DE60037261T2

DE60037261T2 - Verfahren und gerät zur rekonstruktion von frank-brustableitungen

Info

Publication number: DE60037261T2
Application number: DE60037261T
Authority: DE
Inventors: William J. Wakefield MURRAY
Original assignee: Draeger Medical Systems Inc
Current assignee: Draeger Medical Systems Inc
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2003529407A; CA2379566A1; EP1217946B1; WO2001022876A1; US6804550B1; DE60037261D1; CN1377244A; EP1217946A1

Description

Verweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US Provisional Application Serial No. 60/156,606, die am 29. September 1999 angemeldet wurde.
Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Elektrophysiologie, und insbesondere ein EKG-Überwachungs- und Analysesystem zur Bereitstellung von X-, Y- und Z-Frank-Ableitungssignalen, die die elektrische Aktivität eines menschlichen Herzens darstellen, unter Verwendung eines reduzierten Satzes abgeleiteter Brustwand-Ableitungen.
2. Kurze Beschreibung des Standes der Technik
In den vergangenen 60 Jahren ist eine Auswahl an diagnostischen Verfahren zur Messung und Analyse der elektrischen Aktivität des menschlichen Herzens entwickelt worden. Diese umfassen: (a) die Elektrokardiographie, (b) die Vektorkardiographie und (c) die Polarkardiographie, welche alle auf einem verwandten Gerät basieren, das zur Erstellung von Aufzeichnungen über Ableitungen aus vom Herzen produzierten elektrischen Spannungen verwendet wird, welche über Elektroden erfasst werden, die auf der Körperoberfläche des Subjektes angeordnet sind.
Die derart erstellten Aufzeichnungen sind graphischer Art und erfordern eine Interpretation und eine Analyse, um die gewonnene Information dem Herzzustand des Patienten oder eines anderen Subjektes zuzuordnen. Zurückliegend wurden diese Aufzeichnungen direkt über vom Subjekt zum Aufzeichnungsgerät reichende Kabelanschlüsse als sichtbare graphische Aufnahmen erstellt. Mit dem Fortschritt in der Computertechnologie wurde es möglich, derartige Aufzeichnungen in Form digital gespeicherter Informationen zur späteren Abfrage und Analyse zu erstellen. Gleichermaßen ist mit dem Fortschritt in der Kommunikationstechnologie nicht nur die drahtlose Messung möglich geworden, sondern auch die Fernwiedergabe, -abfrage und -analyse der erhaltenen Signale.
(a) Elektrokardiographie

Die Erstellung eines konventionellen 12-Kanal-Elektrokardiogramms (EKG) beinhaltet die Anordnung von 10 Ableitungselektroden (von denen eine eine Masse- oder Referenzelektrode ist) an bestimmten Stellen auf der Körperoberfläche eines Subjekts. Jede Elektrode agiert in Kombination mit einer oder mehreren anderen Elektroden, um elektrische Spannungen zu erfassen, die durch Depolarisation und Repolarisation einer individuellen Herzmuskelzelle erzeugt werden. Die registrierten Spannungen werden zusammengefasst und aufbereitet, um 12 Tracings zeitunterschiedlicher Spannungen zu erstellen. Die derart erstellten Tracings sind wie folgt:

Ableitung	Spannung	Ableitung	Spannung
I II III aVR aVL aVF	vL – vR vF – vR vF – vL vR – (vL + vF)/2 vL – (vR + vF)/2 vF – (vL + vR)/2	V1 V2 V3 V4 V5 V6	v1 – (vR + vL + vF)/3 v2 – (vR + vL + vF)/3 v3 – (vR + vL + vF)/3 v4 – (vR + vL + vF)/3 v5 – (vR + vL + vF)/3 v6 – (vR + vL + vF)/3

wobei die oben angegebenen Potenziale und deren zugeordnete Elektrodenpositionen standardgemäß, bei Einsatz eines weit verbreiteten Systems zur Erstellung von kurzzeitigen elektrokardiographischen Aufzeichnungen auf dem Rücken liegender Subjekte, diese sind:
vL Potential einer Elektrode am linken Arm;
vR Potential einer Elektrode am rechten Arm;
vF Potential einer Elektrode am linken Bein;
v1 Potential einer Elektrode am vorderen Brustkorb, rechts vom Sternum im vierten Rippenzwischenraum;
v2 Potential einer Elektrode am vorderen Brustkorb, links vom Sternum im vierten Rippenzwischenraum;
v4 Potential einer Elektrode an der linken Mittellinie das Schlüsselbein betreffend im fünften Rippenzwischenraum;
v3 Potential einer Elektrode mittig zwischen den v2- und v4-Elektroden;
v6 Potential einer Elektrode an der linken Mittellinie die chselhöhle betreffend im fünften Rippenzwischenraum;
v5 Potential einer Elektrode mittig zwischen den v4- und v6 Elektroden;
vG (oben nicht angegeben) ist ein Masse- oder Referenzpotential, in Bezug auf welches die Potentiale vL, vR, vF und v1 bis v6 gemessen werden. Typischerweise, jedoch nicht notwendigerweise, ist die Masse- oder Referenzelektrode am rechten Bein angeordnet.

