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Einrichtung zur Langzeitaufzeiohnung von Herzaktionspotentialen
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Langzeitaufzeichnung
von Herzaktionspotentialen mit wenigstens einer die Harzaktionspotentiale erfassenden
Elektrode und einennacheinander erfaßte Herzaktionspotentiale abapeichernden Speicher.
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Elektrokardiogramme erstrecken sich Üblicherweise lediglich Uber einen
kurzen Zeitraum von maximal einigen Minuten. In derartig kurzen Diagnosezeiträumen
lassen sich Jedoch in aller Regel nicht unregelmäßig auftretende Rhythmusstörungen
erfassen. Um z.B.
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bei der Überwachung des krankheitsverlaufs oder der Rehabilitation
von Herz- und Kreislauferkrankungen Langzeitüberwachungen durchttihren zu können,
ist es bekannt, die mittels einer am Patienten befestigten Elektrode, etwa einer
Elektrolytelektrode,
erfaßte Herzaktionspotentiale auf einem Magnetband
aufzunehmen und mit erhöhter Geschwindigkeit auf einem Sichtgerät oder einem Schreiber
zeitraffend wiederzugeben. Der Geschwindigkeitserhöhung sind Jedoch durch die Aufmerksamkeit
des Betrachters Grenzen gesetzt, so daß zur Auswertung von ggf. über Tage hinweg
sich erstreckenden Langzeituntersuchungen erhebliche Betrachtungs zeiten aufgewandt
werden mUssen, in denen die volle Aufmerksamkeit des Betrachters erforderlich ist.
Darüber hinaus sind fluor derartige Langzeiterkennungsmethoden aufwendige und in
aller Regel lediglich ortsfest anwendbare Geräte erforderlich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und kostengtinstig herstellbare
Einrichtung zur Langzeitaufzeiohnung von Herzaktionspotentialen anzugeben, die sich
aufgrund ihrer kleinen Dimensionen fUr einen transportablen Einsatz am Patienten
eignet.
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Ausgehend von der eingangs näher erläuterten Einrichtung wird diese
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Speicher wenigstens ein Schieberegister
aufweist, in dessen Stufen der Amplitude der Herzaktionspotentiale entsprechende
Signale speicherbar sind und in das diese Signale zu von einer Steuerung festgelegten
Abtastzeitpunkten aufeinanderfolgend einschiebbar sind und daß ein auf pathologische
Veränderungen der Herzaktionspotentiale ansprechender Detektor auf deren Auftreten
hin den Inhalt des Schieberegisters fixiert.
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Die der Amplitude der Herzaktionspotentiale entsprechenden Signale
werden somit kontinuierlich durch das Schieberegister durchgeschoben, so daß im
Schieberegister ständig ein Abschnitt zeitlich vorbestimmter Dauer der Herzaktionspotentiale
gespeichert ist. Beim Einschieben des momentanen Werts des Herzaktionspotentials
am Eingang des Schieberegisters wird ein zeitlich früher eingeschobener Wert am
Ausgang des Schieberegisters ausgescho ben und damit gelöscht. Sobald der Detektor
eine pathologische
Veränderung des Herzaktionspotentials erfaßt,
wird der Inhalt des Schieberegisters fixiert. Dies kann einerseits dadurch erfolgen,
daß der Inhalt in einen anderen Speicher übernommen wird oder aber daß keine den
Herzaktionspotentialen entsprechende Signale mehr dem zu fixierenden Schieberegister
zugefUhrt werden, dessen Inhalt also nicht mehr verändert wird.
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Die Anzahl der Stufen des Schieberegisters ist so gewählt, daß sie-die
pathologische Veränderung des Herzaktionspotentials ausreichend erkennen läßt. Vorzugsweise
erstreckt sich das abspeicherbare Intervall der Herzaktionspotentiale Uber einen
Zeitraum von wenigstens zwei Perioden der Herztätigkeit. Als günstig haben sich
hinsichtlich des Kompromisses zwischen schaltungstechnischem Aufwand und Auswertbarkeit
des gespeicherten Herzaktionspotentials Speicherzeiten von etwa 5 sec. erwiesen.
Die zeitliche Auflösung des gespeicherten Herzaktionspotentials hängt von der Abtastfrequenz
ab, mit der die Mmplitudenwerte der Herzaktionspotentiale aufeinanderfolgend in
das Schieberegister eingeschoben werden. Günstige Abtastfrequenzen liegen zwischen
50 und 200 Hz, vorzugsweise bei 100 Rz.
