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Einrichtung zur Simultanaufzeichnung mehrerer von verschiedenen Ableitungen
herrührender Elektrokardiogramme Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Simultanaufzeichnung
mehrerer von verschiedenen Ableitungen herrührender Elektrokardiogramme, und sie
besteht darin, daß nur ein Verstärker angeordnet ist, dessen Eingang und Ausgang
in schnellem Rhythmus synchron und konphas. über Kontakte oder Schaltröhren abwechselnd
auf die verschiedenen Ableitungen und auf die entsprechendenRegistriereinrichtungen
umschaltbar sind. Hierbei ist es zweckmäßig, daß den die Aktionsspannungen aufzeichnendenRegistriergeräten
auf mechanischem oder elektrischem Wege eine solche Dämpfung erteilt wird, daß die
Umschaltfrequenz in den Kardiogrammen nicht merklich zum Vorschein kommt.
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Die bipolare Ableitung der Herzaktionsspannungen kann in den verschiedenen
Extremitäten oder an sonstigen verschiedenen Stellen der Körperoberfläche, vorzugsweise
der Brustwand, erfolgen. Die aus den einzelnen verschiedenen Ableitungen gewonnenen
Kardiogramme stimmen im allgemeinen nicht überein, damit man aus den Größen- und
Richtungsverhältnissen der Potentiale in den drei Hauptableitungen die Lage der
elektrischen Achse des Herzens analysieren kann, oder um die mittels Tastelektroden
z. B. von der Brustwand abgegriffenen Partialkardiogramme der rechten und der linken
Herzhälfte genau miteinander vergleichen zu können, geht man vielfach dazu über,
zwei oder drei verschiedene Ableitungen gleichzeitig auf einem Registrierstreifen,
d. h. mit gemeinsamem Zeitmaßstab, aufzuschreiben, so daß alle Diskordanzen und
Asymmetrien in den einzelnen Partialkardiogrammen sofort ins Auge fallen.
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Im allgemeinen sind bei den in der Praxis gebräuchlichen Elektrokardiographen
Umschalter vorgesehen, um die drei Extremitätenhauptableitungen, nämlich: 1: Arm-Arm,
II: rechter Arm, linkes Bein und III: linker Arm, linkes Bein, nacheinander aufnehmen
zu. können. Auf diese Weise ist jedoch eine Feststellung zeitlicher Konkordanzen
oder Diskordanzen der verschiedenen Zacken in den einzelnen Kardiogrammen nicht
mehr möglich. Allenfalls lassen sich unter der Voraussetzung einer hinreichend genauen
Zeitschreibung
lediglich Verschiebungen innerhalb der einzelnen Kardiogramme erkennen. Aus diesem
Grunde ist die Simultanaufzeichnung der einzelnen Ableitungen das sicherste Mittel,
wobei für jede Ableitung besondere Registriergeräte, die alle auf denselbenRegistrierstreifen
schreiben, vorhanden sein müssen. so daß unter allen Umständen ein synchroner Zeitmaßstab
gesichert ist.
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Zur Simultanaufzeichnung von zwei Ableitungen, dein technisch einfachsten
Fall, sind also zwei getrennte Registriergeräte unerläßlich. Sind die Registriergeräte
Stromschreiber, wie z. B. Saiten- oder Spulengalvanonieter, so tritt bei der Simultanaufzeichnung
der Übelstand auf, daß die Belastung der einen Ableitung durch das eine Schreibgerät
auf die andere Ableitung zurückwirkt. Das hat zur Folge, daß man bei der Simultanaufzeichnung
von Stromkurven unter Umständen ganz andere Zackenhöhen erhält als bei Einzelableitung.
Aus diesem Grunde ist die Aufzeichnung von Aktionsspannungen gerade bei der Simultanschreibung
den stromverbrauchenden Methoden vorzuziehen. Solche Spannungskardiographen sind
besonders wirksam in Verbindung mit Verstärkerkaskaden, indem die Aktionsspai-.nungen
an das Gitter der ersten Verstärkerröhre herangeführt werden, deren Anodenstrom
sie ohne Strombelastung steuern, während die verstärkten Ströme oder Spannungen
im Verstärkerausgang beliebige Registriergeräte betätigen.
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Zur Simultanaufzeichnung von zwei Ableitungen sind bisher auch zwei
getrennte Verstärker nötig, um die beiden Registriergeräte unabhängig voneinander
betreiben zu können. Abgesehen von dem hierdurch bedingten apparativen Aufwand haftet
dieser Maßnahme der schwerwiegende Nachteil an, daß beide Verstärker auf genau gleiche
Empfindlichkeit und auf gleichen Frequenzgang einreguliert sein müssen, wenn die
Simultankardiogramme nicht nur hinsichtlich ihrer Phase, sondern auch in bezug auf
ihre Amplituden miteinander vergleichbar sein sollen.