Die korrekte Auswertung eines EKGs erfordert eine große Menge Erfahrung, da sie eine Vertrautheit mit einer großen Zahl an Mustern in den Tracings der verschiedenen Ableitungen bedingt. Jedes EKG, das ein unkonventionelles Ableitungssystem verwendet, schmälert notwendigerweise den Erfahrungsschatz, der zusammengetragen worden ist, bei der Interpretation konventioneller EKGs, und kann daher im Allgemeinen als unerwünscht angesehen werden. Die aufgezeichneten Signale wären nur den Wenigen verständlich, die mit dem unkonventionellen System vertraut sind.
Gleichwohl haben sich andere Ableitungssysteme aufgrund der Verbesserungen der Gerätetechnik entwickelt, welche eine Ausweitung der Elektrokardiographie auf ambulante und sogar energisch trainierende Subjekte – und auf über Stunden oder sogar Tage dauernde Aufzeichnungen – ermöglicht haben. Beim Belastungstest beispielsweise werden die Elektroden von den Armen zum Torso hin verschoben, wenngleich dieselbe Anzahl Elektroden (10) benutzt wird. Die Tracings I, II, III, avR, avL und avF werden bei dieser Modifikation geändert.
(b) Vektorkardiographie
Dem Muster der Potentialdifferenzen an einer Körperoberfläche, das aus der elektrischen Aktivität des Herzens resultiert, kann sich mathematisch genähert werden, indem das Herz durch einen dipoläquivalenten Herzgenerator ersetzt wird. Größe und Richtung dieses Dipols werden durch den Herzvektor wiedergegeben, der sich fortlaufend während des Taktes eines Herzschlages ändert. Die XYZ-Koordinaten des Herzens führen zu zeitunterschiedlichen x-, y- und z-Signalen, die ausgeschrieben werden können als x-, y- und z-Tracings. Orthogonale Ableitungen, die zu diesen Tracings führen, wurden von Ernest Frank entwickelt (siehe An Accurate, Clinically Practical System For Spatial Vectorcardiography, Circulation 13:737, May 1956). Im Wege von Versuchen bestimmte Frank die Abbildungsebene für ein Individuum und schlug hiervon ausgehend ein System vor, das sieben Elektroden am Körper zuzüglich einer Masseelektrode verwendet. Die gebräuchliche Buchstabenbezeichnung für diese Elektroden und ihre jeweiligen Position waren:
E an der vorderen Mittellinie;
M an der hinteren Mittellinie;
I an der rechten Mittellinie die Achselhöhle betreffend;
A an der linken Mittellinie die Achselhöhle betreffend;
C in einem Winkel von 45° zwischen der vorderen Mittellinie und der linken Mittellinie die Achselhöhle betreffend
F am linken Bein; und
H an der Rückseite des Halses.
Die ersten fünf Elektroden (E, M, I, A und C) waren allesamt auf derselben quer verlaufenden Ebene angeordnet – in etwa im Bereich des vierten und des fünften Rippenzwischenraums. Ein linear kombinierendes Netz an Resistoren, die an diesen Elektroden befestigt waren, gab passend skalierte x-, y- und z-Spannungssignale als Ausgangsleistung ab.
Bedauerlicherweise sind x-, y- und z-Tracings nicht so einfach auszuwerten wie 12-Kanal-EKGs. Allerdings hat Frank seinem System einen anderen Zweck zugedacht: die Vektorkardiographie.
Die Vektorkardiographie war nie weit verbreitet, gleichwohl sie lange Zeit die Basis für die Lehre der Elektrokardiographie bildete. Die Technik war anspruchsvoll und das System der Anordnung der Elektroden unterschied sich von dem, das für ein konventionelles EKG erforderlich war. Zusätzliche Arbeit war notwendig und es wäre weiterhin erforderlich, ein 12-Kanal-EKG gesondert mit einer anderen Elektrodenanordnung aufzuzeichnen.
