DE2749791C2

DE2749791C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von außerordentlichen Ereignissen in einer Folge aus im wesentlichen periodisch wiederkehrenden Normalereignissen

Info

Publication number: DE2749791C2
Application number: DE2749791A
Authority: DE
Inventors: Karl 8520 Erlangen Hudek; Kurt Ing.(Grad.) 8500 Nuernberg Weigert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-11-07
Filing date: 1977-11-07
Publication date: 1979-09-06
Also published as: DE2749791B1; US4231374A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von außerordentlichen Ereignissen in einer Folge aus im wesentlichen periodisch wiederkehrenden Normalereignissen, insbesondere Extrasystolen im EKC, wobei jeweils beim Auftreten eines Normalereignisses ein Überwachungsintervall anläuft und geprüft wird, ob innerhalb dieses Überwachungsintervalls weitere Ereignisse, die als außerordentlich gewertet werden, auftreten und wobei das Überwachungsintervall wahlweise auf einen Festwert oder auf einen iß Abhängigkeit vom Abstand zwischen bestimmten periodisch aufeinanderfolgenden Normalereignissen variabel mitlaufenden Wert einstellbar ist

Bei der Umschaltung von Festwert auf variabel mitlaufenden Wert des Überwachungsintervalls ergibt sich das Erfordernis, daß nach jedem Umschaltvorgang das mitlaufende Überwachungsintervall von neuem in Prozenten des jeweiligen Abstandes von Normalereignissen (z. B. R-Zackenabstände im EKG) eingestellt 2η werden muß. Dieser Vorgang ist, solange er ''Dn Hand vorgenommen werden muß, zeitraubend und umständlich.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, die Einstellung so weit zu automatisieren, daß sich nach Umschalten von starrem Überwachungsintervall auf mitlaufendes Intervall der richtige Wert immer von selbst einstellt

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit Umschaltung von Festwert auf variabel mitlaufenden Wert des Überwachungszeitintervalls ein Komparator aktiviert wird, der einen mittels Frequenzspannungswandler erfaßten Zeitabstandswert zwischen den periodischen Normalereignissen mit dem vorher eingestellten Festwert des Überwachungsintervalls vergleicht und der ein Regelglied für die Ausgangsspan- J5 nung des Frequenzspannungswandlers steuert dahingehend, daß die Ausgangsspannung durch Verstärkungsgradänderung in Richtung auf den Festwert des uberwachur jsintervaiis geändert wird und wobei durch den Komparator ein Abschaltsignal gegen weitere Regelung durch das Spannungsregelglied erzeugt wird, sobald die Spannungswerte für Festwert des Überwachungsintervalls und Zeitabstandswert zwischen Normalereignissen gleich sind und daß mit der Abschaltung des Spannungsregelgliedes bei nunmehr konstantem v> Verstärkungsgrad die mit diesem Konstantwert verstärkte Ausgangsspannung des Frequenzspannungswandlers der Spannungswert zur mitlaufenden Einstellung des Überwachungszt'tintervalls ist

Das Gerät zur Durchführung dieses erfindungsgemä- -,0 Ben Verfahrens, das also die selbsttätige Einregelung des mitlaufenden Überwachungsintervalls nach Umschaltung von starr auf variabel ermöglicht, ist gekennzeichnet durch einen Komparator für den mittels Frequenzspannungswandler erfaßten Zeitabstandswert v, zwischen persischen Normalereignissen und den mittels Einstellglied eingestellten Festwert des Überwachungsintervalls sowie durch ein Spannungsregelglied für die Regelung der Ausgangsspannung des Frequenzspannungswandlers mit Abschalteinrichtung zur Ab- w> schaltung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Komparator.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbin- hi dung mit den UnteransprPchen.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel speziell zur Erfassung von Extrasystolen eines EKG im Prinzipschaltbild.

