DE2744643B2 - Aufbereitung von bandgespeicherten Herzaktionssignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von bandgespeicherten Herzaktionssignalen, bei welchem innerhalb aufeinanderfolgender gleichlanger Zeitabschnitte in der Größenordnung von zehn Minuten und mehr jeweils ein Zeitsegment (Testsegment) ausgewählt wird, während dessen die Herzaktionssignale zur Auswertung weitergeleitet werden, und bei welchem dieses Zeitsegment (Testsegment) kurz ist im Vergleich zu den aufeinanderfolgenden gleichlangen Zeitabschnitten, jedoch mindestens so lang, daß innerhalb des Zeitsegmentes einige aufeinanderfolgende Herzaktionsperioden erfaßt werden, und bei welchem die Dauer des Zeitsegmentes (Testsegmentes) mit der Dauer der Zeitsegmente (Testsegmente) vorangehender Zeitabschnitte übereinstimmt.

Ein solches Verfahren ist beschrieben und kritisiert in dem Aufsatz »The Reliability of Intermittent ECG Sampling in Arrhythmia Detection« von Ryden, Waldenström und Holmberg in der Zeitschrift »Circulation«, Band 52, Okt. 1975. Die aufeinanderfolgenden, gleichlangen Zeitabschnitte betrugen dabei 15 Minuten oder 30 Minuten und die je am Anfang eines Zeitabschnittes entnommenen Zeitsegmente betrugen zwischen einer Minute und fünf Minuten bzw. dem Doppelten bei den 30-Minutenabschnitten. Die genannte Untersuchung führte zu der Erkenntnis, daß eine periodische Probenentnahme weder sinnvoll noch nützlich ist, denn die Ergebnisse der bekannten Untersuchung waren nicht ermutigend.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Möglichkeit aufgezeigt werden, einen sehr kleinen, aber repräsentativen Auszug aus der Gesamtaufzeichnung zu gewinnen.

Das Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß die

zeitliche Lage der Zeitsegmente (Testsegmente) innerhalb der aufeinanderfolgenden Zeitabschnitte zufällig gewählt wird. Folgt man dieser Lehre, so zeigt sich, daß der so zustande gekommene Auszug trotz der starken Raffung in überraschend hohem Maße die Information der ursprünglichen Aufzeichnung abbildet

Es ist klar, daß die beschriebene Aufbereitung vc-n einem stationär oder ambulant gewonnenen Aufzeichnungsband auszugehen hat, jedoch nicht an die Aufzeichnungszeit (Echtzeit) gebunden ist, sondern in sehr viel kürzerer Zeit vorgenommen werden kann. Das für die Analyse gewünschte Ergebnis steht bei Anwendung der Lehre nach der Erfindung auch schneller und wirtschaftlicher zur Verfugung als ein durch komplexe Rechner gestützte Systeme gewonnenes Ergebnis.

Der mit der Erfindung gewonnene Auszug kann in jeder bekannten Art ausgewertet werden, sei es durch Aufzeichnung zur Sichtanalyse, sei es durch Analog-Digital-Umsetzung und Auswertung mit Datenverarbeitungs- bzw. Rechenmaschinen. Das neue Verfahren verbindet also hohe Zuverlässigkeit mit geringem Informationsverlust; hinzu tritt die bequeme Handhabbarkeit und Schnelligkeit.

Es hat sich gezeigt, daß ein Auszug von 2% der Gesamtaufzeichnung noch repräsentativ ist Vorzugsweise liegt der Auszug im Bereich von 2% bis 5% des gesamten Bandes. Bei einem Auszug von 2% beträgt die Dauer eincj Segmentes den fünfzigsten Teil eines der Zeitabschnitte. Ein Auszug von 5% verlangt demnach die Unterteilung eines Zeitabschnittes in 20 Segmente. Legt man die Dauer eines Zeitabschnittes und den Prozentanteil des Auszuges an der Gesamtaufzeichnung fest, so ergibt sich damit die Dauer eines Segmentes.

Eine andere vorteilhafte Festlegung betrifft die Dauer eines Segmentes; diese Dauer soll vorzugsweise kleiner als eine Minute sein. Bevorzugt wird eine Segmentdauer von 15 Sekunden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, in dem die Segmentdauer 15 Sekunden und die Länge des Auszugs 2% des gesamten Bandes ausmacht.

In dieser Beschreibung ist auf die beigefügte Figur Bezug genommen, die ein Blockschaltbild eines Systems zur Ausführung der Erfindung darstellt. Die Darstellung kann aber auch als Funktionsdarstellung aufgefaßt werden. Das beispielsweise dargestellte System hat an seinem Eingang ein Kabel 10, das analoge EKG-Signale von dem mit hoher Geschwindigkeit angetriebenen herkömmlichen Band empfängt, das z. B. eine EKG-Aufzeichnung mit einer Echtzeit von 24 Stunden enthält. Diese Signale werden einer durch den Block 12 dargestellten Takt- oder Zeitvorrichtung 12 zugeführt, die in der nachfolgenden Vorrichtung 14 ein EKG-Signal erzeugt, das in Segmente unterteilt ist, die in diesem Beispiel eine Länge von 15 Sekunden haben. Das in dieser Weise in kurze gleichlange Segmente unterteilte Signal wird einem Zufallsgenerator 16 zugeführt, der Zufallszahlen liefert, die bestimmend für die noch zu beschreibende Entnahme von Segmentproben ist. An den Zufallsgenerator 16 schließt in der Zeichnung ein Block 18 an, der aus dem ihm von den vorangegangenen Blöcken zugeführten Signal eine Selektion von EKG-Segmenten für die zeichnerische Wiedergabe erzeugt; die so ausgewählten EKG-Segmente werden in der Vorrichtung gemäß Block 20 ausgewertet, insbesondere auf Papier ausgedruckt. Die Erfindung kann in einem Gerät verwirklicht werden, das ein Zusatzgerät zu einem handelsüblichen EKG-Abtaster ist; es kann auch

ein Bauteil eines automatisierten oder halbautomatisierten Analysesystems sein.