(c) Polarkardiographie
Eine alternative Darstellung des Herzvektors, bekannt als Polarkardiographie, wird seit den früheren 1960-er Jahren genutzt (siehe G. E. Dower, Polarkardiography, Springfield, III., Thomas, 1971). Bei der Bestimmung von Abnormalitäten weist es bestimmte ihm eigene Vorteile auf und legt damit die Grundlage für ein erfolgreiches Programm der automatisierten Analyse. Basierend auf den x-, y- und z-Signalen, setzt die Polarkardiographie das Frank-Ableitungssystem ein. Um es wettbewerbsfähig mit dem etablierten 12-Kanal-EKG zu machen, wurde das Konzept der Vektorableitung eingesetzt, um ein Resistornetz zu erhalten, das die x-, y- und z-Signale linear in – zu den 12-Kanal-EKG-Singalen analoge – Signale umwandeln sollte, die „abgeleitete 12-Kanal-Signale" genannt wurden (siehe G. E. Dower, A Lead Synthesizer for the Frank Lead System to Simulate the Standard 12-Lead Electrocardiogram, J. Electrocardiol 1:101, 1968, G. E. Dower, H. B. Machado, J. A. Osborne, On Deriving the Electrocardiogram From Vectrocardiographic Leads, Clin Cardiol 3:97, 1980; and G. E. Dower, The ECGD: A Derivation of the ECG from VCG leads (ecitorial), J. Electrocardiol 17:189, 1984). Das abgeleitete 12-Kanal-EKG wird üblicherweise bezeichnet als ECGD. Da das ECGD für den auswertenden Arzt akzeptable ist, ist es nicht notwendig, dass der Techniker alle für ein konventionelles EKG benötigte Elektroden anbringt. Ferner können angeschlossene Rechneranlagen aus den x-, y- und z-Aufzeichnungen Vektorkardiogramme und andere hilfreiche Darstellungen verfügbar machen. Dennoch ist die Anzahl von Elektroden erforderlich, die für das Ableitungssystem nach Frank benötigt werden. Darüber hinaus ist der erforderliche Aufwand für den die x-, y- und z-Signale aufnehmenden Techniker derselbe wie für ein konventionelles EKG.
1 zeigt ein Patientenüberwachungssystem gemäß dem Stand der Technik, wie beispielsweise das von Siemens Medical Systems, Inc. of Iselin, New Jersey, hergestellte und verkaufte System, unter Verwendung eines SC7000 Bedside Monitors 1, eines Infinity-Kommunikationsnetzwerkes 2 und einer Multiview Workstation (MVWS 3). Wie hierin gezeigt, werden die Gliedmaßen-Ableitungselektroden RA, LA, RL und LL am Patienten in den standardisierten Gliedmaßen-Elektrodenpositionen angebracht. Die Brustkorb-Elektroden V1, V2, V3, V4, V5 und V6 werden am Patienten jeweils in den Elektrodenpositionen I, E, C, A, M und H nach Frank angeordnet. Der Beitrag der Elektrode F nach Frank wird mathematisch nach der Formel F = ((2 × Ableitung II) – (Ableitung I))/3 errechnet.
Die folgenden linearen Gleichungen repräsentieren die SMS-Prime-Ableitung zur X, Y, Z-Umwandlung des Verfahrensschrittes 5, der im Bedside-Monitor 1 ausgeführt wird: X = 0.610·V4 + 0.171·V3 – 0.781·V1 (G1) Y = 0.437·II – 0.218·I + 0.345·V5 – 1.000·V6 (G2) Z = 0.133·V4 + 0.736·V5 – 0.264·V1 – 0.374·V2 – 0.231·V3 (G3)
Die Tabelle 1 in 2 zeigt eine Matrixdarstellung der oben genannten Gleichungen.