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Eine bevorzugte Ausfuhrungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuerung bei einem mehrere Schieberegister aufweisenden Speicher auf vom Detektor
erfaßte pathologische Veränderungen der Herzaktionspotentiale hin das der Amplitude
der Herzaktionspotentiale entsprechende Signal vom Eingang des zu fixierenden Schieberegisters
ab-und an den Eingang eines anderen Sohieberegisters anschaltet. Dies kann in der
Weise erralgen, daß die Schieberegister Jeweils unabhKngig voneinander beaufschlagbar
sind. Zweckmäßiger ist Jedoch eine Ausgestaltung, bei der die Schieberegister in
Reihe miteinander verbindbar und/oder verbunden sind und die Steuerung das vom fixierten
Schieberegister abgeschaltete Signal an den Eingang eines in Schieberichtung stromab
angeordneten Schieberegisters anschaltet. In dieser
Ausgestaltung
besteht der-Speicher aus einer Schieberegisterkette, deren Schieberegister entweder
fest oder über Schalter miteinander verbunden sind. Während bei fest miteinander
verbundenen Schieberegistern das zu speichernde Signal vom Eingang des zu fixierenden
Schieberegisters ab-und an den Verbindungspunkt mit dem in Schieberichtung nächstfolgenden
Schieberegister angeschaltet wird, werden mittels der ggf. durch Gatter oder dgl.
gebildeten Schalter die Eingänge und/oder Ausgänge der Schieberegister vom Signal
und/oder den benachbarten Sahieberegistern abgeschaltet.
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Der Detektor erfaßt vorzugsweise auch die rhythmusgestörte Periodendauer
der Herzaktionspotentiale. Diese Eigenschaft kann ausgenutzt werden, um bei Überschreiten
der in einem einzigen Schieberegister zur Verftigung stehenden Speicherzeit durch
In-Reihe-Schalten des weiteren Schieberegisters verlängert. In der vorstehenden
AusfUhrungsform kann dies insbesondere dadurch erfolgen, daß die Anzahl der zwischen
dem fixierten Schieberegister und dem angeschalteten Schieberegister in Reihe eingeschalteten
Schieberegister änderbar ist.
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Je nach Ausführungsform des Detektors können mit der Einrichtung unterschiedliche
synkopale Zustände erkannt werden. Beispielsweise können bei einem A-V-Block oder
einem Sinusknoten-Syndrom einzelne oR8-Komplexe des Herzaktionspotentials ausfallen.
Ein derartiges Erscheinungsbild kann auf einfache Weise erkannt werden, wenn der
Detektor eine auf die R-Zacke des Herzaktionspotentials ansprechende Stufe, insbesondere
eine Schwellwertstufe, aufweist, die bei Auftreten der R-Zacke ein Triggersignal
an einen die Fixierung und/oder Anschaltung der Schieberegister steuernden, nachtriggerbaren
monostabilen Multivibrator abgibt, dessen Zeitkonstante wenigstens gleich der R-Zaoken-Folgeintervalle
ist. Die Zeitkonstante ist vorzugsweise änderbar, um die Einrichtung auf die Asystoliedauer
des Patienten einstellen zu
können. Der monostabile Multivibrator
dieser Ausfuhrungsform gibt die Schieberegister solange frei, als er durch aufeinanderfolgende
Triggersignale nachgetriggert wird. Erfolgt keine Nachtriggerung innerhalb einer
durch seine Zeitkonstante festgelegten Zeitdauer, so wird das mit dem Herzaktionspotential
beaufschlagte Schieberegister fixiert.
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Soll z.B. eine Extrasystolie, d.h. ein einziger vorzeitiger Herzschlag
erfaßt werden, so weist der-Detektor bevorzugt eine auf die R-Zacke ansprechende
Stufe auf, die bei Auftreten der R-Zacke ein Triggersignal an einen monostabilen
Multivibrator sowie an einen Eingang einer die Fixierung und/oder Anschaltung der
Schieberegister steuernden Koinzidenzstufe abgibt, deren anderer Eingang mit dem
Ausgang des monostabilen Multivibrators gekoppelt ist. Die Zeitkonstante des monostabilen
Multivibrators ist kürzer als die R-2acken-Folgeintervalle; sie bestimmt die Frühzgitigkeitsdauer,
innerhalb der das durch die R-Zacke ausgelöste Triggersignal auftreten muß. Die
Zeitkonstante kann einermittlerenEknEe der Folgeintervalle, d.h. der Herzperiode,
entsprechen, sie kann aber auch durch die Länge der unmittelbar vorhergehenden Peribde
der R-Zacken bestimmt sein.
