DE2715687C2 - Schaltungsanordnung zur Erfassung der Kontraktilität des Herzens - Google Patents

Description

umformt und einem Bezugsniveaugenerator, dessen ι ■-, Ausgangssignal dem Eingang des Signaluinformungselements über eine Umschallvorrichtung zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fühler (17, 18, 27) vorhanden ist, der das Pulssignal (2) abtastet und während jeder diastolisehen Phase des Pulssignals (2) die Umschaltvorrichtung (19 bis 23, 25, 26) im Sinne einer Anschaltung des Bezugsniveaugenerators (10) an das Signalformungselement (8) betätigt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 2 j zeichnet, daß eine Schaltungsanordnung (17) vorhanden ist, die während jeder diastolischen Phase des Pulssignals (2) einen Speicher (27) löscht, den danach folgenden O-Punkt aufsucht und das Niveau dieses O-Punktes in den Speicher (27) eingibt und daß «ι ein Subtrahierer (31) für die Subtraktion des O-Punkt-Niveaus vom Momentan-Niveau des Pulssignals (2) zur Bildung des Meßsignals (7) vorhanden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch r> gekennzeichnet, daß die Dauer der Anschaltung des Bezugsniveaugenerators (10) so gewählt ist, daß seine Anschaltung beendet ist, bevor das Pulssignal (2) in seiner auf eine Anschaltung des Bezugsniveaugenerators (10) folgenden, ansteigenden ^phase einen ad vorbestimmten Wert, vom vorhergehenden O-Punkt aus gerechnet, erreicht.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (17,18,27) die Anschaltung des von dem Pulssignal abgeleiteten Meßsignals an γ, das Signalformungselement (8) beim Erreichen des vorbestimmten Wertes des Pulssignals (2) bewirkt.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulssignal (2) in einem Parallelzweig (6, 24) zum Bezugsniveauzweig w mit der Umschaltvorrichtung (19 bis 23, 25, 26) und dem Fühler (17, 18, 27) übertragen wird, in dem ein Impulsgeber (24) liegt, welcher vom Fühler (17, 18, 27) gesteuert ist und dann, wenn ihm der Fühler (17, 18, 27) einen Triggerimpuls zuführt, dem Pulssignal τ, (2) einen im Vergleich zu einer Pulssignalperiode kurzen Bestätigungsimpuls (16) überlagert, und daß der Fühler (17,18,27) so ausgebildet ist, daß er dem Impulsgeber (24) einen Triggerimpuls zuführt, wenn das Pulssignal (2) vorbestimmte Bedingungen erfüllt, «,o

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erfassung der Kontraktilität des Herzens mit einem Eingang für ein von einem Druckabnehmer geliefertes Pulssignal, Mitteln zur Ableitung eines Meßsignals vom Pulssignal, einem Signalformungselement, das das Meßsignal nach der Funktion

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umformt und einem Bezugsniveaugenerator, dessen Ausgangssignal dem Eingang des Signalformungselements über eine Umschaltvorrichtung zuführbar isL

Es ist eine Schaltungsanordnung zur Erfassung der Kontraktilität des Herzens bekannt (DE-OS 24 52 933), bei der ein Eichimpulsgenerator als Bezugsniveaugenerator vorgesehen ist, der ein Eichsignal erzeugt, das von einem Anfangswert nach einer e-Funktion bis zu einem Endwert ansteigt und nach dem Erreichen des Endwertes nach einer e-Funktion auf den Anfangswert zurückkehrt, die spiegelbildlich zu der AnstJegs-e-Funktion liegt. Durch ein solches Eichsignal ist es möglich, am Ausgang des Signalformungselements rechteckige Eichimpulse zu erhalten. Das Ausgangssignal des Signalformungselements ist also von Eichimpulsen und von Signalen gebildet, welche die Kontraktilität, d. h. das Zusammenziehungsvermögen des Herzens, wiedergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der in besonders einfacher Weise ein Vergleich des Kontraktilitätssignals, d. h. des Ausgangssignals des Signalformungselements, mit dem Bezugsniveausignal möglich ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Fühler vorhanden ist, der das Pulssignal abtastet und während jeder diastolischen Phase des Pulssignals die Umschaltvorrichtung im Sinne einer Anschaltung des Bezugsniveaugenerators an das Signalformungselement betätigt. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht das Ausgangssignal des Signalformungselemenis für eine Periode des Pulssignals aus einem Bezugsniveausignal und einem Kontraktilitätssignal. Es folgen also Bezugsniveausignale und Kontraktilitätssignale wechselweise aufeinander, so daß ein besonders einfacher Vergleich eines Kontraktilitätssignals mit dem vorhergehenden Eichsignal möglich ist.