Die unter Verwendung der SMS-Prime-Ableitung zur X, Y, Z-Umwandlung errechneten X-, Y- und Z-Ableitungen werden im Monitor 1 unter Verwendung einer reduzierten Dower Transformation in einem Verfahrensschritt 6, dargestellt in Tabelle 2 der 2, umgewandelt. Diese zwei linearen Transformationen werden zusammengefasst, um einen Satz abgeleiteter Ableitungen in dem Bedside-Monitor 1 zu generieren, die über das Kommunikationsnetzwerk 2 verfügbar gemacht werden. Der über das Netzwerk 2 verfügbare Satz abgeleiteter Ableitungen besteht aus den abgeleiteten (d) Ableitungen dI, dII, dIII, dV1, dV2, dV3, dV4, dV5 und dV6. In einem Verfahrensschritt 7, wie unten dargestellt, wird eine mathematische Formel verwendet, um die erweiterten Ableitungen lokal auf dem Monitor 1 abzuleiten. aVR = –0.5(I + II) aVL = I – 0.5(II) aVF = II – 0.5(I)
Vorausgesetzt, dass L eine 9 × 1 Ableitungsanordnung ist, die Ableitungswerte zu einem bestimmten Zeitpunkt repräsentiert,
und das SMS-Prime die 3 × 9 Transformation der Tabelle 1 und RDower1 die 9 × 3 Transformation der Tabelle 2 wiedergeben, können die Ableitungssätze D (dI, dII, dIII, dV1, dV2, dV3, dV4, dV5 und dV6) wie folgt errechnet werden: D = RDower·SMSPrime·L
Die MVWS 3 ist an einem entfernten Ort angeordnet, wie beispielsweise auf einer Schwesternstation, und empfängt als Eingangssignal die über das Kommunikationsnetzwerk 2 vom Bedside-Monitor 1 eingestellten Ausgangssignale. Eine Software-Applikation der MVWS 3 verarbeitet den über das Netzwerk 2 verfügbaren Satz abgeleiteter Ableitungen und rekonstruiert die X-, Y-, Z-Ableitungen unter Verwendung der in Tabelle 3 der 2 wiedergegebenen Edenbrandt-Transformation.
Vorausgesetzt, dass N eine 8 × 1 Ableitungsanordnung ist, die zu einem bestimmten Zeitpunkt abgeleitete Ableitungswerte repräsentiert,
und dass Edenbrandt die 3 × 8 Transformation der Tabelle 3 wiedergibt, kann der Satz Frank-Ableitungen F(X, Y, Z) wie folgt errechnet werden: F = Edenbrandt·N
Dieselben mathematischen Formeln, die verwendet wurden, um die erweiterten Ableitungen auf dem Monitor 1 abzuleiten, finden Verwendung bei der Ableitung der erweiterten Ableitungen vor Ort an der MVWS 3. Diese stellen tatsächlich abgeleitete erweiterte Ableitungen dar, da die Eingabewerte der Gleichungen in der Tat die abgeleiteten Ableitungen dI und dII sind.
Kliniker haben eine Präferenz für abgetastete (d. h. tatsächliche) Gliedmaßen-Ableitungen gegenüber abgeleiteten Gliedmaßen-Ableitungen einer solchen EKG-Anwendung zum Ausdruck gebracht. Bedauerlicherweise ist die frühere Arbeit nicht für die Verwendung abgetasteter Gliedmaßen-Ableitungen ausgelegt. Wenn abgetastete Gliedmaßen-Ableitungen die Ableitungen dI und dII ersetzen, schlägt die Rekonstruktion der X, Y, Z-Frank-Ableitungen unter Verwendung der in Tabelle 3 dargestellten Edenbrandt-Transformation fehl.
Dementsprechend besteht ein Bedarf nach einem verbesserten Verfahren und einem Gerät für die Entwicklung von x-, y- und z-Frank-Signalen, um die Aktivität des menschlichen Herzens zu analysieren und das eine geringere Anzahl an abgeleiteten Signalen verwendet. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Bedürfnisse und bietet weitere damit verbundene Vorteile. Insbesondere reduziert die vorliegende Erfindung die Bandbreitenanforderungen an das Netzwerk zur Signalübertragung sowie die Anzahl der CPU-Takte, die erforderlich ist, um die X-, Y- und Z-Frank-Ableitungen zu rekonstruieren (die Signale dI und dII werden nicht länger gebraucht, wie auch die Berechnungen für die entsprechenden Signale, vergleiche Tabelle 3 bis Tabelle 6). Ebenfalls ermöglicht sie die Beibehaltung der tatsächlich abgetasteten Gliedmaßen-Ableitungen während des gesamten Verfahrens anstelle der abgeleiteten Gliedmaßen-Ableitungen.
Beschreibung der Erfindung
Bei einem EKG-Überwachungs- und Analysesystem des Typs, bei dem Elektroden an einem Subjekt angebracht werden, um die elektrische Aktivität des Herzens zu erfassen, und bei dem die Elektrodenanordnung derart ist, dass X, Y und Z-Frank-Ableitungen von der erfassten elektrischen Aktivität abgeleitet werden können, umfasst das Verfahren und das Gerät für die EKG-Signalumwandlung in X-, X- und Z-Frank-Ableitungen, einen Eingang, der auf einen Satz Eingangssignale entsprechend den abgeleiteten Brustkorbableitungen dV1, dV2, dV3, dV4, dV5 und dV6 anspricht, einen Speicher zur Speicherung der Koeffizienten einer Transformationsmatrix und einen Ausgang zur Bereitstellung von Transformationsmatrixausgangssignalen entsprechend der Applikation der genannten Transformationsmatrixkoeffizienten auf die genannten Eingangssignale, wobei die Ausgangssignale den genannten X, Y und Z-Frank-Ableitungen entsprechen.