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Die letztgenannte# Austtlhrung3form eignet sich zum Erfassen eines
plötzlichen Frequenzanstiegs des Herzrhythmus, wie er durch mehrere vorzeitige Herzschläge
(Tacbycardie) in Erscheinung treten kann. Der Detektor kann hierzu eine vorzugsweise
voreinstellbare Frequenzteilerstufe aufweisen, Uber die das Triggersignal der Koinzidenzstufe
zuführbar ist. Die Koinzidenzstufe spricht an und löst die Fixierung und/oder Anschiltung
des Schieberegisters aus, wenn innerhalb der durch die'Zeitkonstante des monostabilen
Multivibrators festgelegten Zeitdauer eine durch die Frequenzteilerstufe festgelegte
Anzahl Triggersignale aufgetreten ist. Die Frequenzteilerstufe kann
beispielsweise
durch einen voreinstellbaren Zähler gebildet sein, der bei Erreichen der voreingestellten
Zahl an Triggersignalen seinerseits einen Triggerimpuls an die Koinzidenzstufe abgibt
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung können auch Formänderungen einzelner
Komplexe des Herzaktionspotentials, insbesondere des Q-T-Gesamtkomplexesy erfaßt
werden. Zu diesem Zweck kann der Detektor einen mittels der Steuerung rUcksetzbaren
Integrator aufweisen, der diesen Komplex in Jeder Periode des Herzaktionspotentials
jeweils ftfr sich integriert. Der Detektor weist weiterhin einen die Fixierung und/oder
Anschaltung der Schieberegister steuernden Vergleicher auf, der das Integral des
Komplexes mit einem Bezugswert vergleicht. Weicht das Integral des Komplexes um
vorgebbare Werte von dem Bezugswert ab, so wird das im beaufschlagten Schieberegister
enthaltene Herzaktionspotential gespeichert. Zum Erfassen der Abweichung kann der
Vergleicher Schwellwerteigenschaften aufweisen, oder aber es kann dem Vergle'-c>.er
eine Schwellwertstufe nachgeschaltet sein. Als Bezugswert eignet sich ein vorgebbarer
Mittelwert, wobei es aber in manchen Anwendungsfällen zweckmäßig sein kann, als
Bezugswert das Integral des jeweils vorhergehenden Komplexes zu verwenden, welches
in einer Speicherstufe zu diesem Zweck gespeichert ist. Zur Vereinfachung der Steuerung
dieser Speicherstufe ist diese zweckmäßigerweise Uber eine Verzögerungsstufe an
den Integrator angekoppelt. Die Verzögerungsstufe verzögert das in die Speicherstufe
einzuschreibende Signal solange, bis der Vergleicher den in der Speicherstufe gespeicherten
Bezugswert der Jeweils vorhergehenden Periode mit dem Integral der momentan vom
Detektor erfaßten Periode verglichen hat. In digitalen Ausfllhrungsformen, in denen
der Integrator Digitalsignale abgibt, kann die Verzögerungsstufe und die Speicherstufe
durch in Serie geschaltete Schieberegister gebildet sein, durch deren Stufen der
Wert des Integrals
hindurchgeschoben wird. Auch in diesem Fall
werden die dem Vergleicher zugefuhrten Integrale zahlenmäßig miteinander verglichen.
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Eine AusfUhrungsform des Detektors, die das Erkennen eines Herzschrittmacher-Ausgangsblocks
ermöglicht, ist dadurch gekennzeichnet, daß er eine auf einen Stimulationsimpuls
des Herzschrittmachers hin ein Triggersignal abgebende Triggerstufe, einen durch
Triggersignale auslösbaren, monostabilen Multivibrator mit einer Zeitkonstante kUrzer
als die Periode der Herzaktionspotentiale, eine auf körpereigene Antwortimpulse
ansprechende Detektorstufe sowie eine an die Detektorstufe und den monostabilen
Multivibrator angekoppelte, die Fixierung und/ oder Anschaltung der Schieberegister
steuernde Koinzidenzstufe aufweist. Der Detektor macht sich hierbei die von den
Antwortimpulsen verschiedene Form der Stimulationsimpulse zu Nutze, um zwischen.
den Stimulationsimpulsen und den Antwortimpulsen unterscheiden zu können. Die Stimulationsimpulse
weisen eine wesentlich größere, beispielsweise mit Hilfe einer Schwellwertschaltung
der Triggerstufe erfaßbare Amplitude auf. Darüber hinaus weisen die Stimulationsimpulse
steilere Flanken als die Antwortimpulse auf, was mittels eines Differenzierglieds
von der Triggerstufe erkannt werden kann. Die Detektorstufe kann ebenfalls, beispielsweise
mittels einer Schwellwertschaltung auf die Amplitude der Antwortimpulse ansprechen.