Beim Prinzipschaltbild nach der Figur erfolgt zuersl die Einstellung eines Festwertes der Überwacbungszeit mittels Spannungsteiler 1 unter visueller Beobachtung des aktuellen Elektrokardiogramms (z. B. an nicht dargestellter Oszillographenröhre). Der Spannungsteiler 1 liegt an der Referenzspannung Ur, Der von Hand eingestellte Teilwert dieser Spannung Ur, der dem Festwert des Überwachungsintervalls entspricht, wird über einen Schalter 2 auf einen Analog-Digitai-Konverter 3 gegeben. Die Umwandlung des Analog-Spannungswertes in einen Digitalwert erfolgt in Abhängigkeit von Normimpulsen aus dem EKG, die durch eine Impulsformstufe 4 (R-Zackendiskriminator) jeweils mit dem Auftreten eines QRS-Komplexes erzeugt werden. Jeder dieser Normimpulse setzt mit der Anfangsflanke eine monostabile Kippstufe 5, die über einen in diesem Zustand geschlossenen Schalter 6 den Konvertiervorgang im Analog-Digital-Konverter 3 auslöst Die Endflanke jedes Normimpulses iost eine zweite monostabile Kippstufe 7 aus, die einen Digitalspeicher 8 zum Abruf und zur Speicherung der Signalinformation vom Analog-Digital-Konverter 3 aktiviert Jeder Normimpuls des Normimpulserzeugers 4 betätigt jedoch auch gleichzeitig eine bistabile Kippstufe 9 und geht außerdem auf den einen Vergleichseingang eines UND-Gliedes 10. Die bistabile Kippstufe 9 betätigt jeweils mit Auftreten des Normimpulses einen Zähler 11 in dem Sinne, daß er auf Null zurückgesetzt und anschließend zum Aufzählen von Taktimpulsen eines Taktgebers 12 freigegeben wird. Der Zählerstand des Zählers 11 wird in einem Komparator 13 mit der Digitalinformation des Speichers 8 verglichen. Herrscht Gleichheit zwischen den beiden Informationen, so setzt der Komparator 13 ausgangsseitig die bistabile Kippstufe 9 in ihren Ausgangszustand zurück. Die Zeitdauer der Aktivierung der bistabilen Kippstufe 9 entspricht dann dem jeweils vom Analog-Digital-Konverter 3 gelieferten Weri des überwachungsiniervalls. Ein während der Zeitdauer der Aktivierung anfallender Ausgangsimpuls der bistabilen Kippstufe liegt am anderen Vergleichseingang des UND-Gliedes 10. Das UND-Glied ist demnach immer nur dann für Normimpulse des EKG-Normimpulserzeugers 4 durchlässig, wenn diese in die Setzzeit der bistabilen Kippstufe 9, d. h. ins Überwachungsintervall, fallen. Da Normal-QRS-Komplexe des EKG in Zeitabständen aufeinanderfolgen, die immer größer sind als das Überwachungsintervall, kann es sich bei den vom UND-Glied 10 hindurchgelassenen und von einem Anzeigegerät 14 angezeigten bzw. registrierten QRS-Komplexen nur um Extrasystolen handeln. Das Gerät 14 zeigt also das Vorhandensein von Extrasystolen an.

Die Erfassung und Anzeige von Extrasystolen erfolgt im beschriebenen Sinne sowohl bei Festwerv als auch bei variabel mitlaufendem Wert des Überwachungsintervalls. Die Umschaltung von Festwert des Überwachungsintervalls au* variabel mitlaufenden Wert erfolgt in einfacher Weise durch Betätigung einer Taste 15. Die Betätigung der Taste 15 bewirkt Umschaltung des Schalters 2 sowie eines damit gekoppelten zweiten Schalters 16 in die andere Schaltstellung. Die Umschaltung des Schalters 16 bewirkt, daß eine monostabile Kippstufe 17 an pos'ijves Potential gelegt und damit in den instabilen Zustand gestoßen wird. Der von der monostabilen Kippstufe 17 erzeugte Ausgangsimpuls setzt einerseits eine bistabile Kippstufe 18, die mit ihrem Ausgang einen Schalter 19 schließt. Außerdem wird der

Schalter 6 in der Leitung zwischen monostabiler Kippstufe 5 und Analog-Digital-Konverter 3 geöffnet. Der Ausgangsimpuls der monostabilen Kippstufe 19 setzt andererseits aber auch einen Zähler 20 auf Null; Taktimpulse eines Taktgebers 21 (freilaufend) werden also bei geschlossenem Schalter 19 im Zähler 20 hochgezählt. Der Zähler 20 ist ein Dualzähler, der in einem aus einer Reihe von Widerständen bestehenden G'Zgenkoppelnetzwerk 22 eines Spannungsverstärkers 23 (Operationsverstärker) die Widerstände entspre- in chend ihrer Wertigkeit einander zuschaltet in dem Sinne, daß sich am Ausgang des Spannungsverstärkers 23 eine treppenförmig ansteigende Ausgangsspannung ergibt. Die Eingangsspannung des Spannungsverstärkers 23 ist eine der mittleren Herzfrequenz umgekehrt i^r> proportionale Spannung eines Herzfrequenz-Spannnungswandlers 24. Der Herzfrequenz-Spannungswandler liegt demnach eingangsseitig an den Ausgangs-Normimpulsen des EKG-Normimpulswandlers 4. Im Zuführweg dieser Impulse zum Herzfrequenz-Span- 2n nungswandler 24 ist ein Schalter 25 eingeschaltet, der über die Steuerleitung 26 während der Zeitdauer, in der die bistabile Kippstufe 9 aktiviert ist, d. h. während des Überwachungsintervalls, geöffnet ist. Erst nach Beendigung des Überwachungsintervalls, d. h. mit Rückkippen 2·ί dor Kippstufe 9, wird der Schalter 25 in die dargestellte Schließstellung gebracht. Auf diese Weise vird vci hindert, daß Impulse, die während der Überwachungszeit anfallen, d. h. insbesondere Extrasystolen, zum Herzfrequenz-Spannungswandler gelangen können; ein Einfluß >" der Extrasystole auf den mittleren Herfrequenzwert des Herzfrequenz-Spannungswandlers 24 wird hierdurch unterbunden.

