenden Spannungen. Die Spannung U\ (^entspricht der am Eingang des Vorverstärkers 13 anfallenden EKG-Signale. Die Spannungen U2 (t) bzw. lh(t) ergeben sich an den Ausgängen der Bandfilter 15 bzw, 16, Die Spannung i/4 F i g. 6 shows the course over time of the most important ones in the basic circuit diagram according to FIG. 5 occurring voltages. The voltage U \ (^ corresponds to the EKG signals occurring at the input of the preamplifier 13. The voltages U2 (t) or lh (t) result at the outputs of the band filters 15 or 16, the voltage i / 4

1 } 1 }

(t)entspricht dem Ausgangssignal — (IZ2 2 — U3 2) dt (t) corresponds to the output signal - (IZ 2 2 - U 3 2 ) dt

τ Jτ J

1 0 1 0

des Tiefpasses 19. Die Spannung Us (t) entspricht dem beim Auftreten eines aberrannten QRS-Komplexes am Ausgang der monostabilen Kippstufe 29 erzeugten Alarmsignals.of the low-pass filter 19. The voltage Us (t) corresponds to the alarm signal generated at the output of the monostable multivibrator 29 when a failed QRS complex occurs.

Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die beschriebene Ausführungsform, sie kann im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche beliebig abgewandelt werden.The invention is not limited to the embodiment described, it can be used within the framework of the following claims can be modified as required.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (1)

_ Auftretens von_ Occurrence of ellehdiskriminators (20) 14|^Ausgangssigna-ellehdiskriminators (20) 14 | ^ output signals ^Β^^β^^ϊ^1^^^ Β ^^ β ^^ ϊ ^ 1 ^^ J^mJ ^ m ■■■MäMmm■■■ MäMmm ^^ΪΡ^ϋ^^ SRännungssignals *®-^^^^S^raaBJ^töfr^u^gai^gnals^^ ΪΡ ^ ϋ ^^ SRain signal * ® - ^^^^ S ^ raaBJ ^ töfr ^ u ^ gai ^ gnals »fuögs^äi:(21);ünd lediglich beim»Fuögs ^ äi: (21); ünd only at ^'^■'-■•'•'""•^■^panriungssignals des^ '^ ■' - ■ • '•' "" • ^ ■ ^ panriungssignals des
DE19712109179 1970-03-26 1971-02-26 Device for detecting shape-changed pulses of a pulse train Expired DE2109179C3 (en)

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GB1345916A (en) 1974-02-06
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