Die Zeitkontante des monostabilen Multivibrators berUcksichtigt, ~daß die Antwortimpulse
Jeweils nach den Stimulationsimpulsen auftreten müssen; sie liegt in der Größenordnung
der Dauer des Q-T-Komplexes. Die Koinzidenzstufe ist so ausgebildet, daß sie die
Fixierung und/oder Anschaltung der Schieberegister auslöst, wenn innerhalb des durch
die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators bestimmten Intervalls die Detektor
stufe keinen Impuls erfaßt.
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Mit Hilfe der Einrichtung lassen sich aber auch Herzrhythmus störungen
aufzeichnen, die auf einen Herzschrittmacher-Eingangsblock zurückzuführen sind.
Der Detektor umfaßt hierzu bevorzugt eine auf einen vorbestimmten Komplex der Herzaktionspotentiale,
insbesondere die R-Zacke hin ein Triggersignal abgebende Triggerstufe, einen durch
Triggersignale auslösbaren monostabilen Multivibrator mit einer Zeitkonstante kürzer
als die Wartezeit des Herzschrittmachers,eine auf Stimulationsimpulse des Herzschrittmachers
ansprechende Detektorstufe, sowie eine an die Detektorstufe und den monostabilen
Multivibrator angekoppelte, die Fixierung und/oder Anschaltung der Schieberegister
steuernde Koinzidenzstufe.
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Hierbei wird ausgenutzt, daß zwischen einer R-Zacke der Herzaktionspotentiale.
und einem nachfolgenden Stimulationsimpuls des Herzschrittmachers die vorbestimmte
Wartezeit des Herzschrittmachers vergehen soll, bevor der Herzschrittmacher den
Stimulationsimpuls abgibt.
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Mit Hilfe des .vorstehenden Detektors können Stimulationsimpulse von
Demand-Schrittmachern erfaßt werden, die aufgrund einer Störung der Demand-Funktion
des Herzschrittmachers zwischen zwei R-Zacken der körpereigenen Herzaktionspotentiale
auftreten und zu einer Herzrhythmusstörung aufgrund zusätzlicher Stimulation des
Herzens führen. Die Triggerstufe kann zum Erfassen der R-Zacke eine auf deren Amplitude
ansprechende Schwellwertschaltung aufweisen; dementsprechend kann die Detektorstufe
eine auf die größere Amplitude der Stimulationsimpulse des Herzschrittmachers ansprechende
Schwellwertschaltung oder ein durch die Flanken der Stimulationsimpulse auslösbares
Differenzierglied aufweisen.
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Die Koinzidenzstufe spricht an, wenn innerhalb des durch die Zeitkonstante
des monostabilen Multivibrators festgelegten Intervalls ein Stimulationsimpuls des
Herzschrittmachers erfaßt wird.
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In einer zweckmäßigen AuSlhrungsform ist vorgesehen, daß die Schieberegister
Jeweils Vielfachbits speichernde Binärstufen
aufweisen und daß
die den Herzaktionspotentialen und/ oder Stimulationsimpulsen entsprechenden Signale
Uber einen Analog-Digital-Wandler zuführbar sind. Die Anzahl der pro Binärstufe
zu speichernden Bits ist abhängig von der fur den Anwendungsfall zu fordernden Wiedergabegenauigkeit.
Als ausreichend haben sich drei Bit pro Binärstufe erwiesen; bevorzugt werden jedoch
fifnf Bit und mehr.
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Eine weitere zweckm&ßige Maßnahme besteht darin, daß die Steuerung
zur Fixierung und/oder Anschaltung der Schieberegister von Hand auslösbar ist. Dem
Patienten wird es dadurch ermöglicht, Herzaktionspotentiale aufzuzeichnen, sobald
er Symptome an sich verspUrt, die auf eine Herzrhythmusstörung hindeuten könnten.
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Besonders vorteilhaft sind auch Ausfllhrungsformen, die die Aufzeichnung
des Zeitpunkts der Herzrhythmusstörung ermöglichen.
