DE2213896A1 - Signalverarbeitungssystem für Achiilessehnen-Reflextest - Google Patents

Description

PATENTnNWAIT

HELMUT GÖRTZ .. ^lL I

6 Frankfurt dir: UVi-,_t 70 SehneckenlioUi-.2/-"rel.oi7ö79 21. lilärz 1972

Gzs/goe

SEARLE MEDIDATA INC. . . ' ■

Signalverarbeitungssystem für Achillessehnen-Reflextest.

Diese Erfindung bezfeht sich auf ein System zur Zeitmessung der Reaktion des menschlichen Körpers auf externe Stimulantien und insbesondere auf ein Signalverarbeitungssystem zur Bestimmung der Halbwertsrelaxationszeit beim Achillessehnen-Test«

Kürzliche medizinische Untersuchungen haben eine starke Korrelation zwischen Schilddrüsen-Störungen des menschlichen Körpers und abnormalen Achillessehnen-Reflexreaktionen entdeckt. Diese Entdeckung machte einen Schilddrüsen-Zustandstest möglich, der viel schneller und weniger kompliziert ist, als es' bisher bei der klinischen biochemischen Analyse möglich war.

Der Achillessehnen-Reflex wird normalerweise gemessen, indem die Dauer der Fußbewegung als Antwort auf einen Schlag auf die Achillessehne durch einen .Perkussionshaiumer festgestellt wird. Die Fußbewegung kann elektrisch aufgrund des Ausganges eines Photodetektors festgestellt werden, der einen Lichtstrahl empfängt, der veränderlich von der induzierten Fußbewegung abgedeckt wird. Eine Darstellung der Detektorsignalwelle auf einem Streifen-Aufzeichnungsgerät kann dann manuell mit einem Lineal gemessen

209840/0840

~" JL ""

werden, um die Zeit zwischen dem Hamraerschlag und der halben Relaxation der Achillessehne zu bestimmen. Dieses Msßsystem ist aus zahlreichen Gründen unbefriedigend: Es wird viel Zeit benötigt, um die Messungen aus der Tabelle zu machen, die manuelle Messung von der Tabelle ist ungenau, und die dargestellte Wellenform ist aufgrund von Phasen- und Zeitverzerrungen, die jedem elektromechanischen Gerät anhaften, ungenau.

Ein verbessertes System muß elektronische Verarbeitung für die Detektorsignalwelie vorsehen, um das Zeitintervall zwischen dem Hammerschlag und dem Halbrelaxationspunkt ganau und übereinstimmend festzustellen. Es sind Systeme bekannt, die eine Digitalanzeige liefern, die die vergangene Zeit zwischen spezifischen Punkten einer Welle dars&llen, aber es gibt besondere Probleme auf dem Gebiet des Achillessehnen-Ref-lextests, der erfinderische und neue Lösungen erfordert, um eine genaue Messung der HaIbrelaxationszeit zu liefern. Zum Beispiel wurde sogar bei einem idealen normalen Patienten gefunden, daß nicht jeder Achillessehnen-Reflex den Normalreflex des Patienten darstellt. Insbesondere ist die erste Reflexreaktion eines jeden Testes oftmals das Ergebnis von anfänglichen Muskeln- und Nervenspannungen, die bei späteren Reflexen verschwinden. Weiterhin zeigen viele Patienten keine typischen ηοπηαΐη Wellen von einem Achiliessehnen-Reflex, sondern c\zo\.vjo.n Wellen formen, mit veränderlichen Aupli-

209840/0840

tuden, oder die das Ergebnis von zusätzlichen spastischen Fußzuckungen sind. Um für einen halbautomatischen Achilles-Sehnenreflextest verwendbar zu sein, muß ein Detektorsignalverarbeiter automatisch normale und abnormale Patienten und die entsprechenden We Ilen formantworten, die sie während des Achillessehnen-" tests erzeugen, in Betracht ziehen.

Um die Erfindung zu illustrieren, wurde ein Achillessehnen-Ref lextestsystem geschaffen, um die zwischen Hammer sch lag und einer halben Muskelrelaxation für den Achillessehnen-Reflex eines normalen wie eines abnormalen Patienten genau und representativ zu bestimmen. Das Testsystem liefert der testenden Person eine sichtbare Darstellung einer elektrischen Welle, die die Fußbewegung während des Sehnenreflexes und eine digitale Anzeige der zwischen dem Hammerschlag und der ha3.ben Relaxationszeit vergangenen Zeit. Zusätzlich werden die Punkte des IIammerschlags und der halben Relaxationszeit auf der dargestellten Vie Ilen form markiert. Die testende Person kann hierbei bestimmen, wann beirichtiger'Arbeitsweise, des Systems ein genauer representatives Reflex für den Patienten aufgetreten ist und entsprechend veranlassen, daß die zugehörige digitale Anzeige der vergangenen Zeit zur Verwendung in einer zentralen Verarbciitungseinheit als die charnktcristisclio AchilJesGuhnen-Hcflexzeit de:: Patienten u\i£:jc".cxc:hriv'c wird«

©AD ORIGINAL 209840/0840

-A-

Die normale Detektorwellenform für die Achillessehnen-Antwort besteht aus einer anfänglichen verhältnismäßig kleinen Auslenkung, die das Moment darstellt, das zwischen dem Hammer und dem Fuß ausgetauscht wird, und aus nachfolgenden, verhältnismäßig längeren und größeren Auslenkungan, die die Sehnenkontraktion und -Relaxation darstellen· Abnormale Reaktionen sind z.B. solche, bei denen die relativen Amplituden der zwei Auslenkungen gleichartiger sind oder gar eine umgekehrte Beziehung zueinander besitzen, und Reaktionen, wo spastische Fußbewegungen zusätzliche Auslenkungen in der Detektorsignalwelle erzeugen, oder wo eine Bewegung direkt nach den ursprünglichen zwei Auslenkungen auftritt. Weiterhin sind anfängliche und letzte Fußpositionen direkt vor und direkt nach einem Sehnenreflex stark veränderlich.