Die Erfindung verringert die Bandbreitenanforderungen an ein EKG-Signal-Kommunikationsnetz sowie die Komplexität des Verfahrens, das zur Erstellung der Frank-Ableitungen erforderlich ist. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung deutlich werden, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels die Grundsätze der Erfindung veranschaulichen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen geben die Erfindung wieder. In diesen Zeichnungen zeigen:
1, wie bereits beschrieben, ein Verfahren und ein Gerät zur Erstellung von Frank-Ableitungen nach dem Stand der Technik;
2, die Tabellen 1–3 hilfreich für das Verständnis des Verfahrens und des Geräts nach 1;
3, das Verfahren und das Gerät der Erfindung zur Erstellung von Frank-Ableitungen; und
4, die Tabellen 4–6 hilfreich für das Verständnis des Verfahrens und des Gerätes nach 1.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Bezug nehmend auf 3, werden die Gliedmaßen-Ableitungselektroden RA, LA, RL und LL am Patienten 10 in den standardisierten Gliedmaßen-Elektrodenpositionen angeordnet. Die Brustkorb-Elektroden V1, V2, V3, V4, V5 und V6 werden an dem Patienten 10 jeweils in den Elektrodenpositionen I, E, C, A, M und H nach Frank angeordnet. Der Beitrag der Frank-Elektrode F wird mathematisch errechnet anhand der Formel
Dargestellt ist ein Siemens SC7000 Bedside-Monitor 12 während des Empfangs der mittels der Elektrode 14 erfassten Signale. Eine Signalverarbeitungseinheit 16 im Inneren des Monitors 12 beinhaltet einen Verfahrensschritt 16a einer SMS-Prime-Ableitung zur X, Y und Z-Signalumwandlung, welche die Elektrodensignale der Prime-Ableitung entsprechend der folgenden linearen Gleichung verarbeitet: X = 0.610·V4 + 0.171·V3 – 0.781·V1 (G4) Y = 0.437·II – 0.218·I + 0.345·V5 – 1.000·V6 (G5) Z = 0.133·V4 + 0.736·V5 – 0.264·V1 – 0.374·V2 – 0.231·V3 (G6)
Tabelle 4 in 4 zeigt eine Matrixdarstellung für die Gleichungen 4, 5 und 6.
Die X-, Y- und Z-Signale, die unter Verwendung der SMS-Prime-Ableitung zur X-, Y- und Z-Umwandlung errechnet wurden, werden in einem Verfahrensschritt 16b selbst umgewandelt, unter Verwendung der reduzierten Dower Transformation, die in Tabelle 5 der 4 dargestellt ist. Diese zwei linearen Transformationen werden zusammengefasst, um einen Satz abgeleiteter Ableitungen auf dem SC7000 Bedside-Monitor zu generieren, die über das Netzwerk verfügbar gemacht wurden.
Entsprechend den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung jedoch, ist der Satz Ableitungen, der tatsächlich über das Netzwerk verfügbar ist, eine Teilmenge der vollen Anzahl an Ableitungen und besteht aus den abgeleiteten (dV1, dV2, dV3, dV4, dV5 und dV6). Weiterhin werden bei der vorliegenden Erfindung die abgetasteten Ableitungen I, II und III über das Netzwerk verfügbar gemacht (d. h. die tatsächlichen oder echten Ableitungen) im Gegensatz zu den abgeleiteten Gliedmaßen-Ableitungen, die wie in 1 als Stand der Technik beschrieben dem Netzwerk bereitgestellt werden. Um die erweiterten Ableitungen aVR, aVL und aVF vor Ort auf dem SC7000 Bedside-Monitor 12 zu erhalten, wird eine mathematische Formel eingesetzt, unter Verwendung einer mathematischen Kombination eines Verfahrensschrittes 18, wie unten gezeigt: aVR = –0.5(I + II) aVL = I – 0.5(II) aVF = II – 0.5(I)
Vorausgesetzt, dass L eine 9 × 1-Ableitungsanordnung ist, die Ableitungswerte zu einem bestimmten Zeitpunkt repräsentiert,
und dass SMS-Prime die 3 × 9-Transformation der Tabelle 4 und RDower die 9 × 3-Transformation der Tabelle 5 wiedergegeben, kann der erhaltenen Ableitungssatz D(dI, dII, dIII, dV1, dV2, dV3, dV4, dV5 und dV6) wie folgt errechnet werden: D = RDower·SMSPrime·L
Wie in 3 dargestellt, ist jedoch bei der vorliegenden Erfindung über das Systemnetzwerk 20 lediglich eine Teilmenge der abgeleiteten Ableitungen (d. h., dV1, dV6) zusammen mit den abgetasteten Gliedmaßen-Ableitungen I, II und III verfügbar.