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Der Gegenstand der Erfindung schafft hier grundlegende Abhilfe, indem
er es ermöglicht, für beide Ableitungen mit nur einem einzigen Verstärker auszukommen,
und mit demselben Verstärker die beiden Registriergeräte unabhängig voneinander
zu betreiben. Zu diesem Zwecke wird in der oben bereits angegebenen Weise vorgegangen.
Damit die Kurvenform der Kardiogramme nicht beeinträchtigt wird, muß die Umschaltung
mit einer Frequenz erfolgen, die weit über den höchsten in den Kardiogrammen enthaltenen
Frequenzen liegt, und andererseits müssen die Registrierinstrurnente wiederum so
träge sein, daß sie die Umschaltstöße nicht mitaufzeichnen. In Anbetracht dessen,
daß in den Kardiogrammen nur verhältnismäßig niedrige Frequenzen vorkommen, läßt
sich die ein-und ausgangsseitige Umschaltung mit relativ einfachen mechanischen
Mitteln, z. B. mit schwingenden oder rotierenden Kontakten, vornehmen. Es ergibt
sich also ein einfacher technischer Aufbau, und gleichzeitig erfüllt der für beide
Ableitungen gleichzeitig in Frage kommende Verstärker die Forderung nach gleicher
Empfindlichkeit ohne weiteres.
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An sich ist es bekannt, in Schaltungen zur Wiedergabe mehrerer elektrischer
Wechselströme bzw. Spannungen nur einen Verstärker vorzusehen, der nacheinander
in schnellem Wechsel die Wiedergabevorrichtung mit den verschiedenen Stromkreisen
verbindet. Hierbei sind indes besondere Eichungs-und Kontrollmittel erforderlich,
die nach der Erfindung entbehrlich sind. Der Erfindung liegt die neuartige Überlegung
zugrunde, daß die dargelegten grundsätzlichen Schwierigkeiten in der Elektrokardiographie
bei der an sich bekannten gleichzeitigen Aufzeichnung mehrerer Ableitungen durch
die eingangs angegebene Verwendung von nur einem Verstärker behoben werden.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und
schematisch dargestellt, und es bedeuten Abb. i Prinzipschema für die erfindungsgemäße
Wirkungs- und Arbeitsweise der Mehrfachschreibung mit nur einem Verstärker, Abb.2
Schema entsprechend dem Prinzip nach Abb. i, wobei die Simultanaufzeichnung sämtlicher
drei Ableitungen mit nur einem Verstärker mittels einer Dreifachoszillographenröhre
erfolgt.
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Gemäß Abb. i stellen die Punkte A,, A=
und A$ die einzelnen
Extremitäten dar, von denen im gewählten Beispiel die Spannungen A,-A$ und
A2 As, d. h. die Ableitungen II und III, aufgezeichnet werden sollen. Als
Aufzeichnungsorgan können für ähnliche Zweckebekannte undbeliebige Oszillographensy-steme
0, und 02 Anwendung finden. Die zu ihrer Speisung erforderlichen Ströme liefert
der Röhrenverstärker U. Damit die Simultanaufzeichnung der beiden Ableitungen II
und III zustande kommt, liegt sowohl der Verstärkereingang als auch der -ausgang
an je einem elektromagnetisch gesteuerten Umschalter U, und U", deren Kontaktfedern
durch Speisung mit einem von dem SummerS zerhacktenGleichstrom synchron und konphas
in Schwingungen versetzt werden. An Stelle dieser Anordnungen können auch auf derselben
Achse eines Motors sitzende Kontaktsegmente
o. dgl. vorgesehen
sein. Es ist ersichtlich, daß in der Stellung i des Schalters U, die Spannung an
der Ableitungselektrode A1 gegen Erde, nämlich Ableitung II, und in der Stellung
z die Spannung von A2 gegen Erde, d. h. Ableitung III, am Verstärkereingang liegt.
Gleichzeitig arbeitet der Verstärker über den Umschalter U" und die Oszillographensysteme
01 und 0=. Beide Oszillographensystemeerhaften demnachkurze Stromstöße, deren
Intensität jeweils von den an den Punkten A, oder A2 herrschenden Momentanspannungen
abhängt. Die Oszillographen sollen so gedämpft sein, daß sie auf die schnellen Umschaltstöße
nicht ansprechen. Die beiden Spiegel S1 und S. werden infolgedessen proportional
den beiden Herzaktionsspannungen III und II ausgelenkt und schreiben die Kardiogramme
der beiden Ableitungen II und III auf einen photographischen Registrierstreifen
auf. Der Übersichtlichkeit halber sind die Speisespannungen für den Verstärker sowie
weitere Hilfsmittel für die Kardiographie, die mit dem Erfindungsprinzip nichts
zu tun haben, auf der Zeichnung weggelassen.
