DE2360660B2

DE2360660B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der foetalen Herzfrequenz

Info

Publication number: DE2360660B2
Application number: DE19732360660
Authority: DE
Inventors: Henri St. Cloud Broche; Guy Boulogne Egarnes; Thierry Paris Eliroff
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1972-12-05
Filing date: 1973-12-05
Publication date: 1975-08-21
Also published as: DE2360660A1; CH558654A; FR2209289A5; JPS506191A; JPS5245434B2; DD111286A5; GB1443216A; NL7316583A

Description

deren als den richtigen Wert der fötalen Herzfre&'Jßnz verwenden.

Um die erwähnten Unsicherheiten zu beseitigen, Ist vorgesehen, zum Bestimmen der Herzfrequenz ige Zeitintervalle zwischen zwei einarder entsprechenden Geräuschen zu messen, jeden momentan gemessenen Wert mit dem bei der unmittelbar vorangegangenen Phase gemessenen und einem Speiche. zngefuhrten Wert zu vergleichen, um denjenigen der beiden Meßwerte zu bestimmen, der am wenigsten vom vorher dem Speicher zugeführten Wert abweicht und diesen Wert als momentane Herzfrequenz zu nehmen und das Gauze für die nachfolgende Messung im Speicher aufzubewahren.

Es werden also in einer logischen Anordnung der gespeicherte Wert und die dem einen und anderen der beiden Herzgeräusche entsprechenden, momentan gemessenen Werte verarbeitet, um eine Fehlanzeige am Ausgang, die beispielsweise durch ein parasiteres Geräusch oder durch das A.usbleiben des einen der beiden Geräusche bei einer Meßperiode verursacht sein könnte, auszuschalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 3 und 4 beschrieben. .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Darstellung erläutert. Es zeigt

F i g. I ein Blockschaltbild der Vorrichtung,

pig] 2 ein Blockschaltbild eines Teils der Vorrichtung,

F i g. 3 ein Schema der logischen Schaltung, wie sie in der Vorrichtung verwendet wird, F i g. 4 und 5 Diagramme.
Die Vorrichtung zur Messung der fötalen Herzfrequenz weist gemäß F i g. 1 einen Mikrophonkopf 10 auf, der, auf den Bauch einer Schwangeren aufgelegt/an seinem Ausgang 11 ein Signal liefert, wie es in Fig.4 dargestellt ist; die Zeit verläuft dabei in Abszissenrichtung, und die Amplituden der aufgenommenen Geräusche zeigen in Ordinatenrichtung. Mit » , B., B₈, B₁ usw. sind diejenigen Geräusche bezeichnet, die nut der Kammersystole, beispielsweise an ihrem Beginn einhergehen, während die mit dem Ende der Systole einhergehenden Geräusche mit B B₁, B«, B₈ usw. bezeichnet sind.

An den Mikrophonkopf 10 schließt sich eine Verstärker- und Filteranordnung 12 an, dann folgt eine Anordnung 13 zur Einstellung der Verstärkung, und auf deren Ausgang 14 folgt eine Anordnung 15, die an ihrem Ausgang 16 den Geräuschen B₁, B₃, B₅, B^ usw. entsprechende Impulse Z₁, I₃, I₆, Ι_Ί usw. und den Geräuschen B₂, B₄, B_e, B₈... entsprechende Impulse I₂, /₄, I₆, I₆ usw. liefert, wie in .< ig. 5 dargestellt

Der Ausgang 16 der Anordnung 15 führt in eine Weiche 17 (Fig. 1 und 2), die die Impulse ungerader Ordnung, die sie empfängt, d. h. die Impulse /. L I. usw., in einen ersten Weg 18 leitet und die Impulse gerader Ordnung, d. h. die Impulse /₂, /₄, /„ usw., in einen Weg 19, der zum Weg 18 parallel hegt leitet Die Wege 18 und 19 sind einander gleich und weisen, wie gemäß Fig. 2 für den Weg 18 beschrieben, einen Wandler Zeit/Spannung 20 auf, dessen Ausgangssignal im Leiter 21 die Zeitintervalle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen / gleicher Parität d h. zwei aufeinanderfolgenden Systolen entsnrechenden Geräuschen, darstellt; diesen Wert bezeichnet man für die Meßphase der Ordaungn mit Y_n, während Z_n den entsprechenden Wert bezeichnet, der am Ausgang 21a des Wandlers Zeit/Spannung 20 α abgegeben wird.