Zur automatischen Bildung des Meßsignals wird vorgeschlagen, daß eine Schaltungsanordnung vorhanden ist, die während jeder diastolischen Phase des Pulssignals einen Speicher löscht, den danach folgenden O-Punkt aufsucht und das Niveau dieses O-Punktes in den Speicher eingibt, und daß ein Subtrahierer für die Subtraktion des O-Punkt-Niveaus vom Momentan-Niveau des Pulssignals zur Bildung des Meßsignals vorhanden ist. Dabei tastet ein Fühler automatisch das Pulssignal ab und erfaßt das O-Punkt-Niveau jeder Periode. Er steuert den Vergleich dieses Niveaus mit dem Momentan-Niveau des Pulssignals. Sein Speicher wird automatisch vor dem Erreichen eines O-Punktes gelöscht, so daß jeder O-Punkt einzeln erfaßt wird.

Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Pulssignal in einem Parallelzweig zum Bezugsniveauzweäg mit der Umschaltvorrichtung und dem Fühler übertragen wird, in dem ein Impulsgeber liegt, welcher vom Fühler gesteuert ist und dann, wenn ihm der Fühler einen Triggerimpuls zuführt, dem Pulssignal einen im Vergleich zu einer Pulssignalperiode kurzen Bestätigungsimpuls überlagert, und daß der Fühler so ausgebildet ist, daß er dem impulsgeber einen Triggerimpuls zuführt,

wenn das Pulssignal vorbestimmte Bedingungen erfüllt. Bei dieser Weiterbildung liegt an einem Ausgang der Schaltungsanordnung das mit Bestätigungsimpulsen überlagerte Pulssignal. Diese Bestätigungsimpulse zeigen, ob das für eine systolische Phase des Pulssignals ausgeschriebene Kontraktilitätssignal richtig berechnet worden ist oder nicht Das Fehlen eines Bestätigungsimpulses in der abfallenden Flanke einer Periode des Pulssignals sagt aus, daß das darauffolgende Kontraktililätssignal nicht stimmt Der Zweig, in dem das Pulssignal übertragen wird, ist ein Parallelzweig zum Bezugsniveauzweig mit der Umschaltvorrichtung. In diesem Fall sind somit zwei Ausgänge der Schaltungsanordnung vorhanden. An dem einen Ausgang werden wechselweise Eichimpulse und ein Kontraktilitätssignal geliefert, während das mit Bestätigungsimpulsen überlagerte Pulssignal am anderen Ausgang liegt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Das Ausführungsbeispiel zeigt aucu in den Unteransprüchen niedergelegte Weiterbildungen der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 das Schaltbild gemäß Fig. 1 in genauerer Darstellung und

F i g. 3 einen Teil des Schaltbildes gemäß F i g. 2 mit den darin angeordneten Bauelementen.

In der Fig. 1 ist einem Eingang 1 ein Pulssignal 2 zugeführt, das von einem Druckabnehmer A abgeleitet ist. Das Pulssignal 2 wird in einem Tiefpaßfilter 3 von hochfrequenten Störüberlagerungen befreit und einem Eingang 4 einer Automatik 5 zugeleitet. Die Automatik 5 besitzt einen Ausgang 6 und einen Ausgang 7. Der Ausgang 7 führt zu einem Signalformungselement 8, in dem das Ausgangssignal der Automatik 5, das in diesem Fall vom Signal am Eingang 4 abgeleitet ist, nach der Funktion

d/

umgeformt wird. Das umgeformte Signal liegt am Ausgang 9. An der Automatik 5 ist ferner ein Eichimpulsgenerator 10 angeschlossen.