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Hierbei kann jedem Schieberegister ein susKtzlicher Speicher, insbesondere
ein Schieberegister zugeordnet sein und es kann eine Uhr, insbesondere eine D'gitaluhrvorgesehen
sein, deren Zeitsignal zu den vom Detektor festgelegten Fixier-Zeitpunkten der Schieberegister
in den zusätzlichen Speicher einschreibbar ist. Die zusätzlichen Speicher können
synchron zu den Schieberegistern mittels Jer Steuerung zum Einschreiben der Zeitsignale
gesteuert werden. Bei der Wiedergabe der aufgezeichneten Herzaktionspotentiale steht
somit zu jeder Herzrhythmusstörung auch der Zeitpunkt fest, zu der diese Herzrhythmusstörung
aufgetreten ist.
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Als günstig hat es sich auch erwiesen, wenn dem Detektor ein Hochpaßfilter,
mittels dem durch Atemschwankungen hervorgerufene Frequenzen ausgefiltert werden
können sowie ggf. ein für Stromnetzfrequenzen (z.B. 50 Hz) sperrendes Sperrfilter
vorgeschaltet ist.
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im folgenden sollen Aus führungsbeispiele der Erfindung anhand von
Zeichnungen näher erläutert werden und zwar zeigt Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines
Ausftlbrungsbeispiels der erfindungsgem#en Einrichtung zur Langzeitaufzeichnung
von Herzaktionspotentialen; Fig. 2 ein Blockschaltbild eines unter Verwendung von
mehreren in Reihe geschalteten Schieberegistern ausgeführten Ausführungsbeispiels
gemäß der Erfindung; Fig. 3a-3g Zeitdiagramme unterschiedlicher Erscheinungsformen
von Rhythxusstörungen in Herzaktionspotentialen; Fig. 4 ein Blockschaltbild eines
Detektors zum Aufzeichnen ausfallender ZRS-Komplexe; Fig. 5 ein Blockschaltbild
eines Detektors zum Erfassen einzelner vorzeitiger QRS-Komplexe; Fig. 6 ein Blockschaltbild
eines Detektors zum Erfassen eines plötzlichen Frequenzanstiegs der Herzaktionspotentiale;
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Detektors zum Erfassen von Formänderungen des Q-T-Kammerkomplexe
s r' Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Detektors zum Erfassen eines Herzschritt:nacher-Exitblocks
und Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Detektors zum Erfassen eines Herzschrittmacher-Eingangsblooks.
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Fig. 1 zeigt in einem Blookschaltbild eine Einrichtung zur Langzei
taufzeichnung von Rhythmusstörungen in Herzaktionspotentialen, die mittels einer
an der Haut des Patienten befestigten Elektrode 1 mit niedrigem, konstanten Elektroden-Hant-Übergangswiderstand
abgenommen und über eine Verst&rkerstufe 3 mit sehr hohem Eingangswiderstand
einem Speicher 5 zuführbar sind. Der Speicher 5 weist ein digital arbeitendes Schieberegister
7 auf, in dessen Stufen der Amplitude der Herzaktionspotentiale entsprechende Bintrsignale
speicherbar sind. Zur Umwandlung der Herzaktionspotentiale in die Binärsignale ist
dem Schieberegister 7 ein Analog-Digital-Wandler 9 vorgeschaltet. Der Analog-Digital-Wandler
9 kann Jedoch entfallen, wenn das Schieberegister 7 analog arbeitende Speicherstufen
aufweist.
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Da in das Schieberegister 7 kontinuierlich Abtastwerte der BinKrsignale
eingeschoben werden, sind im Schieberegister 7 ständig Amplitudenwerte der Herzaktionspotentiale
eines vorangegangenen Zeitabschnitts gespeichert. Die Länge des Zeitabschnitts ist
durch die Stufenzahl des Schieberegisters 7 bzw.
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die Abtastfrequenz, mit der die Amplitudenwerte aufeinanderfolgend
eingeschoben werden, festgelegt. Um den Inhalt des Schieberegisters 7 fixieren zu
können, ist ein Detektor 11 vorgesehen, dem die Herzaktionspotentiale der Elektrode
1 zufuhr bar sind. Der Detektor 11 erfaßt Rhythmusstörun#en, z.B. pathologische
Veränderungen der Herzaktionspatentiale, und veranlaßt eine Steuerung 13 zur Fixierung
des 1m Schieberegister 7 beim Erfassen der Rhythmusstbrung oder kurz danach enthaltenen
Amplitudenwerte der Herzaktionspotentiale.