Innerhalb des Systems nach der Erfindung sind Elektronikschaltungen vorgesehen, um eine Unterscheidung zu fehlerhaften HaIbrelaxationszeiten zu erreichen, wenn abnormale oder ungewöhnliche Patientenreaktionen auftreten, um sicherzustellen, daß das Zeitintervall genau eine Messung der Zeit zwischen dem Hammer· schlag und eine genaue, wiederholen definierte Halbrelaxation des Achillessehnen-Muskels selbst ist.

209840/0 8 40

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Darstellungen eines Aus'führungsbeispiels sowie aus der folgenden Beschreibung.

Es zeigen;

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Photodetektoranordhung zur Erkennung der Patientenfußbewegung während der Ächillessehnen-Refiextestung gemäß dem Stand dar Technik;

fig, 2a-i Wellenformen der verschiedenen Achillessehnen-Reflex Antworten und We Ilen formen an verschiedeiien Punkten des Systems, die zum Verständnis der Arbeitsweise dei: Erfindung nützlich sind?

Fig, 3 ein Blockdiagramm eines

nach der Erfindung zur Verarbeitung die von der FuSbewegung erzeugt werdeajr Wtä

Fig« 4 teilweise als Blockdiagramm und teilweise als ^Schema einen Halbrelaxationspunktdetektor, der in destr Schal tung der Fig. 3 arbeitet.

INSPECTED

In Fig. 1 ist in Draufsicht das Bein 12 eines Patienten gezeigt, das von einem Schemel 14 derart gestützt wird, daß der Fuß 16 über den Schemel 14 hinaushängt, wobei die Achillessehnenregion 18 nach oben zeigt, um eine leichte Reflexuntersuchung durch Anschlagen mit einem Perkussionshammer ermöglichen zu können. Gemäß dem Stand der Technik liefert eine Lichtquelle 2o einen Lichtstrahl 22, der auf einen Beleuchtungsdetektor 24 fällt, der Kollimatorschlitze 26 besitzt. Der Fuß 16 des Patienten wird so angeordnet, daß die Beleuchtung 22 behindert und ein Teil des Lichtstrahles zwischen der Quelle 2o und dem Detektor 24 abgedeckt wird. Ein Beispiel e.ines Photodetektorsystems bekannter Art, das dieses Prinzip verwendet, ist das Modell FM-I Photomotograph der Burdick" Corporation, Milton, Wisconsin,

Ein Anschlagen der Achillessehne 18 mit einem Parkas si on snammea: veranlaßt den Fuß 16, eine Bewegung auszuführen, cüL© den Abgedeckten Teil der Beleuchtung 22 verändert und se ein {entspre chendes Ausgangssignal am Detektor 24 erzeugt* wie in fig, füx den Fall eines normalen AchiXlesrefle»es angedeutet, ist.. Die Wellenform der Fig. 2A besteht aus einem ersten auftrefaeaaaisaa Ausschlag 28, der normalerweise von dem Moment erzeugt wird,, das zwischen dem Perkusslonshamraer und dem "Fuß ausgetauscht wird. Eine nachfolgende Auslenkung 3o von bedeutend größerer

209840/084®

Amplitude ist das Ergebnis des Achillessehnen-Reflexes und besteht aus einem ansteigenden Teil 3oa der Muskelkontraktion Und einem abfallenden Teil 3ob der Muskelrelaxation,

Zum Zwecke der Identifikation können ändere Teile der Kurve der Fig. 2A identifiziert werden und bestehen aus dem Punkt 28a zu Beginn der Kurve 28, wo der Hammerschlag.zuerst gefühlt wird, und wo das Detektocsignal bis zu einem Spitzenwert 28b anzusteigen beginnt, von wo es auf ein Minimum von 28c abfällt. Vom Punkt 28c bewirkt die induzierte Muskelkontraktion aufgrund des Hammerschlages den ansteigenden Teil 3oa, der eine Spitzenkontraktion 3oc erreicht, von der aus die Muskelrelaxation den fallenden Teil 3ob verursacht. Ein Punkt 3od auf der Kurve 3ob wird allgemein als der einhalb-Relaxätionspunkt bezeichnet und stellt den Pegel dar, der auf der Hälfte zwischen dem Pegel der Punkte 28a und 30c liegt.

Beim normalen AchillessehrEn-Ref textest ist der interessante Parameter die zwischen dem Auftreten des Punktes 28a und dem

Auftreten des Punktes 3od

verstrichene Zeit. Der Punkt der halben Relaxation 3od ist ausgewählt, um die Reflexdauer zu zeigen, weil an diesem Punkt die verhältnismäßig große Steilheit der Detektorkurve den

209840/0840

Zeitfehler möglichst klein macht, der dem Amplitudenfehler entspricht. Der einhalb-Relaxationspunkt wird definiert durch den ursprünglichen Pegel 28a und dem Spitzenkontraktionspegel 3oc, da der Signalpegel nach der vollständigen Relaxation ungewiß ist, .

Während das Antwortsignal der Fig. 2A das normale Detektorsignal für die Achillessehnen-Reflexantwort der meisten Personen ist, werden doch bei Patienten wichtige Veränderungen dieser normalen Kurve gefunden, an die jedes System, das zur Bestimmung der Ilalbrelaxationszeit verwendet werden soll, angepaßt werden muß. Insbesondere zeigt Fig. 2B ein Detektorsignal, bei die die Moment- und die Kontraktionsausechläge.der Antwort, 28' bzw. 3o', vergleichbarere Amplitude be sitz en,, ^nd in der Tat ist es möglich, daß der Momentausschlag 28' Jtf Amplitude den Kontraktionsausschlag 3ο¹ übersteigt. In Fig. 2C ist ein Detektorsignal gezeigt, in dem Momentausschlag 28" und Konüaktionsausschlag 3o" normale Amplitude besitzen, aber wo zusätzliche spastische Kontraktionsausschläge 32 zwischen ihnen auftreten. In Fig. 2D ist eine normale Kurve gezeigt, die wiederum aus Moment- und Kontraktionsausschlägen 28"' und 3o"' besteht, aber die einen Nachzüglerausschlag 34 aufweist, der direkt dem Relaxationsteil der AusGChlagkurve 3o"' folgt. Im Falle all dieser