Die Zufallsprobe wird wie folgt gewonnen: Der Zufallsgenerator bestimmt aus den ganzen Zahlen von 1 bis 50 nach Zufall eine Zahl X. Das X-te Glied des ersten Zeitabschnittes, der aus 50 Segmenten von je 15 Sekunden besteht, ist das in diesem ersten Block ausgewählte Segment In gleicher Weibe wird aus jedem weiteren Zeitabschnitt zu je 50 Segmenten aufeinanderfolgend je ein Segment nach Zufall ausgewählt, so daß der so gewonnene Auszug aus der Gesamtaufzeichnung den fünfzigsten Teil, also 2% beträgt Sollte ein größerer, also weniger geraffter Auszug erforderlich sein, ist das Verfahren entsprechend abzuwandeln und anzupassen.

Aus den angegebenen Werten folgt, daß ein Zeitabschnitt das Fünfzigfache von 15 Sekunden ausmacht, also 12,5 Minuten.

Die Erzeugung eines gerafften Papierausdruckes aus ausgewählten EKG-Segmenten kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden. So ist es möglich, die ausgewählten EKG-Segmente bei schnellem Bandlauf des EKG-Signals einer Analog-Digital-Umwandlung zu unterwerfen, das digitalisierte Signal zu speichern und davon einen Papierabdruck herzustellen. Es ist aber auch möglich, den Bandantrieb eines herkömmlichen Abtasters so zu steuern, daß der Abtaster auf Echtzeit-Bandgeschwindigkeit umschaltet, also das EKG-Signal mit derselben Geschwindigkeit erzeugt, mit der es aufgezeichnet worden war, und dieser Abtastung den Papierausdruck des Auszuges in analoger Form folgen zu lassen, wobei dieses Analogsignal von dem Abtaster für die durch das Zufall-Auswählverfahren bestimmten Segmente gewonnen wird.

Die Antwort auf die Frage, ob eine Zufalisunterprobe des Bandes repräsentativ genug für das gesamte Band ■■· ist, hängt davon ab, ob das festzustellende Ereignis in einer Poisson-Verteilung liegt. Eine Poisson-Verteilung erfordert, daß die Ereignisse mit konstanter Wahrscheinlichkeit in gleichen Zeitintervallen auftreten ohne Rücksicht darauf, wo sie auf der Länge des ganzen

ίο Bandes entnommen werden. Wie die eingangs genannte Druckschrift zeigt, gilt diese Annahme nicht für Bänder, die mehrere Stunden lang laufen. Wenn jedoch die Zufallsprobe aus einem kurzen Bandabschnitt ausgewählt wird, treten die Ereignisse mit einer genügend

ι ·■ gleichförmigen Rate auf.

Um zu prüfen, ob eine Poisson-Verteilung angenommen werden durfte, wurden die pro Zufallsprobe beobachteten Ereignisse gezählt und die Zählung wurde mit den Zahlen verglichen, die zu erwarten sind, wenn

jo die zur Prüfung der Gültigkeit übliche ^-Prüfung benutzt wird. Dies geschah für verschiedene Frequenzen einzelner vorzeitiger Herzkammerschläge (ventricular premature beats) (VPB), paarweise auftretender VPB's (VP), für Tachykardie (beschleunigte Herztätig-

2> keit (»Herzjagen«)) (ventricular tachycardia) (VT), für schnelle und langsame supraventrikularo vorzeitige Herzschläge (SVPB), paarweise auftretende SVPB's (SP) und für supraventrikulare Tachykardie (ST). Die kennzeichnenden Pegel aller ^-Prüfungen waren größer als 0,2. zeigten also an, daß alle Abweichungen von den erwarteten Werten gut innerhalb des zulässigen Zufallsfehlers lagen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung von bandgespeicherten Herzaktionssignalen, bei welchem innerhalb aufeinanderfolgender gleich langer Zeitabschnitte in der Größenordnung von zehn Minuten und mehr jeweils ein Zeitsegment (Testsegment) ausgewählt wird, während dessen die Herzaktionssignale zur Auswertung weitergeleitet werden, und bei welchem dieses Zeitsegment (Testsegment) kurz ist im Vergleich zu den aufeinanderfolgenden gleichlangen Zeitabschnitten, jedoch mindest so lang, daß innerhalb des Zeitsegmentes einige aufeinanderfolgende Herzaktionsperioden erfaßt werden, und bei welchem die Dauer des Zeitsegmentes (Testsegmentes) mit der Dauer der Zeitsegmente (Testsegmente) vorangehender Zeitabschnitte übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Lage der Zeitsegmente (Tests'jgmente) innerhalb der aufeinanderfolgenden Zeitabschnitte zufällig gewählt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer eines Zeitsegmentes 2% bis 5%, vorzugsweise 2% der Dauer eines Zeitabschnittes ausmacht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer eines Zeitsegmentes weniger als eine Minute beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Segmentdauer von etwa 15 Sekunden.