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Die SpeicherkapazitGt des Schieberegisters 5 ist so bemessen, daß
zusätzlich zu dem mit der Rhythmusstörung behafteten Komplex des Herzaktionspotentials
ein oder einige wenige ordnungsgemäße Komplexe vor oder nach der Rbythmusstörung
gespeichert
werden können. Als ausreichend haben sich Speicherzeiten von etwa 4 sec. erwiesen.
Günstige Abtastfrequenzen liegen bei etwa 100 Hz.
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Um den Zeitpunkt der Herzrhythmusstörung eindeutig bestimmen zu können,
ist dem Schieberegister 7 ein Speicher 15 zugeordnet, der zum Zeitpunkt der Fixierung
des Schieberegisters 7 die tatsächliche Uhrzeit aus einer Uhr 17 übernimmt und abspeichert.
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Das Abspeichern der Uhrzeit wird durch die Steuerung 13 veranlaß.
Die Steuerung 13 ist so ausgebildet, daß sie ggf. von Hand zur Fixierung des Schieberegisters
7 ausgelöst werden kann.
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Zur Wiedergabe der im Schieberegister 7 bzw. dem Speicher 15 gespeicherten
Amplitudenwerte bzw. der Uhrzeit kann an den Ausgang des Sohieberagisters 7 bzw.
des Speichers 15 ein Wiedergabegerät 19, beispielsweise ein Monitor oder ein Schreiber,
angeschlossen werden.
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Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Einrichtung nach Fig. 1. Der Speicher
5 weist drei in Serie geschaltete Schieberegister 7a, 7b und 7c auf, die durch Taktsignale
der Steuerung 13 entsprechend der Abtastfrequenz fortgeschaltet werden. Die Eingänge
der Schieberegister 7a, 7b und 7c sind darüber hinaus jeweils über einen Schalter
21, 23 bzw. 25 mit dem Analogdigitalwandler 9 verbunden, aus dem sie Abtastwerte
der Amplituden der Herzaktionspotentiale in Form von Binärsignalen übernehmen. Die
Schalter 21, 23, 25 können durch Transistorschalter, Gatterschaltungen oder dgl.
gebildet sein; ihr Schaltzustand wird von der Steuerung 13 derart gesteuert, daß
Jeweils lediglich ein Schalter geschlossen und s#tliche anderen Schalter geöffnet
sind. Die Reihenfolge, in der die Schalter 21, 23 und 25 geschlossen werden, ist
gleich der Schieberichtung der Schieberegister 7a, 7b und 7c. Die Binärsignale des
Analogdigital wandlers 9 werden über den geschlossenen Schalter in das diesem
Schalter
zugeordnete Schieberegister und nachfolgend in die in Schieberichtung nachgeschaltete
Schieberegister eingeschoben.
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Zur Fixierung des ersten Schieberegisters dieser Kette wird der Schalter
an seinem Eingang geöffnet und der Schalter des nächstfolgenden Schieberegisters
geschlossen. Der Inhalt des auf diese Weise fixierten Schieberegisters bleibt somit
gespeichert.
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Die Steuerung 13 wird durch den Detektor 11 zu einer Xnderung der
Schaltstellungen der Schalter 21, 23 und 25 veranlaßt.
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Mittels des Detektors 11 kann ggf. auch die Länge der Herzrhythmusstörung
erfaßt werden. Sollte die Länge der Störung die Speicherzeit pro Schieberegister
überschritten werden, so kann der Detektor 11 über die Steuerung 13 die Speicherzeit
für derartige Rhythmusstörungen verlängern, indem er durch änderung der Reihenfolge
des Schließens der Schalter 21, 23, und 25 zwei oder mehrere aufeinanderfolgende
Schieberegister gleichzeitig fixiert. Es soll hervorgehoben werden, daß die Anzahl
der Schieberegister je nach Anwendungsfall von der in Fig. 2 dargestellten Anzahl
verschieden sein kann.
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Zur Wiedergabe der in den Schieberegistern 7a, 7b und 7c gespeicherten
Herzaktionspotentiale kann der Ausgang des in Sahieberichtung letzten Sc##eberegisters
7c mit dem Eingang des ersten Schieberegisters 7a zu einem Ringregister verbunden
werden, indem die gespeicherten Herzaktionspotentiale kontinuierlich umgeschoben
werden können und so am Ausgang 29 für eine kontinuierliche Wiedergabe zur Verfügung
stehen.
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Im folgenden sollen anhand der in den Fig. 3a bis 3g dargestellten
Zeitdiagramme von Herzaktvionspotentialen Ausführungsformen von Detektoren erläutert
werden, mit deren Hilfe spezielle Herzrhythmusstörungen erfaßt werden können.