209840/0840

Öe-feefetöii&igttaie> öle ift den Fig* 2& hiä tu gezeigt Sinä* wird der Ptinfet deir HälfoEelastafeiöit dttreh den sigöäipsiei ift teär Mitfee zwischen dö» ti£&^ÜriylieKerl üwS aein it

iöätittttitt_r \irld es ist wicßfeig> ääß iie dieser Sigiistipegei gemeseen, weiriert

iri £*igi $ wiird ^ieseö ätircli ein fteües feirfeöiöhfer äää ±ut ffössuüg des iriteänmüs zwisefteÄ äent schläg iitiä äet Hälbtelaxatiöri eines Äc

öt: weifdeil Eäritt* Sift ßefeefefeor 3S e g erttspfeeieheitd det
liefert #i

r der £öe die sg&mm· etefefeiröftlsifte ist* Min öiiie^eftfeiüJ^ i ä

ötiirfeeir IS VtiWöftäöfe^ tiitt das ailgeittäifte . f&fl fiöf^ätfliter 4ö erftäit täs- Msgäftgs&ierftäl. dös 3t Öttä isfe so äibgeäl;iftföiife> iäft iift ^seÄfeliöfteÄ die; itaeiiäftg^ft iöö vefsfcilKteft pt©t©#iektfili Üi ödet fceseifeigfe Wetdd«/ die ^tii#fiina ¥öü

^ööfeileifejieii ilsfeäftdektMtuftefti Öäs die 8efäh£ dei? ißise^üftg' \Näft leftiefi äifife ändere ^feülfeHitgeft iirt QeRt g^Steirt Mi Än%w©tfe äütf

12138Si

- Io -

die Photoempfindliehkeit gegenüber Ümgebungslieht in heiler leuchteten Plätzen»

Der Ausgang des Tiefpaßfilters 4o wird sowohl einem tionsdetektor 42 und einem verstärkenden ßifferefifciäter 44 zugeführt. Der verstärkende Differentiator 44 liefert eiiie Φωε- . s Stärkung und eine Differenzierung and. erzeugt über eine Schmifcfe.--Triggerausgaiigsstufe ein zweipegeliges Ausgangs slgna Ij, wobei der erste J?egel als Antwort auf eine Veränderang iti äer Εΐ.©ί§ΜΜ§ des gefilterten piiötoelektrisehen Signals tröft Müil tu eiftöir p&rsi ti Vent Steigung dar sie Ht und wobei öex zweite tefel eine Veränderung in der Steigung des gefilterten sehen Signals von Null auf eine negative Steigung eirzeugife Ein representatives zweipegeliges Signal ist ixi Pig* ΪΕ § Die Größe der positiven und der negative*! Steigungen^ äie notwendig ist, ma. ein Umschalten des Zweig*e§eiausgängessignäis von dem Differentiator 44,zu erzeugen, wirö von der ^"erStärkmft des Differentiators 44 und der Hysterese äete Schmitt-triggerausgangsstufe bestimmt, und wird^ soweit als tftögih um das Schalten bei ungewOnschten Signaierit und bei iäösöheö verhindern* Das Zwöipegelsignäi von dem Differentiator 44 über ein Gatter 46 einem Täictgebexgeneratör 48 zugeführt _t äeir einen Impuls einer einzigen Polarität als Antwort auf jüden ti gang in dem Zweipegelsignal von dej» VörStärfeGitdeh Mfferentiatö-r 44 abgibt»

209840/0840

Im Falle eines normalen photoelektrischen Signals, wie es z.B. in Fig. 2A gezeigt ist, erzeugt der Taktgebergenerator 48 eine Folge von vier Impulsen, die den Punkten 28a," 28b, 28c und 3oc in Fig. 2Δ entspricht. Der Ausgang von dein verstärkenden Differentiator 44 ist in Fig. 2E gezeigt und der entsprechende Impulsausgang, der von einer noch zu beschreibenden Schaltung erzeugt wird, ist in Fig. 2F gezeigt.

Die normale Folge von vier Impulsen für einen Achillesreflex, die von dem Taktgebergenerator 48 geliefert wird, wird einem 4 Bit-Zähler 5o über ein Gatter 51 zugeführt, um einen 1-Bit~ Vorschub in der Zählung des Zählers 5ο mit jedem impuls zu bewirken. Der Zähler 5o liefert so Signale, die anzeigen _t welcher Impuls in der normalen Folge van vier Impulsen als iet'jster aufgetreten ist, wobei diese Anzeige verwendet wird, um die anderen Wirkungsweisen des Systems zu steuern. " ^;

Um die Erzeugung von sechs, acht oder mehr Impulsen für jeden Achillesreflex im Falle von spastischen Kontraktionen der Fig. 2C zu verhindern, wird eine dritte Impulsverzögerungs'sehaltung 52 geschaffen, die von dem Zähler 5o eine Anzeige des Auftretens von dem zweiten Impuls aufnimmt, der dem Punkt 28b in Fig.. 2A entspricht, Ein zeitgesteuertes Intervall wird dadurch ver-... ursacht, um ein Unterdrückungssignal· zu schaffen, das dem Gatter

209840/0840

22138 98

46 zugeführt wird. Dieses Unterdrückungssignal blockiert den Durchgang des dritten Pegelüberganges von dem verstärkenden Differentiator 44 zu dem Taktgebergenerator 48 für eine Vorbestimmte Verzögerung. Alle weiteren Pegelverschiebungen von dem verstärkenden Differentiator 44 beginnen das Verzögerungsintervall des Schaltkreises 52 von neuem, während das Verzögerungs-Intervall läuft. Nachdem einmal das vorbestimmte Verzögerungs-Intervall von dem letzten Übergang ausgelaufen ist, wird der Zweipegelausgang des verstärkenden Differentiator 44 dem Taktgebergenerator 48 zugeführt, um einen entsprechenden dritten Impuls in der Vierimpulsfolge von dem Übergang des Ausganges des Gatters 46 zu erzeugen, wenn der Ausgang des Differentiator 44 sich im ersten Zustand befindet, oder wenn dieser Ausgang sich gerade in einem Übergang zum ersten Zustand befindet. In dieser Weise unterscheidet der dritte Impulsverzögerungsschaltkreis zwischen normalen Kontraktionssignalen 3o und im wesentlichen kürzeren spastischen Kontraktionen 32, die eine Dauer besitzen, die nicht ausreicht, um den Ausgang des verstärkenden Differentiator 44 in dem einen Zustand für eine Länge eines Verzögerungsintervalls des Verzögerungsschaltkreises 5 2 zu halten.