Eine Siemens Multiview-Workstation (MVWS) 22 ist mit dem Netzwerk verbunden. Eine Software-Anwendung der MVWS 22 bearbeitet den Satz der über das Netzwerk verfügbaren Ableitungen (dV1–dV6) und rekonstruiert die X-, Y-, Z-Ableitungen unter Verwendung der neuen „Murray" Transformation in einem Verfahrensschritt 24, der in Matrixform als Tabelle 6 der 4 wiedergegeben ist.
Vorausgesetzt, dass W eine 6 × 1 Ableitungsanordnung ist, die Ableitungswerte zu einem bestimmten Zeitpunkt wiedergibt,
und dass „Murray" die 3 × 6-Transformation der Tabelle 6 wiedergibt, kann der erhaltenen Satz Frank-Ableitungen (X, Y, Z) wie folgt errechnet werden: F = Murray·W
Um die erweiterten Ableitungen aVR, aVL und aVF vor Ort auf der MVWS 22 zu erhalten, wird eine mathematische Formel eingesetzt, wie dies bei der mathematischen Kombination des Verfahrensschrittes 26 in 3 angedeutet ist. Wie von Klinikern bevorzugt und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stellen diese tatsächlich abgetastete erweiterte Ableitungen dar, da die abgetasteten Ableitungen I und II die Eingabewerte für die mathematische Kombination des Verfahrensschrittes 26 darstellen.
Somit wurden ein neues Verfahren und ein Gerät zur Rekonstruktion von Frank-Ableitungen aus Brustableitungen dargestellt und beschrieben, welche die gesuchten Vorgaben und Vorteile erfüllen. Viele Änderungen, Modifikationen, Variationen und weitere Einsatz- und Anwendungsmöglichkeiten des Erfindungsgegenstandes werden für den Fachmann auf diesem Gebiet nach Berücksichtigung der Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform offenbaren, ersichtlich sein. Zum Beispiel, gleichwohl hierin eine Elektrodenanordnung gemäß den Frankpositionen I, E, C, A, M und H gezeigt ist, sind, wie dem Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet sehr wohl bekannt, auch andere Elektrodenanordnungen möglich, die weiterhin die Erstellung von X-, Y- und Z-Ableitungen erlauben, wie beispielsweise das EASI-Ableitungssystem, das in dem Patent US 6,052,615 beschrieben wird.

Claims

EKG-Signaltransformationsnetz, das die X-, Y- und Z-Frankableitungen liefert, umfassend: – einen Eingang, der auf einen Satz Eingangssignale anspricht, zu denen nicht mehr als die abgeleiteten Brustwand-Ableitungen dV1, dV2, dV3, dV4, dV5 und dV6 gehören; – einen Speicher, in dem Koeffizienten einer Transformationsmatrix abgelegt sind, wobei die Koeffizienten auf die Signale angewendet werden, die in die Transformationsmatrix eingegeben werden, damit Ausgangssignale der Transformationsmatrix erzeugt werden; und – einen Ausgang, der Ausgangssignale gemäß der Anwendung der Transformationsmatrixkoeffizienten auf die Eingangssignale liefert, wobei die Ausgangssignale den X-, Y- und Z-Frankableitungen entsprechen.
EKG-Signaltransformationsnetz nach Anspruch 1, wobei die Einganssignale jeder der Brustwand-Ableitungen dV1, dV2, dV3, dV4, dV5 und dV6 zugeordnet sind.