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Fig. 3a zeigt den zeitlichen Verlauf eines störungsfreien Herzaktionspotentials
mit einer P-Zacke, einer R-Zacke, deren Endpunkte mit Q und S bezeichnet sind, einer
T-Welle und einer U-Welle. Gestrichelt eingezeichnet in Fig. 3a ist ein Beispiel
eines in einem der Schieberegister nach Fig. 2 gespeicherten Zeitintervalls 31.
Das Zeitintervall 31 umfaßt in diesem Fall drei Perioden des Herzaktionspotentials.
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In Fig. ab ist ein erstes Beispiel einer Herzrhythmusstörung dargestellt,
wie sie bei einem AV-Block oder einen Sinusknoten-Syndrom auftreten kann. Bei einer
derartigen Rbythmusstörung ist zwar eine P-Zacke 31 erfaßbar, jedoch folgt dieser
P-Zacke 31 keine R-Zacke. Ein zum Erfassen einer derartigen Rhythmusstörung geeigneterDetektor
ist in Fig. 4 dargestellt. Er weist ein Hochpaßfilter zum Ausfiltern von Atemschwanitungen
sowie ein auf die Netzfrequenz abgestimmtes Sperrfilter 37 auf. In Reihe zu diesen
Filtern ist ein Verstärker 39 geschaltet, dem eine Schwellwertstufe 41 folgt. Die
Schwellwertstufe 41 spricht auf R-Zacken der Herzaktionspo#ntiale an und gibt auf
Jede R-ZackeULn ein Triggersignal an einen nachtriggerbaren, monostastabilen Multivibrator
ab, dessen Zeitkonstante wenigstens gleich der Periode P der Herzaktionspotentiale
ist. Solange innerhalb des durch die Zeitkonstante festgelegten Intervalls R-Zacken
der Herzaktionspotentiale auftreten, wird der monostabile Multivibrator erneut angestoßen,
so daß sein die Fixierung der Schieberegister auslösendes Ausgangssignal unverändert
bleibt.
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Wird das durch die Zeitkonstante festgelegte Intervall überschritten,
ohne daß eine R-Zacke aufgetreten ist, so wird die Steuerung 13 zur Fixierung des
beaufschlagten Schieberegisters veranlaßt. Die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators
ist vorzugsweise änderbar und kann sich ggf. auch über mehrere Perioden T erstrecken.
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Fig. 3c zeigt Herzaktionspotentiale für den Fall einer Extrasystolie,
d.h. eines einzigen vorzeitig auftretenden QRS-Komplexes 45. Der QRS-Komplex 45
tritt mit einer gegenüber den übrigen Perioden T verkürzten Periodendauer T' auf.
Ein zum Erfassen einer derartigen Rhythmusstörung geeigneter Detektor ist in Fig.
5 dargestellt. Er weist eine auf R-Zacken ansprechende Schwellwertstufe 47 auf,
die bei Auftreten von R-Zacken jeweils ein Triggersignal an einen monostabilen MultiVibrator
49 sowie an einen Eingang eines UND-Gatters 51 abgibt. Das UND-Gatter 51 löst über
die Steuerung 13 die Fixierung der Sohieberegister aus. Es ist mit seinem anderen
Eingang an den Ausgang des monostabilen Multivibrators gekoppelt. Die Zeitkonstante
des monostabilen Multivibrators 49 legt vdie maximale, verkürzte Periodendauer T'fest.
Die Fixierung der Schieberegister wird ausgelöst, wenn die Schwellwertstufe 47 innerhalb
des durch den monostabilen Multivibrator 49 festgelegten Intervalls eine weitere
R-Zacke erfaßt.
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Der Detektor nach Fig. 5 kann durch einfache Maßnahmen zum Erfassen
einer Tachykardie, d.h. eines plötzlichen Frequenzanstiegs der Herzaktionspotentiale
ausgenutzt werden. Der Verlauf einer derartigen Rhythmusstörung ist in Fig. ad für
drei mit verkürzten Perioden T' aufeinanderfolgende QRS-Komplexe 53 dargestellt.
Xbnlich dem Detektor nach Fig. 5 ist wiederum eine Schwellwertstufe 47a über einen
monostabilen Multivibrator 49a mit einem der Eingkag~ eines UND-Gatters 51a verbunden.