Der Ijiipuhausgang des Taktgobergenerators 48 wird ebenfalls in eineinGntzeingang eines K-S-Flip-Flop geführt, um- ein Einschaltsignal an dessen Ausgang zu erzeugen« Der Ausgang des Flip-Flop

209840/O8A0

2213836

56wird einem Gatter 60 als eine Steuerung für einen 1 kHz-Impulsausgang von einem Generator 62 zugeführt, wobei das 1 kHz-Signal in ("as Gatter 60 eingeführt wird. Der Ausgang des Gatters 60 wird einem Darstellungszähler 64 zugeführt, wobei das digitale Zählsignal von dem Zähler 64 durch einen Eingangskommandaanschluß 66 hindurch zu einem Computer,oder einem*Datenverarbeiter 68 geführt wird. Der Einschaltausgang von dem Flip-Flop 56 ermöglicht den 1 kHz-Impulsen von dem Generator 62 zum Zäh-. ler 64 zu gelangen. Alternativ ist auch ausreichende Genauigkeit möglich mit einem Generator 62 für loo Hz anstatt 1 kHz.

Das Zurückstellen des Flip-Flop 56 entfernt von seinem Ausgang das Einschaltsignal» Das Zurückstellen kann auch auf verschiedenen Wegen erreicht werden» Normalerweise wird 4as Zurückstellen des Flip-Flop 56 durch ein Signal erreicht, das von dem Halbrelaxationsdetektor 42 durch ein Gatter 6-9 nach Messung des Halbrelaxationspunktes 3od bei einem normalen Achilles-Amtwortdetektorsignal der in Fig» 2A gezeigten Art erhalten ,wird, oder von entsprechenden Punkten auf den Kurven der Fig. 2B-2D. Das Gatter 69 erhält die Anzeige des vierten Impulses von dem Zähler 5o und ermöglicht den Durchlauf des Ausganges von dem Relaxationsdetektor 42 nur nach diesem vierten Impuls, um so'ein Zurückstellen des Flip-Flop 56 zu verhindern, mit Ausnahme entlang-dom"Signalteil 3oß» Ein weiteres Zurückstellen

209840/08 40 ori&nal inspected

AL· - ' 1,P₁

für den Flip-Flop 56 wird von einem nicht retriggerierenden Verzögerungszeitmultivibrator 7o geliefert, der in einem monostabilen Betrieb arbeitet. Der Multivibrator 7o wird für eine vorbestimmte Zeitperiode durch den ersten Impuls in der Vier

^:> Impulsfolge von dem Taktgebergenerator 48 getriggert. Dieser Impuls wird identifiziert durch einen Einstatus-Eingang zu dem Multivibrator 7o von dem Zähler 5o. Nach Erkennung dieses er- ^ sten Impulses beginnt der Verzögerungszeit-Multivibrator 7o ein Zeitsteuerungsintervall,, das mit Bezug zur Dauer der normalen Achillesreflexreaktion lang ist. Der nichtretriggerierende Verzögerungszeit-Multivibrator 7o wird nur einmal bei Auftreten des ersten Impulses von dem Taktgebergenerator 48 bei einer normalen 4-Impulsfolge getriggert und sein Zeitsteuerungsintervall wird nicht durch die nachfolgenden, von ihm empfangenen Impulse beeinflußt. Am Ende dieser Periode liefert öer Multivibrator 7o am Ausgang ein Signal zu dem Flip-Flop 56, um den Flip-Flop 56 zurückzustellen, wenn er nicht schon von dem Ilalbrelaxationsdetektor 42 zurückgestellt worden ist. Ein Signal von dem Multivibrator 7o setzt auch den 4-Bitzähler 5o zu einer Impulszählung von Null nach dem Zeitsteuerungsintervall zurück.

Die Funktion des Multivibrators 7o umschließt weiter die Vex^-hinderung von fehlerhafter Auffindung eines nachfolgenden Kontraktionssignals 34, angedeutet in Fig. 2D, als ein anfänglicher

^ 209840/0840

ORIGINAL-INSPECTED

Fußantwortteil 28. Da der normale Achilles-Reflex wesentlich weniger lange dauert als ein zweiter, kann das Zeitsteuerungsintervall des Verzögerungszeitmultivibrators 7o wesentlich langer eingestellt werden, als dieses Intervall ist, und doch noch kurz genug, um eine Zurückstellung des Systems zu erreichen, bevor ein nachfolgender Hammerschlag durch die testende Person bei einem normalen Test ausgeübt wird.

Der Aufbau und die Wirkungsweise des Halbrelaxatiausdetektors 42 kann am besten mit Bezug auf Fig. 4 verstanden werden-. Der Ausgang des Tiefpaßfilters wird in dem Detektor 42 und in den Verstärker 74 mit Spannungsverstärkung 1 durch einen Kondensator 72 eingeführt. Der Eingang des Verstärkers 74 wird selektiv mit Masse über einen elektronischen Schalter 76 verbunden, der durch den Flip-Flop 56 so gesteuert wird, um eine normale Masseverbindung des Eingangs des Verstärkers 74 zu schaffen, bis der erste Impuls in der normalen 4-Ixapulsfolge don Flip-Flop 56 legt und den Schalter 76 öffnet. Der Schalter 76 ist wicäe-ruva geschlossen, wenn der Flip-Flop 56 .zurückgestellt wird. V7enn der Schalter 76 offen ist, kann der Verstärker 74 auf Signale von dem Kondensator 72 antworten, die Veränderungen, am Eingang zum ilelaxationsdotektor 42 darstellen.