Im Prinzipschaltbild der Figur wird also von den Ausgängen des Zählers 20 her — durch entsprechende i"> Steuerung des Gegenkoppelnetzwerkes 22 — die Verstärkung für die vom Herzfrequenz-Spannungswandler 24 gelieferte und der mittleren Herzfrequenz umgekehrt proportionale Spannung stufenweise erhöht. Die am Ausgang des Spannungsverstärkers 23 stufen- ■"' weise ansteigende Spannung wird nun über eine Signalleitung 27 auf den einen Eingang eines Komparators 28 gegeben. Der andere Eingang des Komparator 28 liegt über die Signalleitung 29 am Festwert des Überwachungsintervalls (Teilerspannung des Spannungsteilers I). Der Komparator vergleicht beide Spannungen miteinander. Sobald die Treppenspannung des Spannungsverstärkers 23 den Festwert des Überwachungsintervalls erreicht, d. h. bei Spannungsgleichheit an den Eingängen des Komparators, schaltet der Komparator 28 um und setzt die bistabile Kippstufe IS in den Ausgangszustand zurück. Damit wird der Schalter 19 geöffnet und der Einzählvorgang von Impulsen in den Zähler 20 unterbrochen. Über das Gegenkoppelnetzwerk 22 wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 23 entsprechend dem erreichten Zählerstand des Zählers 20 konstant gehalten. Jede Änderung der mittleren Herzfrequenz bewirkt jetzt über den Herzfrequenz-Spannur.gvvandler 24 sowie den auf konstantem Verstärkungsgrad liegenden Verstärker 23 ein in der Höhe schwankendes Spannungssignal am Ausgang des Spannungsverstärkers 23. Steigt die Herzfrequenz an, so sinkt die Ausgangsspannung des Verstärker 23 entsprechend unter die Teilerspannung des Teilers 1. Sinkt hingegen die Herzfrequenz, so steigt die Ausgangsspannung des Spannungsverstärkers 23 über diesen Teilerwert. Die Spannungsschwankungen werden über die Signalleitung 30 dem Analog-Digital-KonverJer mitgeteilt, der sie bei nunmehr wiederum geschlossenem Schalter 6 jeweils beim Auftreten eines Normimpulses des EKG-Normimpulswandlers 4 durch Setzen der monostabiien Kippstufe 5 konvertiert. Das jeweils anfallende digitale Spannungssignal ergibt dann über die bereits beschriebene Verarbeitungsschaltung 7 bis 13 ein Zeitintervall, das das in Abhängigkeit von Schwankungen der Herzfrequenz variabel mitlaufende Überwachungsintervall ist

Das beschriebene Gerät erlaubt also in einfachster Weise Umschaltung von einem starren Festwert auf variabel mitlaufenden Wert des Überwachungsintervalls, wobei sich der variabel mitlaufende Wert nach Umschaltung immer von selbst, d. h. selbsttätig, richtig einstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Erfassung von außerordentlichen Ereignissen in einer Folge aus im wesentlichen periodisch wiederkehrenden Normalereignissen, insbesondere Extrasystolen im EKG, wobei jeweils beim Auftreten eines Normalereignisses ein Überwachungsintervall anläuft und geprüft wird, ob innerhalb dieses Überwachungsintervalls weitere Ereignisse, die als außerordentlich gewertet werden, auftreten und wobei das Überwachungsintervall ι ο wahlweise auf einen Festwert oder auf einen in Abhängigkeit vom Abstand zwischen bestimmten periodisch aufeinanderfolgenden Normalereignissen variabel mitlaufenden Wert einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit Umschal- ι j lung von Festwert auf variablen mitlaufenden Wert des Überwachungszeitintervalls (ÜPZ) ein Komparator (28) aktiviert wird, der einen mittels Frequcnzspannungsw indler (24) erfaßten Zeitabstandswert zwischen den periodischen Normalereignissen mit dem vorher eingestellten Festwert des Überwachungsintervalls vergleicht und der ein Regelglied (22, 23) für die Ausgangsspannung des Frequenzspannungswandlers (24) steuert dahingehend, daß die Ausgangsspannung durch Verstärkungsgradänderung in Richtung auf den Festwert des Überwachungsintervalls geändert wird und wobei durch den Komparator ein Abschaltsignal gegen weitere Regelung durch das Spannungsregelglied (22, 23) erzeugt wirrt, sobald die Spannungswerte für Festwert des Überwachungsintervalls und Zeitabstandswert zwischen Normalereignissen gleich sind und daß mit der Abschaltung des Spannungsregelgliedes (22, 23) bei nunmehr konstantem Verstärkungsgrad die mit diesem Konstantwert verstärkte Ausgangsspannung des Frequenzspannungswandlers der Spannungswert zur mitlaufenden Einstellung des Überwachungszeitintervalls ist.

2. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Ein3tellglied für den Festwert des Überwachungsintervalls und Umschalter für die Umschaltung vom Festwert auf variablen mitlaufenden Wert des Überwachungsintervalls, gekennzeichnet durch einen Komparator (28) für den mittels Frequenzspannungswandler (24) erfaßten Zeitabstandswert zwischen periodischen Normalereignissen und dem mittels Einstellglied (1) eingestellten Festwert des Überwachungsintervalls sowie durch ein Spannungsregelglied (22, 23) für die Regelung der Ausgangsspannung des Frequenzspannungswandlers (24) durch Verstärkungsänderung mit Abschalteinrichtung (18, 19) zur Abschaltung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Komparators(28).

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsregelglied einen Spannungsverstärker (23) mit Gegenkoppelnetzwerk (22) umfaßt, das mit Aktivierung des Komparators (28) im Widerstandswert stufenförmig geändert wird in dem Sinne, daß der sich stufenweise ändernde wi Verstärkungsgrad des Spannungsverstärkers (23) eine treppenförmig ansteigende Ausgangsspannung erzeugt.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenkoppelnetzwerk (22) aus einer b^r> Reihe von Widerständen besteht, die entsprechend ihrer Wertigkeit mittels Dualzähler (20) einander zugeschaltet werden.

5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (20) mittels monostabiler Kippstufe (17) mit der Umschaltung von Festwert auf variablen mitlaufenden Wert des Überwachungsintervalls auf Zählanfangswert gesetzt wird.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zähler (20) Zählimpulse eines Taktgenerators (21) mittels Schaltglied (19) zugeschaltet werden, wobei das Schaltglied (19) durch eine bistabile Kippstufe (18) im Sinne der Durchschaltung von Taktimpulsen zum Zähler geschaltet wird, welche bistabile Kippstufe durch die monostabile Kippstufe (17) bei Umschaltung von Festwert auf variablen mitlaufenden Wert des Überwachungsintervalls in den Aktivzustand gesetzt wird.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Kippstufe (18) bei Gleichheit an den Eingängen des Komparators (28) durch den Komparator aus dem Aktivzustand zurückversetzt wird, so daß der Schalter (19) für den Durchlauf von Taktimpulsen zum Zähler (20) gesperrt wird und somit der Widerstandswert des Gegenkoppelnetzwerkes (22) und damit der Verstärkungsfaktor des Verstärkers (23) entsprechend dem erreichten Zählerstand des Zihlers (20) konstant gehalten wird.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellmechanismus (3,5,7 bis 13) für die mitlaufende Einstellung des Überwachungszeitintervalls einen Verriegelungsschalter (6) aufweist, der während der Zeitdauer des Spannungsabgleichs am Komparator (28) ein Verriegelungssignal erhält, so daß während dieser Zeitdauer eine mitlaufende Einstellung des Überwachungszeitintervalls unterdrückt wird.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit erreichtem Spannungsabgleich am Komparator (28) der Verrieg^lungsschalter (6) entriegelt und somit die mitlaufende Einstellung des Überwachungszeitintervalls freigegeben wird.

10. Gerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsimpuls für den Verriegelungsschalter (6) der Ausgangsimpuls der in den Aktivzustand versetzten bistabilen Kippstufe (18) an den Ausgängen von monostabiler Kippstufe (17) und Komparator (28) ist.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auch dem Frequenzspannungswandler (24) ein Verriegelungsschalter (25) vorgeschaltet ist, der eine Zuführungs von Pulsereignissen zum Frequenzspannungswandler unterdrückt, wenn während der Zeitdauer eines mitlaufenden Überwachungsintervalls signifikante Ereignisse der Puisfolge anfallen.

12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellmechanismus für das Überwachungszeitintervall einen Analog-Digital-Konverter (3) für den am Einstellglied (1) für den Festwert des Überwachungsintervalls eingestellten oder am Ausgang des Frequenzspannungswandlers (24) anfallenden konstantverstärkten Spannungswert umfaßt, dem ein Komparator (13) nachgeschaltet ist zum Vergleich des digitalisierten Spannungswertes mit dem Zählerstand einer jeweils mit dem Anfall eines Normalereignisses losgetakteten Zählereinheit (11,12).