Man vergleicht in einer an den Ausgang 21 angeschlossenen Anordnung 22 und in einer an den Ausgang 21 α angeschlossenen Anordnung 22a die werte von Y_n und Z_n mit dem Wert X_n. _v oer der in der Meßphase der Ordnung n-1, die derjenigen der ίο Ordnung η unmittelbar vorhergeht, bestimmte, eier Herzfrequenz entsprechende Meßwert ist und im Lauf dieser Phase gespeichert wurde. Jede Anoranung 22 und 22a kann beispielsweise mittels eines Komparator, ausgebildet sein, der die Messung der X₅ Größe I Y_n - X*._t \ bzw. | Z_n- X„._t I durchfuhrt, wobei die die Größe X_n., darstellenden Signale über die Wege 23 und 23 a den Anordnungen 22 und Zi a zugeführt werden. ,_ .·

Die Ausgänge der Anordnungen 22 und **£«* ao mit 24 bzw. 24 α bezeichnet sind, sind an einenι Komparator 25 geführt, dessen Ausgang mittels der sehe matisch mit 26 bezeichneten Einrichtung einer,ι Schalter 27 steuert, der in Abhängigkeit vom Komparator 25 seinen Ausgang 28 mit dem einen oder dem anas deren Weg 21 oder 21 α verbinden kann

Der Komparator 25 ist so angeordnet, daß er eme Verbindung des Ausgangs 28 mit demjenigen Weg 21 oder 21a herstellt, in dem ein Wert vorhanden ist, der einer momentanen Herzfrequenz entspricht, die sich am wenigsten von dem Wert X_n^₁ unter scheidet, der als für die fötale Herzfrequenz repräsentativer Wert im Laufe der der betrachteten^ unmittelbar vorhergehenden Meßphase angesehen wird

Mit anderen Worten, wenn man ^_n den momentanen, während der Messung der Ordnung« vorhandenen Wert der Herzfrequenz bezeichnet und Y und Z_n die wie oben definierten Werte sind so stellt sich das oben angegebene Verfahren wie folgt dar:

X_n =

wenn | Y_n - X_n -11 W^{einer als}

I Z_n — X_n -1

und
« χ_η = Z_n, wenn

Z_n — X_n . j I kleiner als

,Y_nn1I
In dem Falle, in dem die Werte X_n und Y_n positiv sind, wird die logische Schaltung mit den Anord-50 nungen 22, 22 a und dem Komparator 25 verwirklicht, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist. Die Wege und 21 α sind dort einerseits mit einem ersten Komparator 30 und andererseits unter Zwischenschaltung der untereinander gleichen Widerstände 31 und 55 32 an den gleichen Eingang 33 eines zweiten Komparators 34 gelegt, an dessen zweiten Eingang 35 ein Signal gelegt ist, das den Wert *„_,, der im Verlauf der unmittelbar vorhergegangenen Meßphase gespeichert wurde, darstellt. Der Ausgang 36 des Kompa-6o rators 30 und der Ausgang 37 des Komparators sind einerseits an ein erstes NAND-Gatter 38 und andererseits an zwei weitere NAND-Gatter 39 und 40 gelegt, die an ihren anderen Eingängen 41 bzw. 42 das von Gatter 38 über die Leitung 43 abgege-65 bene Signal empfangen. Die Ausgänge der NAND-Gatter 39 und 40 sind ihrerseits an ein weiteres NAND-Gatter 44 gelegt, dessen Ausgang 45 den Schalter 27 steuert, an dessen Ausgang 28 wiederum

der Wert der momentan ermittelten fötalen Herzfrequenz erscheint.

Die so definierte logische Schaltung führt das Verfahren durch, indem sie das Vorzeichen der folgenden Größen bestimmt:

liegt.

• Zur Anwendung des Verfahrens, das darin besteht, als momentanen oder augenblicklichen Meßwert denjenigen der beiden Meßwerte der Phase mit der Ordnung η festzuhalten, der sich weniger von dem im Lauf der Phase der Ordnung η — 1 festgehaltenen Meßwert unterscheidet, erlaubt das Wissen von Y_n — Z_n und von

Yn + Z„__Y

X_n in Abhängigkeit von der folgenden Tabelle zu bestimmen:

	2
>o	>o
<o	>o
>o	<o
<o	<o

-X,

n-1

Wenn man übereinkommt, daß der Komparator 30 eine logische 1 annimmt, wenn Y_n — Z_n größer als 0 ist und im gegenteiligen Fall eine logische 0 annimmt, und wenn der Komparator 34 genauso eine logische 1 annimmt, wenn

-X,

Π-1

im gegenteiligen Fall, so übersetzt sich die vorausgegangene Tabelle in die folgende Tabelle, wenn man die logischen Stellungen betrachtet:

wobei die erste Differenz im Komparator 30 gebildet wird und die zweite im Komparator 34 gebildet wird, an dessen Eingang genau der Wert

Komparator 30	Komparator 34	0
1	1	1
0	1	1
1	0	0
o	0

positiv ist und eine logische 0 im gegenteiligen Fall annimmt, aod wenn man übereinkommt, daß X„ - Ϊ, weaa Y_n der gewählte Wert ist und X_n = 0

d. h., daß die logische Funktion, die X_n definiert, die folgende ist:

X_n = 3Ü· 34 + 30-34,

so wie es sich leicht aus dem Schaltschema gemäß Fig. 3 ergibt.