209840/0840

Der Ausgang des Verstärkers 74 wird über einen weiteren Kondensator 8o in den Eingang des Verstärkers 02 mit Verstärkung 1 geliefert. Der Eingang des Verstärkers 82 wird auswahlsweise durch einen Schalter 84 geerdet, der von der Anzeije des vierten Impulses von dem Zähler 5o gesteuert wird. Nach dem Ende.des Zeitsteuerungsintervalls des Multivibrators 7o wird der Zähler 5o zurückgestellt, und der Schalter 84 in einen Zustand gesetzt,-um den Eingang des Verstärkers 82 zu erden. Nachdem der Zähler 5o das Auftreten des vierten Impulses, der Spitzenkontraktion 3oc, anzeigt, wird der Schalter 84 geöffnet, um dem Verstärker 82 zu ermöglichen, das Signal von dem Kondensator 8o zu beachten.

Die Ausgänge der Verstärker 74 und 82 sind über jeweilig Widerstände 88 und 9o mit einem nichtinvertierenden Eingang eines Vergleichers 92 verbunden. Ein invertierender Eingang des Vergleichers 92 ist mit der Schaltkreismasse verbunden. Der Ausgang des Vergleichers 92 liefert ein Signal, das den Ilalbrelaxationspunkt anzeigt, wobei dieses Signal dem Flip-Flop 5G über das Gatter 69 zugeführt wird.

Beim Betrieb der Schaltung nach Fig. 4 wird sich der Ein'jan-jskondensator 72 bis zu einem Wert des Detektorsignals aufladen, bevor ein Achillessehnen-Peflexsignal auftritt. In dom Moi.ionL,

209840/0840

ti 1389S

in -dem der. Hammer ε; chi ag auf den Patienten einsetzt, wird der Schalter 76 geöffnet und ermöglicht dem Verstärker 74, auf das · Detektosignal zu reagieren, wobei der Anfangspunkt-28a des Signals als Masse wirkt. Der Verstärker 74 reagiert durch Ausgabe eines Signals, das den Kondensator 8o bis zu einem Pegel des verstärkten und gefilterten Detektorsignals auflädt, während es sich zwischen den Punkten 28a und 3oc auf der Kurve der Fig,2A verändert. Wenn der Punkt 3oc erreicht ist, wird der Schalter 84 geöffnet, wodurch dem Verstärker 82 ermöglicht wird, auf den Ausgang des Verstärkers 74 mit einer.Absetzspannung zu reagieren, die von dem Kondensator 8o. geliefert wird. Dieser Absatz ist gleich der Signalpegeldifferenz zwischen den Punkten 28a und 3öc. Die Ausgänge'der Verstärker 74 und 82 unterscheiden sich dann um einen Betrag, der gleich ist dem Signalpegelunterschied zwischen den Punkten 28a und 3oc, unabhängig von dem Wert des Punktes 28b, wie"z.B* in Fig. 2B. Um den Zeitpunkt zu identifizieren, bei dem das verstärkte und gefilterte Photodetektorsignal auf den halben W^ert dieser Differenz abgefallen ist, werden die Widerstände 88 und 9o gleich groß gewählt.

ι
Der Signalpegel an der Verbindung zwischen den Widerständen und 9o wird infolgedessen Null bzw. Massepotential sein, an dem Punkt, an dem das verstärkte und gefilterte Detektorsignal auf die HUIfte der Differenz zwischen den ursprünglichen Werten und

dem Spitzenwert, 28a bzw. 3oc, abgefallen ist. An diesem Punkt liefert der Comperator 92 ein Markierungssignal an seinen Ausgang, das den Flip-Flop 56 zurückstellt und die Zeit des Auftretens für den verstärkenden Differentiator 44 markiert. Das Gatter 69 in Fig. 3 isc vorgesehen, um Abweichungen des Photodetektorsignals zwischen den Punkten 28a und 3oc unterhalb des Null-Punktes daran zu hindern, den Flip-Flop 56 zurückszustellen.

Alternativ ist es möglieh, durch einfache Anpassung der relativen Werte der Widerstände 88 und 9o den Punkt auf der Relaxationskurve zu verändern, bei dein der Vergleicher 92 ein Signal liefert. Vorzugsweise wird aus den oben angedeuteten Granden der Einhalbrelaxationspunkt gewählt.

In Fig. 3 kann nun der verbleibende Teil des Schaltsystems beschrieben und verstanden werden. Der verstärkende Differentiator 44 erhält einen Eingang von dem Ausgang- des Flip-Flop 56, der den anfänglichen Punkt 28a, der Reflßxantwort und den _vEinhalbrelaxationspunkt 3od identifiziert, wie in Fig. 2A angedeutet. Der verstärkende Differentiator 44 differenziert dieses Signal von dem Flip-Flop 56, um jeweilige negative und positive Impulse zu schaffen, die mit dem gefilterten Signal von dem Tiefpaßfilter4o summiert werden und zu einem Aufzeichnungsverstärker ausgegeben werden. Der Aufzeichnungsverstärker 94 liefert üio

209840/0840

Signale zur Stiftmarkierungssteuerung auf einem Aufzeichner 96, um die zusammengesetzte Wellenform zu erzeugen, die in Fig. 21 dargestellt ist. Der Aufzeichnungsverstärker 94 besteht aus einem Eingangskondensator 98, der in den Eingang eines Verstärkers loo mündet. Der Eingang des Verstärkers loo wird durch eine logische Steuerung Io2 aufgrund eines Einganges von dein Multivibrator 7o selektiv mit Masse verbunden. Die logische Steuerung Io2 liefert eine Masseverbindung fyr den^Eingang des Verstärkers loo zu allen Zeiten, mit Ausnahme des Zeitsteuerungsintervalls, das von dem Multivibrator 7o erzeugt wird. Der Ausgang des Verstärkers loo ist infolgedessen nur während eines Achillessehnen-Reflexsignals wirksam, wobei das Signal an dem gleichen Gleichstrompegel beginnt. Diese Betriebsart vermeidet das Problem von Veränderungen in der Gleichspannungsabsetzung der Aufzeichnungsspur, die aufgrund von veränderlicher ursprünglicher Anordnung des Fußes des Patienten in dem Lichtweg zwischen Quelle und Detektor zustandekommt. Dies vermeidet die unangenehme und schwierige Aufgabe der genauen Anordnung des Patientenfußes, wenn die Absetzungen in der Aufzeichnungsspur vermieden werden.