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Zwischen den anderen Eingang des UND-Gatters 51a und die Schwellwertstufe
47a ist eine Frequenzteilerstufe 55, beispielsweise ein .voreinstellbarer Zählers
geschaltet, der auf eine vorgegebene Anzahl von der Schwellwerts'uwe 47a abgegebener
Triggerimpulse seinerseits einen Triggerimpuls abgibt. Der Detektor nach Fig. 6
löst die Fixierung der Schieberegister aus wenn der von der Frequenzteilerstufe
55 abgegebene Triggerimpuls innerhalb- des Intervalls des monostabilen Multivibrators
49a auftritt.
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Fig. 3e zeigt eine Formänderung eines Q-T-Geaamtkomplexes 57.
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Ein geeigneter Detektor ist in Fig. 7 dargestellt; err#weist einen
Integrator 59 auf, der den Q-T-Gesamtkomplex jeder Periode des Herzaktionspotentials
Jeweils für sich zeitlich integriert.
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Das Integral ist einem Vergleicher 61 zuführbar, der es mit einem
in einer Speicherstufe 63 gespeicherten Bezugswert vergleicht. Der. Vergleicher
61 löst die Fixierung der Schieberegister aus, wenn das Integral um einen vorbestimmten
Wert von dem in der Speicherstufe 63 gespeicherten Bezugswert abweicht.
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Der in der Speicherstufe 63 gespeicherte Bezugswert ist durch das
Integral der vorhergehenden Periode gegeben. Die Speicherstufe 63 ist zu diesem
Zweck über eine Verzögerungsstufe 65 mit dem Integrator 59 verbunden. Die Verzögerungsstufe
65 verhindert, daß die Speicherstufe 63 mit einem neuen Wert des Integrals überschrieben
wird, bevor der Vergleicher 61 den neuen Wert des Integrals mit dem in der Speicherstufe
63 enthaltenen Bezugswert verglichen hat. Die Speicherstufe 63 und die Verzögerungsrrtufe
65 können durch in Serie geschaltete Schieberegister gebildet sein.
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Fig. 3f zeigt das Eracheinungsbild einer Demand-Herzschrittmacherstörung,
bei der der Herzschrittmacher eine P-Zacke 67 erfaßt und nach Ablauf einer Wartezeit
einen Stimulationsimpuls 69 abgibt. Im Normalfall folgt auf den Stlmulationsimpuls
69 ein kdrpereigener.Antwortimpuls in Form einer T-Welle 71. Die T-Welle 71 tritt
Jedoch, wie für den Fall des Komplexes 73 dargestellt, bei einem Herzschrittmacher-Exit-Block
nicht auf. Ein diese Störung#erfassender Detektor ist in Flg.-8 dargestellt. Er
wählt eine auf die Stimulationsimpulse 69 des Herzschrittmachers hin ein Triggersignal
abgebende Triggerstufe 75 awr, an die über einen monostabilen Multivibrator 77 ein
UND-Gatter 79 mit seinem einen Angang angekoppelt ist.
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Das UND-Gatter 79 ist mit seinem anderen Eingang an eine auf
die
körpereigenen Antwortimpulse, d.h. die T-Wellen 71, ansprechende Detektorstufe 81
angekoppelt. Die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators 77 liegt in der Größenordnung
der Dauer des Q-T-Komplexes. Das UND-Gatter 79 löst die Fixierung der Schieberegister
aus, wenn die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators 77 abläuft, ohne daß
die Detektorstufe 81 eine T-Welle 71 erfaßt.
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Fig. 3g zeigt schließlich ein Beispiel eines Eingangsblocks für einen
Damand-Schrittmacher. In diesem Fall gibt der Schrittmacher, ohne die Wartezeit
des Herzschrittmachers abzuwarten, vorzeitig einen Stimulationsimpuls 83 ab, dessen
Antwortsimpuls 85 zu Störungen des nachfolgenden, beispielsweise körpereigenen Komplexes
87 führen kann. Zum Erfassen derartiger Zustände eignet sich ein Detektor nach Fig.
9. Dieser weist eine auf R-Zacken hin ein Triggersignal abgebende Triggerstufe 89
auf, die über einen monostabilen fihlltivibrator 91 mit einem Eingang eines UND-Gatters
93 verbunden ist. Der andere Eingang des UND-Gatters 93 ist über eine auf Stimulationsimpulse
des Herzschrittmachers ansprechende Detektorstufe 95 gekoppelt. Das UND-Gatter 93
löst die Fixierung der Schieberegister aus, wenn innerhalb des durch die Zeitkonstante
des monostabilen Multivibrators 91 festgelegten Intervalls ein Stimulationsimpuls
von der Detektorstufe 95 erfaßt wird.
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