Die Automatik 5 enthält einen später noch näher beschriebenen Fühler, der das Pulssignal 2 abtastet und während jeder diastolischen Phase, welche in der F i g. 1 schraffiert eingezeichnet ist, eine Umschaltvorrichlung im Sinne einer Anschaltung des Eichimpulsgenerators 10 an das Signalformungselement 8 betätigt und gleichzeitig dem Eichimpulsgenerator 10 einen Triggerimpuls zu seiner Einschaltung zuführt. Der Eiciiimpulsgcnerator 10 liefert beim Zuführen eines Triggenmpulses ein Bezugsniveau oder mehrere Bezugsniveaus als Eichsignal. Das Eichsignal steigt bei dem Beispiel in der eingangs beschriebenen Weise nach einer e-Funktion an und fällt ebenso ab, so daß am Ausgang 9 des Signalformungselements 8 für jedes Eichsignal zwei entgegengesetzt gepolte rechteckige Eichimpulse 11 und 12 entstehen. Nach dem Ende eines Eichsignals bleibt ein Gleichpotential 13 noch so lange am Ausgang 9 stehen, bis das Pulssignal in seiner auf ein Eichsignal folgenden, ansteigenden Phase einen vorbestimmten Wert, vom vorausgehenden Minimum aus gerechnet, erreicht. Beim Erreichen dieses Wertes im Zeitpunkt 14 verbindet dann die Automatik 5 den Eingang 4 mit dem Ausgang 7 und das Signalformungselemeni 8 berechnet die Kontraktilität des Herzens, die durch die Kurve 15 wiedergegeben wird.

Die F i g. 1 ergibt, daß am Ausgang 9 ein Signal liegt, bei dem ein Vergleich der Kurve 15 mit einem Eichimpuls sehr leicht möglich ist. Die Kontraktilität des Herzens kann daher sehr leicht beurteilt werden.

Zwischen dem Eingang 4 und dem Ausgang 6 liegt ein Impulsgeber, welcher einen Triggerimpuls erhält, wenn das Pulssignal beim Beginn eines Eichsignals vorbestimmte Bedingungen erfüllt. In diesem Fall erzeugt der Impulsgeber einen im Vergleich zu einer Pulssignalperiode kurzen Bestätigungsimpuls 16, welcher dem Pulssignal überlagert wird. Der Bestätigungsimpuls sagt aus, daß das nachfolgende Kontraktilitätssignal 15 richtig berechnet worden ist. Die Bedingungen, unter denen ein Bestätigungsimpuls erzeugt wird, sind, daß die Pulskurve ihre abfallende (diastolische) Phase durchlaufen muß und daß das Pulssignal zwischen zwei Grenzwerten liegen muß.

Die Fig. 2 zeigt die Automatik 5 in genauerer Darstellung. Aus ihr geht hervor, daß das Pulssignal über vier Parallelzweige den Eingängen eines Logikblocks 17, eines Logikblocks 18, eines Logikblocks 27 und eines monostabilen Multivibrators 24 zugeführt wird. Der monostabile Multivibrator 24 dient als Impulsgeber zur Erzeugung der Bestätigungsimpulse 16. Die Ausgangssignale des Logikblocks 17, der anhand der F i g. 3 noch näher erläutert wird, sind Triggerimpulse, die über die Leitungen 28 die Logikblöcke 18 und 27 sowie den monostabilen Multivibrator 24 zur Erzeugung eines Bestätigungsimpulses steuern. Ferner bewirken diese Triggerimpulse über die Bauelemente 19 bis 23,25 und 26 die Umschaltung des Eingangs 7 des Signalformungselements 8 vom Eingang 4 auf den Eichimpulsgenerator 10 und die Einschaltung des Eichimpulsgenerators 10 zur Erzeugung eines Eichsignals. Das Element 19 besteht aus einem Inverter und einer bistabilen Kippstufe, das Element 20 aus zwei Invertern und zwei NOR-Gattern, das Element 21 aus einer Torschaltung, das Element 22 aus einem monostabilen Multivibrator, das Element 23 aus einem monostabilen Multivibrator und einem Anpassungstransistor, das Element 25 aus einem monostabilen Multivibrator und das Element 26 aus einem Feldeffekttransistor als Umschalter.

Die Triggerimpulse auf der Leitung 28 werden in einem Zeitpunkt erzeugt, in dem das Pulssignal für die Berechnung des Kontraktilitätssignals uninteressant ist, und zwar — wie geschildert — während der diastolischen Phase des Pulssignals. Die Umschaltung zwischen den beiden Intervallen des Ausgangssignals am Ausgang 9, d. h. dem Eichintervall und dem Kontraktilitätsintervall, erfolgt durch das Element 19. Im Startmoment eines Eichsignals verbindet die Automatik 5 den Eingang 7 des Signalformungselements 8 mit dem Eichsignal am Ausgang 29 des Eichimpulsgenerators 10. Gleichzeitig erfolgt bei Vorliegen der geschilderten Voraussetzungen im Startmoment, der durch das Auftreten eines Triggerimpulses auf den Leitungen 28 festgelegt ist, durch Umschalten des monostabilen Multivibrators 24 eine Ergänzung der Pulskurve durch einen Bestätigungsimpuls 16. Die Einschaltung des Eichimpulsgenerators 10 erfolgt über die Elemente 19 und 21.