Ein Aufzeichnu ·τantrieb Io4 liefert einen Beginn für den ÄufzeKhnungsbeti .ils Antwort auf ein Eingangssignal von der Bedienorsteuonij·; Io6. Dieses Signal startet den Betrieb unu die

209840/0840

BAD ORIGINAL

- 2ο -

Markierung durch den Aufzeichner 96 und liefert ein Einschaltsignal für den verstärkenden Differentiator 44 für eine ausgewählte Zeitdauer nach der Einschaltung· des Aufzeichnungsgerätes, um den Durchlaß von normalerweise blockierten Signalen von dem verstärkenden Differentiator zu dem Zeitsteuerungsgenerator 48 zu ermöglichen. Die festgelegte Verzögerung bei der Erzeugung des Einschaltsignals von dem Aufzeichnungsantrieb Io4 ermöglicht, daß Startimpulse von dem Aufzeichnungsgerät 96 verschwinden können, um sie daran zu hindern, die Wirkung des Systems zu beeinflussen.

Während die Wirkungsweise der Schaltung weiter oben verdeutlicht wurde, ist es wichtig, hier die Zusammenarbeit der Systemfunktionen mit der Bedienungsperson herauszustellen, die den Achillessehnen-Test an einem tatsächlich vorhandenen Patienten ausübt. Die Bedienungsperson steuert die Systemfunktion über zwei Punkte, nämlich die Bedienersteuerung Io6 und die Eingangsschaltung 66. Nachdem der Fuß des Patienten richtig angeordnet wurde, um eine Veränderung der Befeuchtung 22 zu ermöglichen, startet die Bedienungsperson den Betrieb des Aufzeichnungsgerätes und des Systems über die Beaienersteuerung Io6 und beginnt, auf die Achillessehne mit einem Perkussionsharauier zu klopfen. Der Patient wird normalerweise während der ersten wenigen Llhlägc etwas verspannt sein und die sich ergebenden Reaktionen, wie sie auf

209840/0840

BAD ORIGINAL

• ·

: - 2i -

der Darstellungseinrichtung des Aufzeichnungsgerätes 96 zu erkennen sind, werden dies der Bedienungsperson anzeigen. Nach einer Anzahl von Reflexen wird die Bedienungsperson aus der Spur auf dem Aufzeichnungsgerät 96 bemerken, daß die Achillessehne anfängt, normal und konsistent für den individuellen Pa- > tienten zu reagieren. Nachdem die· Bedienungsperson eine Antwort auf dem Aufzeichnungsgerät 36 sieht, die representativ für- die Antwort des Patienten zu sein scheint, kann die Bedienungsperson eine weitere Schaltkreiswirkung mittels der Bedienersteuerung Io6 abschalten und dann eine Aufzeibhitung der in dem Qarstellungszähler 64 gespeicherten Halbrelaxationszeit in dem Computer 68 durch Betätigung des Eingangssphaitktfeiffes 66 bewirken*

Diese besondere Kooperation awisöhen System uivä schafft ein hohes Maß an Genauigkeit in der Aufzeichnung und in der Eingabe des HalbxetaxatioftsinfeervölXp ins 4<sm ComputeE oder Verarbeiter 68, wq.e« al» Tail-ifof iUtfc« öes Fatiönten: zur Verfügung ge4t*iit werden iiÄan» ©der vo e© vor dem Computett in Verbindung mjjfc anderen Pötientendaten verarbeitet wegüexi kann. Von besonderer Bedeutung ϊ&%; die Schaff uttg.-'von tövtökl: et'tmt ■

vieuellen, ar|*logen Darstellung auf eiern Äufzeiehnung-sgQKät 96

als euch einejr digitalen Zeitanzeige Ätitte-ls des Zählers 64. Durch weitere! Schaffung voa Impuliseii der Marlsieruisg der Punkte 28a

299840/0140

ORfOlNAL INSPECTED

2213898

und 3od auf der Darstellung des Aufzeichnungsgerätes 96 wird die testende Person mit Daten zur Ermittlung jeder Achtllessehnen-Reflexantwort versorgt, um zu bestimmen, ob sowohl Patient als auch System zufriedenstellend arbeiten und ob der Reflex des Patienten representativ und geeignet ist_r um als Halbrelaxationsdatum zur Verfügung gestellt zu werden.

^209840/0840

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Ι.} System zum Testen des Achillessehnen-Reflex eines Patienten und wirksam in Verbindung mit einem Achillessehnen-Reflexbewegungsabfühler, der Art, die einen optischen Lichtweg zwischen einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor besitzt, wobei dar optische Weg von dem Fuß des Patienten in einem Ausmaß abgedeckt wird, der der Reaktion des Fußes auf induzierte Reflexe der Achillessehne entspricht, wobei der Detektor ein Ausgangssignal liefert, das mit dem Grad der von dem Fuß erzeugten Abdeckung sich verändert, g e k e η η zeichne.t durch. Einrichtungen zur Aufnahme des veränderlichen Detektorsignals? Einrichtungen für das Erkennen von ersten und zweiten Punkten auf dem veränderlichen Detektorsignal und zum Liefern einer Anzeige des 2ettintervalls zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt darauf, wobei der erste Punkt den Beginn des induzierten /ichil_flessehnen-Reflexes representiert, und der zweite Punkt eine vorbestimmte Verzögerung in dem Teil des sich verändernden Detektorsignals entspricht, der der induzierten Ach i.l lessehnen-. Reflcxrelaxrition entspricht? und Einrichtungen für die Darstellung des aufgenommenen, sich verändermien Detektorsignal,-mit einer Anzcd.go. dos ersten una dos zweiten L'unk to.τ. darauf.

   209840/084 0

   äAD ORIGINAL

   ^; f.-'iS-f ι

   2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Bestimmung der zweiten maxi-r malen Auslenkung des aufgenommenen, sich ändernden Detektorsignals, wobei die Einrichtungen zum Erkennen des eweiten Punktes den !weiten Punkt als eine vorbestimmte Verminderung in dem aufgenommenen, eich ändernden Detektorsignal hinter^ dem Punkt erkennt, daß der - festgestellten Eweiten maxi- ' malen Auslenkung in dem veränderlichen Detektorsignai entspricht, un<* wobei die Feststellungseinrichtung wirksam ißt, Auslenkungen des eich verändernden Petektoreignale, die aufgrund von kureen spastischen Fußreaktionen eustandekommen, gegen die zweite maximale Auslenkung abzugrenzen.