EKG-Signaltransformationsnetz nach Anspruch 1, wobei die Transformationsmatrixkoeffizienten den folgenden Werten mit einer zehnprozentigen Toleranz entsprechen. dV1 dV2 dV3 dV4 dV5 dV6 X –0,41 –0,13 0,32 0,25 0,12 0,08 Y 4,19 0,88 –3,72 0,08 2,77 2,63 Z 0,19 –0,22 –0,6 –0,04 0,34 0,38
EKG-Signaltransformationsnetz nach Anspruch 1, wobei die Transformationsmatrixkoeffizienten den folgenden Werten mit einer zehnprozentigen Toleranz entsprechen dV1 dV2 dV3 dV4 dV5 dV6 X –0,4076 –0,1305 0,3226 0,2510 0,1239 0,0812 Y 4,1873 0,8860 –3,7199 0,0791 2,7724 2,6275 Z 0,1877 –0,2203 –0,6121 –0,0451 0,3428 0,3794
EKG-Signaltransformationsnetz nach Anspruch 1, wobei die Transformationsmatrixkoeffizienten den folgenden Werten mit einer zehnprozentigen Toleranz entsprechen. dV1 dV2 dV3 dV4 dV5 dV6 X –0,407579 –0,130520 0,322612 0,250985 0,123851 0,081250 Y 4,187331 0,885971 –3,719876 0,079144 2,772391 2,627536 Z 0,187753 –0,220349 –0,612081 –0,045136 0,342818 0,379452
EKG-Signaltransformationsnetz nach Anspruch 1, wobei die Transformationsmatrixkoeffizienten den folgenden Werten mit einer zehnprozentigen Toleranz entsprechen. dV1 dV2 dV3 dV4 dV5 dV6 X –0,407578847505 –0,130519989926 0,322611601699 0,250985411704 0,123851178049 0,081249651855 Y 4,187331336244 0,885970708381 –3,719876356142 0,079144119549 2,772390678061 2,627536153167 Z 0,187753359826 –0,220348706377 –0,612081188380 –0,045136345347 0,342817767116 0,379451661182
Kombination aus einem EKG-Signaltransformationsnetz nach Anspruch 1 und einem Patientenüberwachungssystem der Bauart, bei dem Elektroden an einem Patienten angebracht sind, der sich an einem ersten Ort befindet, und die Elektroden EKG-Signale erfassen, aus denen die X-, Y- und Z-Frankableitungen rekonstruiert werden können, wobei das EKG-Signaltransformationsnetz zudem einen Prozessor an einem zweiten Ort enthält, der vom ersten Ort entfernt ist, und der Prozessor-Eingangssignale empfängt, zu denen nicht mehr als die abgeleiteten Brustwand-Ableitungen dV1, dV2, dV3, dV4, dV5 und dV6 gehören, und diese Signale an eine Transformationsmatrix anlegt, damit man Ausgangssignale erhält, die den X-, Y- und Z-Frankableitungen entsprechen.
Kombination nach Anspruch 7, wobei der Prozessor ein Teil einer Patienten-EKG-Überwachung und eines Arbeitsplatzrechners ist, die die Eingangssignale über ein Kommunikationsnetz empfangen.
Kombination nach Anspruch 7, wobei der Prozessor auch mindestens eine echte Version der EKG-Ableitungen I und II empfangt, damit er echte erweiterte Ableitungssignale erzeugen kann.
Kombination nach Anspruch 9, wobei die erweiterten Ableitungssignale mindestens aVR, aVL, aVF umfassen.
Kombination nach Anspruch 7, wobei der Prozessor auch eine echte Version der EKG-Ableitungen I, II und III empfängt, damit er erweiterte Ableitungssignale erzeugen kann.
Kombination nach Anspruch 11, wobei die erweiterten Ableitungssignale mindestens aVR, aVL, aVF umfassen.
Kombination aus einem EKG-Signaltransformationsnetz nach Anspruch 1 und einem Patientenüberwachungssystem, wobei das Patientenüberwachungssystem enthält: – einen Monitor, der sich beim Patienten befindet und mit ihm verbunden ist und EKG-Signale von dem Patienten erfasst; – einen Arbeitsplatzrechner, der entfernt vom Patienten angeordnet ist und Signale verarbeitet, die mit den EKG-Signalen zusammenhängen; und – ein Kommunikationsnetz, das Signale, die mit den erfassten EKG-Signalen zusammenhängen, an einen entfernten Ort weiterleitet, wobei der Arbeitsplatzrechner ein EKG-Signaltransformationsnetz enthält, das X-, Y- und Z-Frankableitungen liefert, und der Arbeitsplatzrechner einen Eingang besitzt, der über das Kommunikationsnetz einen Satz von Eingangssignalen empfängt, zu denen nicht mehr als die abgeleiteten Brustwand-Ableitungen dV1, dV2, dV3, dV4, dV5 und dV6 gehören, einen Speicher, in dem Koeffizienten einer Transformationsmatrix abgelegt sind, und einen Ausgang, der Ausgangssignale gemäß der Anwendung der Transformationsmatrixkoeffizienten auf die Eingangssignale liefert, wobei die Ausgangssignale den X-, Y- und Z-Frankableitungen entsprechen.