Ein Eichsignal besteht gemäß Fig. 1 aus einem negativen Referenzniveau, einem positiven Referenzniveau und einem Null-Referenzniveau. Nach Erzeugung eines vollständigen Eichsignals wird der Eichimpuls-

generator 10 über die Elemente 19, 21 und 25 wiedtr ausgeschaltet. Die Umschaltung auf ein Meßintervall erfolgt dadurch, daß die Automatik 5 dem Eingang 7 des Signalformungselements 8 über die Leitung 30 und das Element 18 ein Meßiignal zuführt. Das Meßsignal wird > zugeführt, wenn das Pulssignal in einer ansteigenden Phase einen vorbestimmten Wert, vom vorhergehenden Minimum aus gerechnet, erreicht. Bis zu diesem Zeitpunkt liegt der Ausgang 9 des Signalformungselements 8 auf dem Null-Referenzniveau des Eichimpuls- M) generators 10, d. h. das Eichiniervall wird so lange verlängert, bis eine Umschaltung auf ein Meßintcrvall erfolgt.

Die Minima des Pulssignals sind nachfolgend als O-Punkte bezeichnet. Die Spannungsdifferenz zwischen r> einem O-Punkt-Niveau und dem Pulssignal für den nachfolgenden Herzschlag ist das Meßsignal. Das Meßsignal wird durch einen subtrahierenden Verstärker 31 im Logikblock 18 geliefert. In diesem wird das O-Punkt-Niveau vom Momentan-Niveau des Pulssignals -■< > abgezogen(Fig. 3).

Das O-Punkt-Niveau wird in einem negativen Spitzenwertgleichrichter im Logikblock 27 gemäß Fig. 3 erhalten, der diesen Wert auch während des nachfolgenden Meßintervalls speichert. r>

Das O-Punkt-Niveau kann sich zwischen zwei Herzschlägen verändern. Deshalb muß der Kondensator 32 im Spitzenwertgleichrichter des Logikblocks 27, der das O-Punkt-Niveau speichert, entladen werden, bevor die nächste Spitzenwertgleichrichtung, d, h. das Jiι Aufsuchen des nächsten O-Punkt-Niveaus erfolgt. Die Entladung erfolgt durch einen Feldeffekttransistor 33 mit Hilfe der Triggenmpulse auf der Leitung 28. Die "I ι iggcrung bewirkt die obenerwähnte Umschaltung zwischen Eichintervall und Meßintervall. Die Triggerung erfolgt also während der diastolischen Phase des Puhsignals bei jedem Herzschlag.

In der F i g. 3 ist symbolisch ein ODER-Gatter 34 dargestellt, das drei Eingänge 35, 36 und 37 besitzt Dieses ODER-Gatter 34 liefert die Triggerimpulse, die die Bestätigungsiiiipulse erzeugen, den Eichimpulsgene-Γ-1'or 10 einschalten und den Eingang 7 des Signalformungsclements 8 umschalten. Im Logikblock 17 ist ein Widerstand 38 zur Einstellung einer Bezugsspannung SO^ Ie ein invertierender Vergleicher 39 vorhanden Ferner ist ein Schmitt-Trigger 40 mit einer unsymmetrischen Hysteresis vorgesehen. In der Logik 18 ist derr Subtrahierer 31 ebenfalls ein Schmitt-Trigger 41 mil einer unsymmetrischen Hysteresis nachgeschaltct. Ferner ist ein Invertierer 42 mit Zeitverzögerung vorhanden.

Die Eingänge 35 und 36 des ODER-Gatters 3^ werden durch die Bauelemente 39 und 40 angesteuert Dem nicht invertierenden Eingang des invertierender Vergleichers 39 ist die Bezugsspannung und derr invertierenden Eingang das Pulssignal zugeführt. Da: ODER-Gatter 34 bewirkt, daß ein Triggerimpuls an der Ausgängen 28 im richtigen Zeitpunkt während dei diastolischen Phase des Pulssignals erzeugt wird.

Die von der Logik 18 zu den Bauelementen 23 und 2( führenden Leitungen 30 und 43 sind in der Fig.; sichtbar. Sie gehen vom Schmitt-Trigger 41 aus.

Hicr/u 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erfassung der Kontraktilität des Herzens mit einem Eingang für ein von einem Druckabnehmer geliefertes Pulssignal, Mitteln zur Ableitung eines Meßsignals vom Pulssignal, einem Signalformungselement, das das Meßsignal nach der Funktion