   3. System nach Anspruch !,gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Verhinderung der Erkennung des ersten Punktes von Teilen des empfangenen, sich verändernden Detektorsignals, die den Fußbewegungen entsprechen, die unmittelbar der Sehenrelaxation nachfolgen.

   4. System zum Testen des Achillessehnen-Reflexes eines Patienten und wirksam mit einem Achillessehnen-ReflexBewegungsabfühler, der Art, die einen optischen Weg zwischen einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor besitzt, wobei der opti-

   209840/0840

   . nn&m

   ■ _ - 25 -

   sehe Weg von dem Fuß des Patienten in einem Ausmaß abgedeckt wird, daß der Reaktion des Fußes auf induzierte Reflexe der Achillessehne entspricht, wobei der Detektor ein Äusgangssignal liefert, das sich mit dem Grad der Abdeckung, die von dem Fuß erzeugt -wird, ändert, g e k e η η ζ e i c h η e t d u r c h Einrichtungen zum Empfangen des Detektorsignals? Einrichtungen ium Erzeugen eines Märkierungssignals als Antwort auf jede Veränderung in dem DetektoisLgnal von einer Signa !Steigung von im wesentlichen Null zu einer Signatsteigung, die deutlich von Null abweicht, wobei eine Folge von vier Markierungssignalen bei jedem erkannten normalen Ächllleseehnen-Refleit erzeugt- wird? durch rückstellbare Einrichtungen für das Zählön der Folge von Harkierunfssignäleni deren lählung; atn& Anzeige der Stellung eines joden der Märkierungeimpulse in der Folgs von Markiarun^simpulsen lieferti durch Einrichtungen, die auf dein Pegel des Detektor signals

   j . ' . .."■_"' sowohl vor aim Auftreten de« ersten MÄrklerungsiinpulses dar Folge une bei dem Auftreten des vierten M»rHierumjsiiri-_ pulses der folge rtagiert, uib ein Kelaxationsmarkierunga-•lgnal au Ii«Am, wenn: das öetektoiTErignal eine» liege 1 er* r«icht, der : wischen den Pegeln vor dem ersten und am vierten Markierungssignal lltgt, durch steuerbarα Einrichtungen as Um Zählen mit eineir f estels itate »la Antwort

   ORIGINAL »MSPEGTED

   2213836

   auf ein Startsignal und zum Beenden der Zählung als Antwort auf ein Stop-Signal; Einrichtungen zum Erzeugen des Startsignals bei Auftreten des ersten Markierungssignals und zur Erzeugung des Stopsignals bei Auftreten deH Relaxatians-Markierungssignals; Einrichtungen zum Korabinieren des Detektorsignals mit dem ersten und dem Relaxations-Markierungssignal zur Schaffung eines zusammengesetarten Signals; und Einrichtungen aur Schaffung einer visuellen Darstellung des zusammengesetzten Signals*

   5. System nach Anspruch 4_f g e k e η η ζ e i c h η e t d u r α h einen Zählwertverarbeiter und Einrichtungen für die übertragung des Zählwertes in die steuerbare Zähleinrichtung am dem Zählwertverarbeiter aufgrund einer Bediener-Eingangsentseheidung«

   #> System naeh Anspruch 5\ g · k ♦ η η $ « i 9 h η 4 t : durch Einrichtungen für die manuelle Eingabe eines ! Sedi«ner-Halt-Signals undl linrichtunfe» xu£ unterbrechung · der lilhlung mittels der »tauerbaren Zähleinrichtung aufgrub; des manuall eingegebenen Haltsignals, wobei eim Teatbedierter _; iti der I«age ist|. einen bestimmten Zäblwert mittels der erbaren Zähleinrichtung au erhalten, wenn er mit dem des dargestallten zusamraengesetzten Signals zufrieden, ist.«

   2091*0/01*0 ' ^0B1G1MAL

   2213B96

   7. System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch' Einrichtungen zur Veranlassung des Beginns der visuellen Darstellung des zusammengesetzten Signals im wesentlichen am gleichen Punkt zusammen mit der Signalpegelachse der Darstellung.

   8. System nach Anspruch 4, ge ken η ζ ei c h η e t durch ein Tiefpaßfilter, das auf das Detektorsignal antwortet, um eine Unterdrückung von Detektorsignalen zu liefern, die von Ümgebungsraumbeleuchtung resultiert«

   9. System nach Anspruch 4 > g e kennzeichnet durch Einrichtungen zur Unterdrückung der Erzeugung eines ersten Markierungssignals für ein festgelegtes Intervall nach der Erzeugung eines vorangehenden ersten Markierungssignals, wobei das festgelegte Intervall wesentlich langer ist als das Detektorßignal_rdaB von allen erwartbaren Achillessehnen-Reflexen erzeugt ist, um zu verhindern, daß das erste Markierungssignal aufgrund einer Fußbewegung erzeugt wird, die direkt einem Achillessehnen-Reflex folgt.

   209840/&8AQ_;

   OniQlH INSPECTED

   10. System nach Anspruch 4,gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Erzeugung einer vorbestimmten Verzögerung bei der Erzeugung des dritten Msrkierungssignals nach der entsprechenden Steigungsänderung in dem Detektorsignal, und durch Einrichtungen, die auf das Laufen der vorbestimmten Verzögerung reagieren, um das Laufen der vorbestimmten Verzögerung neu zu beginnen bei jedem Auftre-; ten einer Detektorsignalsteigungsänderung von einer Null-Steigung zu einer Nicht-Null-Steigung während des Laufens der vorbestimmten Verzögerung.

   11. System nach Anspruch Io,dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung der Markierungssignale sich so unterscheiden, daß ein Markierungssignal nur dann erzeugt wird, wenn die Steigung sich von einer Steigung Null auf eine Steigung von Nicht-Null um mindestens eine vorbestimmte Steigungsgröße ändert.