Um die Zuverlässigkeit der Vorrichtung zu erhöhen, kann man zusätzlich am Ausgang 28 nach

ao dem Kommutator 27 eine logische Schaltung 50 anordnen, um auszuschalten, daß an deren Ausgang 51 abweichende Meßwerte auftreten, die beispielsweise durch Geräusche verursacht werden können, die sich in parasitäre Impulse übersetzen. Der logi-

as sehen Schaltung 50, die in irgendeiner geeigneten Weise ausgeführt werden kann, folgt eine Anordnung 52 zum Umwandeln der in den Wegen 18 und 19 gemessenen Perioden in Frequenzen; die Frequenzen werden über eine Leitung 53 einem registrie- renden Galvanometer oder einer analogen Anordnung zugeführt; parallel zur Anordnung 52 befindet sich vorteilhafterweise eine Verzögerungseinheit 54, die mit einer Einrichtung 55 zum Heben einer Feder gekuppelt ist.

Wie in Fig. 1 dargestellt, kann eine Anordnung 56, deren Eingänge 57 und 58 mit der Weiche 17 verbunden sind, vorgesehen sein, um die Zeiträume zwischen zwei Impulsen verschiedener Parität, beispielsweise den Impulsen /₂ und /₃ und /, und /₄

usw., zu messen, so daß in dem Falle, daß eines von den beiden mit einer Kammersystole einhergehenden Geräuschen im Lauf einer Meßphase ausbleibt, am Ausgang 59 der Anordnung 56 eine Anzeige erhalten wird, die es ermöglicht, die augenblickliche fötale Herzfrequenz zu bestimmen und so die Kontinuität der Messung aufrechtzuerhalten.

Die Speicherung des der jeweiligen momentanen Herzfrequenz entsprechenden Wertes, der dann zui Ermittlung der neuen momentanen Herzfrequenz

so nach einem weiteren Herzschlag verarbeitet wird, geschieht auf irgendeine der bekannten Arten und wurde deshalb nicht näher erläutert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2 iachex Weise von außen erfolgen, indem ein Mikro- Patentansprüche· phonkopf auf den Bauch einer Schwangeren ge- - P Jracht wirf. Diese bekannten Vorrichtungen sind

1. Verfahren zum externen Messen der fötalen aöf Grund von Schwierigkeiten nicht gam· ^nedi-Herzfrequenz, bei dem ZeitintervaUe zwischen 5 gend, die dem Verfahren, genaue Meßergebrnsse Gerä^firTdie mit dem Herzschlag bei jeder durch Schallphänomene zu ermitteln, innewohnen Zuctunldö Herzmuskels einhergehen, gemessen Die Schallphänomene können ^mhch relaüv stark werden, dadurch gekennzlichnet, daß durch parasitäre Geräusche gestört sein, die mcht die ZeitintervaUe zwischen zwei Geräuschen zu mit der Herztätigkeit des Fötus verbunden smd und Beginn und am Ende aufeinanderfolgender Kam- w beispielsweise durch das Mutterherz, die Danntatigmersystolen gemessen werden, jeder momentan keit oder weUenfönnige Blutbewegungen usw. vergemessene Wert mit dem Wert verglichen wird, ursaehtsind. ... au
der in der unmittelbar vorhergehenden Phase ge- Es ist ein Verfahren zur Aufzetthnung der Herzmessen und einem Speicher zugeführt wurde, um frequenz eines Fötus bekannt (»tt,b.b lransacuons denjenigeB der beiden Meßwerte zu bestimmen, 15 on Bio-Medical Eisgineenng«, tv64, Nr. in, s. Z4 der sich weniger von dem vorher gespeicherten bis 28), bei dem zur Messung der fötalen Herzkeßwert unterscheidet, daß ferner der so be- frequenz die Zeitabstände zwischen aufeinanderstimmte Meßwert für die folgende Meßphase folgenden Herzschlägen miteinander verglichen wereinem Speicher zugeführt und aus dem so be- den, um Abweichungen ihrer Differenz von einem stimmten Meßwert der Wert der momentanen *> bestimmten Wert zu überwachen. Wenn die Abwei-Herzfrequenz abgeleitet wird. chung kleiner als der bestimmte Wert ist, dann wird