Kombination nach Anspruch 13, wobei der Arbeitsplatzrechner auch mindestens eine echte Version der EKG-Ableitungen I und II empfängt, damit er erweiterte Ableitungssignale erzeugen kann.
Kombination nach Anspruch 14, wobei die erweiterten Ableitungssignale mindestens aVR, aVL, aVF umfassen.
Kombination aus einem EKG-Signaltransformationsnetz nach Anspruch 1 und einem Patientenüberwachungssystem, wobei das Patientenüberwachungssystem enthält: – einen Monitor, der sich beim Patienten befindet und mit ihm verbunden ist und EKG-Signale von dem Patienten erfasst; – einen Arbeitsplatzrechner, der entfernt vom Patienten angeordnet ist und abgeleitete Brustwand-EKG-Signale verarbeitet, damit X-, Y- und Z-Frankableitungen erzeugt werden; und – ein Kommunikationsnetz, das Signale, die mit den erfassten EKG-Signalen zusammenhängen, an einen entfernten Ort weiterleitet, wobei das Kommunikationsnetz dem Arbeitsplatzrechner auch eine echte Version der EKG-Ableitungen I und II übermittelt, und der Arbeitsplatzrechner die echten Ableitungen I und II zum Erzeugen erweiterter Ableitungssignale verwendet.
Kombination nach Anspruch 16, wobei die erweiterten Ableitungssignale mindestens aVR, aVL, aVF umfassen.
Kombination nach Anspruch 16, wobei der Arbeitsplatzrechner die echten Ableitungen I und II auch zum Erzeugen der EKG-Ableitung III verwendet.
Verfahren zum Transformieren abgeleiteter Brustwand-Ableitungen in X,- Y- und Z-Frankableitungen, umfassend: – das Speichern von Koeffizienten in einer Transformationsmatrix; – das Anwenden nur der abgeleiteten Brustwand-Ableitungen dV1, dV2, dV3, dV4, dV5 und dV6 auf die Transformationsmatrix; und – das Liefern von Ausgangssignalen entsprechend der Anwendung der Transformationsmatrixkoeffizienten auf die abgeleiteten Brustwand-Ableitungen, wobei die Ausgangssignale den X-, Y- und Z-Frankableitungen entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Transformationsmatrixkoeffizienten den folgenden Werten mit einer zehnprozentigen Toleranz entsprechen. dV1 dV2 dV3 dV4 dV5 dV6 X –0,41 –0,13 0,32 0,25 0,12 0,08 Y 4,19 0,88 –3,72 0,08 2,77 2,63 Z 0,19 –0,22 –0,61 –0,04 0,34 0,38
Verfahren nach Anspruch 19, zudem umfassend den Schritt: – Überwachen der EKG-Signale, die von einem Patienten erfasst werden, der sich an einem ersten Ort befindet, wobei aus den Signalen die X-, Y- und Z-Frankableitungen rekonstruiert werden können, und der Überwachungsschritt die Schritte umfasst: – das Bereitstellen eines Prozessors an einem zweiten von einem ersten Ort entfernten Ort, der Eingangssignale empfängt, zu denen nicht mehr als die abgeleiteten Brustwand-Ableitungen dV1, dV2, dV3, dV4, dV5 und dV6 gehören; und – das Anlegen der Brustwand-Ableitungssignale an eine Transformationsmatrix, damit man ein Ausgangssignal erhält, das den X-, Y- und Z-Frankableitungen entspricht.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Prozessor auch mindestens eine echte Version der EKG-Ableitungen I und II empfängt, damit er echte erweiterte Ableitungssignale erzeugen kann.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die erweiterten Ableitungssignale mindestens aVR, aVL, aVF umfassen.
Verfahren nach Anspruch 19, zudem umfassend den Schritt des Überwachens von EKG-Signalen, die von einem Patienten abgenommen werden, der sich an einem ersten Ort befindet, wobei der Überwachungsschritt die Schritte enthält: – das Bereitstellen eines Prozessors an einem zweiten vom ersten Ort entfernten Ort, der als Eingangssignale abgeleitete Brustwand-EKG-Signale empfängt, damit an dem zweiten Ort X-, Y- und Z-Frankableitungen erzeugt werden, und der als Eingangssignale echte (abgetastete) EKG-Ableitungen I und II empfängt, damit an dem zweiten Ort erweiterte Ableitungssignale erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Eingangssignale alle Brustwand-Ableitungen dV1, dV2, dV3, dV4, dV5 und dV6 enthalten, und wobei die erweiterten Ableitungssignale zumindest aVR, aVL, aVF umfassen.