   12. System nach Anspruch 4, wobei die Einrichtungen zur Erzeugung des Relaxations-Markierumjssignals gekennzeichnet sind durch Einrichtungen zum Empfangen von Veränderungen des Detektorsiynals; durch steuerbare Einrichtungen, die einen ersten Zustand besitzen, der einen Durch-

   209840/0840

   laß <fer empfangenen Detektorsignalveränderungen verhindert, und einen zweiten Zustand, der.den Durchlaß der empfangenen DetektorsignalVeränderungen erlaubt; durch Einrichtungen zum Verstärken der durchgelassenen Detektorsignale, um ein erstes Ausgangssignal zu erzeugen,¹ wobei der erste Zustand der steuerbaren Einrichtung eine Zuleitung des Einganges des ersten Verstärkers zu einem Bezugspegel liefert; durch einen zweiten Verstärker, der ein zweites Ausgangsignal liefert; durch Einrichtungen zum Speichern der Signale, wobei diese Einrichtungen zwischen dem ersten Ausgang und dem Eingang des zweiten Verstärkers verbunden sindj wobei die signalspeichern·* den Einrichtungen einen ersten und einen zweite« Zns^smä besitzen, wobei der erste. Zustand eine Speicherung der Sigm&ie zwischen dem ersten Ausgang und dem Bezugspegel liefern und weiterhin eine Verbindung des Eingangs des zweiten. Veratär« kers mit dem Bezugspegel liefern, und wobei der »weit© Zustand eine Leitung des ersten Ausgangs mit dem Eingang des. zweiten Verstärkers liefert, abgesetzt durch ein Signal, 4as von 4er Speichereinrichtung gespeichert ist; Einrichtungen zur Erzeugung eines Signals mit einem Pegel, der zwischen dem Pegel des ersten und dee zweiten Ausgangs liegt? und Einrichtungen zur Erzeugung des zweiten Relaxations-Markierungssignals, wenn der Zwiüchcnsirjnalpegel durch den Bezugspegel■ mit einer vorbestimmten Kteigungspolaritüt hindurchläuft, nachdem das vierte

   2098 40/0840

   Markierungssignal aufgetreten ist, wobei die steuerbaren Einrichtungen und die signalspeichernden.Einrichtungen¹ normalerweise sich im ersten Zustand befidden, und wobei die . • steuerbaren Einrichtungen in dem zweiten Zustand verändert werden bei Auftreten des ersten Markierungssignals, und wobei die signalspeichernden Einrichtungen in den zweiten Zustand gebracht werden bei Auftreten des vierten Markierungssignals, und wobei die signalspeichernden Einrichtungen dabei wirksam- werden, um die Differenz im Detektorsignalpegel .zwischen dem Pegel vor dem ersten Markierungssignal und den Pegel am vierten Markierungssignal zu speichern, und wobei das Zwischensignal veranlaßt wird, durch den Bezugspegel an einem entsprechenden Zwischenpegel des Detektorsignals · hindurchzulaufen.

   13, System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das mittieVe Signal auf halBem Wege zwischen dem Detektorsignalpegel vor dem ersten Markierungssignal und an dem vierten Markierungssignal liegt.

   ORIGINAL 2098A0/08A0

   14. System zur Messung des Achillessehnen-Ref lexes eines-Pa^ : -^ tienten in Wirkverbindung mit einem Detektor, der ein Petektorsignai liefert, das feiah in Übereinstimmung mit der Bewegung des zu testenden Fußes verändert, wobfei dieses System ge k e η η ζ e ichn et ist du r ή h Einrichtungen zum Verstärken des Detektorsignals; Einrichtungen zur Tiefpaßfilterung des verstärkten Signals, um Testraumumgebungslichtinterßrenz zu beseitigen; Einrichtungen, die auf das gefilterte Signal hin wirksam werden und ein Zwei-Zustandssignal liefern, wobei übergänge zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand bei jeder Veränderung des gefilterten Signals von einer Steigung von im wesentlichen Null zu einer Steigung von mindestens einem festgelegten Wert auftreten; durch Einrichtungen zur Erzeugung eines Impulses bei jedem übergang in dem Zwei-Zustands-Signal wobei das Detektorsignal eines normalen Achillessehnen-Reflexes die Pulsefzeugende Einrichtung veranlaßt, eine Folge von vier Impulsen zu erzeugen; durch Einrichtungen zur Anzeige, weicher Impuls in der Folge von vier Impulsen am kürzlichsten aufgetreten ist;' durch Einrichtungen, die auf das gefilterte Detektorsignal reagieren und nur nach Anzeige des vierten· Impulses in der Fo]ye der vier Impulse wirksam werden, um einen Markierungsimpuls aufgrund des Auftretens eines vorbestimmten Relaxa-· tionspegels des ge fi.lt or ton üetektorsignals nach dem vierten Impuls zu liefern? aurcb eine Schal tung,. die zwei Zustände

   209840/0840

   besitzt^ wobei der erste der zwei Zustände erzeugt wird als Antwort auf dan ersten erzeugten Impuls in der Folge von vier Impulsen, und wobei der zweite der zwei Zustände erzeugt wird als Antwort auf den Markierungsimpuls; durch Einrichtungen zum Zählen mit einer vorbestimmten Rate, sobald der Zwei-Zustands-Schaltkreis sich in dem ersten Zustand be~ findet; durch Einrichtungen, die auf den ersten Impu -s in der Folge von vier Impulsen reagieren, und auf den Markierungsimpuls, um einen zweiten Zustand in dem Zwei-Zustands-Schaltkreis nach einem vorbestimmten Intervall nach dem ersten Im* puls zu erzeugen; durch Einrichtungen, die auf den zweiten Impuls reagieren, um eine vorbestimmte Verzögerung bei der Erzeugung des dritten Impulses zu liefern, wobei die vorbestimrnte Verzögerung erneut verursacht wird während seines Laufens als Antwort auf jeden Übergang des Zwei-Zustands-Signals; durch Einrichtungen zur Kombination des gefilterten Detektorsignals mit dem ersten Impuls und des Markierungsimpulsss, um ein zusammengesetztes Signal su erzeugen; üurch Einrichtungen zum Erzeugen einer visuellen Darstellung des zusammengesetzten Signals; durcn einen Zählsignalverarboiter; und durch Einrichtungen zum übertragen des Zählsignals in der Wähleinrichtung zu dein Zählverarbeitor aufgrund eines Befehls.

   209840/U840

   BAD

   Leerseite