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- die fötale Herzfrequenz vom jeweils letzten Zeitrens nach Anspruch 1 mit einem Mikrophonkopf abstand abgeleitet. Überschreitet die Abweichung zur Aufnahme der fötalen Herzgeräusche und den bestimmten Wert, dann wird d?r jeweils letzte einem Filter, das an seinem Ausgang den auf- »5 Zeitabsfend über eine annähernd bestimmte Zeit für genommenen Geräuschen entsprechende Impulse die Ableitung der Herzfrequenz nicht berücksichtigt, liefert, gekennzeichnet durch eine Weiche (17), Während dieser bestimmten Zeit wird der zuletzt abdie die aufeinanderfolgenden Impulse abwech- geleitete Wert der Herzfrequenz angezeigt. Em Manselnd dem einen oder anderen von zwei paralle- gel der bekannten Vorrichtung liegt daher dann, len Wegen (18, 19) zuführt, deren jeder eine 30 daß nach der Erfassung eines Störsignals die in einer Anordnung (20, 20 a) enthält, die an ihrem Aus- Anzahl Nutzsignalen enthaltene Information vergang ein das Zeitintervall zwischen zwei gleich- lorengeht, da die Erfassung eines Störsignals in der artigen, aufeinanderfolgenden Geräuschen reprä- Regel die Überschreitung des bestimmten Wertes sentierendes Signal liefert, eine Schaltung (22 bis zur Folge hat.

26, 30 bis 45) zur Bestimmung desjenigen der 35 Aufgabe der in den Ansprüchen 1 und 2 angegemessenen Zeitintervalle, das sich weniger von gebencn Erfindung ist es daher, ein Verfahren und der vorher gemessenen und gespeicherten Herz- eine Vorrichtung zum Messen der fötalen Herzfrequenz unterscheidet, und einen von der Schal- frequenz zu schaffen, die Fehlanzeigen auf Grund tung gesteuerten Schalter (27), der den Ausgang parasitörer Störgeräusche nicht nur ausschließen, der Vorrichtung mit demjenigen der beiden Wege 40 sondern den Fortgang der Messung auch dann sicher-(21, Ua) verbindet, der mit dem Signal beauf- stellen, wenn zeitweilig einer oder mehrere Herzschlagt ist, das dasjenige Zeitintervall repräsen- schlage nicht aufgenommen werden. Weiter liegt ein tiert, das von dem vorher gespeicherten am we- Ziel der Erfindung darin, ein Verfahren und eine ntgsten abweicht. Vorrichtung zu schaffen, mit denen die augenblick-

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 45 liehe Herzfrequenz ermittelt wird, d.h. in jedem kennzeichnet, daß sich an den Schalter (27), zwi- Augenblick und praktisch verzögerungsfrei die gesehen ihm und einer Registriereinrichtung (52 bis messene Herzfrequenz anzuzeigen.

55) für die Meßwerte, eine logische Anordnung Bei der Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren (50) zum Ausschalten von fehlerhaften Meß- zum äußeren Messen der fötalen Herzfrequenz anwerten anschließt. 50 gewendet, das physiologische Phänomene benutzt,

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeich- die normalerweise mit jedem Herzschlag einhernet durch eine logische Schaltung mit Kompara- gehen; bei jeder Zuckung des Herzmuskels treten toren (30, 34) und NAND-Gattern (38, 39, 40, zwei unterschiedliche Geräusche auf, die zeitlich 44), die die in den beiden Wegen (21, 21 a) be- gegeneinander verschoben sind und deren erstes, das findlichen Meßwerte und das arithmetische Mittel 55 am Anfang der Kammersystole auftritt, dem Zusamder beiden Meßwerte mit dem bei der unmittel- menziehen des Herzmuskels entspricht und deren bar vorhergehenden Meßphase gespeicherten zweites, das am Ende der Kammersystole auftritt, Meßwert vergleichen. dem Schließen der Klappen des Muskels nach seiner

Relaxation entspricht. Wenn die Messung der Zeit-60 dauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Geräu-

sehen am Anfang zweier aufeinanderfolgender Kam-

mersystolen einen Wert für die fötale Herzfrequenz liefert und desgleichen die Messung der Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Geräuschen am Ende

Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zur 65 zweier aufeinanderfolgender Kammersystolen einen Messung der fötalen Herzfrequenz bekannt, bei momentanen Wert der Herzfrequenz liefert, so kann denen Schallphänomene verwendet werden, die mit man doch wegen Unsicherheiten, die diesen Meßdem Herzschlag einhergehen und die deshalb in ein- werten anhaften, nicht einfach den einen oder an-