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An Stelle der veranschaulichten elektromagnetischen Registriergeräte
kann auch jedes andere oszillographische System, beispielsweise die Braunsche Kathodenstrahlröhre
oder ein Glimmlichtoszillograph, benutzt werden.
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Der Erfindungsgegenstand erweist sich auch dann als fruchtbar, wenn
es sich darum handelt, alle drei Ableitungen I bis III nebeneinander aufzuzeichnen.
Zu diesem Zweck geht man vorteilhaft in bekannter Weise davon aus, daß man die drei
Ableitungspunkte Al-As als Spannungspunkte eines Dreiphasensysteins betrachtet,
für welches das allgemeine Gesetz gilt, daß die Summe aller drei Spannungen in jedem
Augenblick gleich Null sein muß, oder mit anderen Worten, daß die Differenz der
Spannungen A1 A3 und A2-As die Spannung A1 A2 ergeben muß. Bildet man also die Differenzspannung
zwischen Ableitung II und III, so erhält man die Ableitung I.
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Besonders einfach wird eine Dreifachapparatur, wenn statt dreier getrennter
Oszillographenröhren eine DreifachkathodenstrahlröhreVerwendung findet, derenAblenksystem
sich in der Weise wesentlich vereinfachen läßt, daß man die drei Ablenkfelder für
die drei Elektronenstrahlen nicht zwischen sechs, sondern zwischen nur vier Ablenkplatten
erzeugt. Die Abb. 2 zeigt, wie sich die Simultanaufzeichnung sämtlicher drei Ableitungen
auf Grund des Erfindungsprinzips unter Vermittlung nur eines Verstärkers mit einer
Dreifachoszillographenröhre praktisch durchführen läßt. Bis auf die Kontakte i und
2 des Umschalters U" ist die Anordnung mit der gemäß Abb. i identisch. Die Kontakte
i und 2 stehen nun mit den mittleren beiden Ablenkplatten P1 und P2 der Dreifachoszillographenröhre
in Verbindung. Zwischen P1 und P2 entsteht ,das Ablenkfeld für den mittleren der
drei Elektronenstrahlen, während die Ablenkfelder für die beiden äußeren Strahlen
zwischen den Platten P, und P3 und den Platten P@ und PJ entstehen. Je nach der
Stellung des Umschalters U" werden die beiden Platten P1 und P_ auf das den Punkten
A1 oder A. entsprechende Potential aufgeladen: Damit diese Ladungen während der
Umschaltperiode nicht durch Ableitungsverluste o. dgl. verlorengehen, und um der
Kathodenstrahlröhre die eingangs begründete Trägheit zu erteilen, sind die beiden
Platten P, und P2 mit geeigneten Dämpfungsgliedern, beispielsweise Widerständen
W und Kondensatoren C, verbunden. Man erkennt, daß sich auf diese Weise zwischen
P1 und P3 eine der Ableitung II entsprechende Momentanspannung, zwischen P2 und
P3' eine der Ableitung III entsprechende Momentanspannung und zwischen P1 und P2
die Differenz von II und III, d. h. die Ableitung I, einstellt, und daß die Elektronenstrahlen
also tatsächlich alle drei Kardiogramme gleichzeitig aufzeichnen.
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In analoger Weise läßt sich auch durch Differenzbildung der vom Verstärker
gelieferten Ableitungsströme die Ableitung I erfassen. Indes treten hierbei kompliziertere
Stromverteilungsstörungen auf, welche die Benutzung eines Spannungsoszillographen
in der hier beschriebenen Form vorteilhafter erscheinen lassen.
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Im übrigen sind bezüglich der praktischen Durchführung der synchronen
Umschaltung im Verstärkereingang und -ausgang natürlich die verschiedensten Modifikationen
möglich, ohne daß an dein Erfindungsprinzip etwas geändert wird. Wenn sehr hohe
Umschaltfrequenzen gewünscht werden, können an Stelle der mechanischen Kontakte
trägheitslos arbeitende Elektronenröhren treten, sei es, daß dieselben von einer
besonderen Wechselstromquelle abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, sei es,
daß sie die Umschaltfrequenz selbst, z. B. in einer Gegentaktanordnung, erzeugen.
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Schließlich ist der Erfindungsgegenstand auch dann brauchbar, wenn
mehr als drei Spannungen gleichzeitig über einen gemeinsamen Verstärker verarbeitet
und oszillographiert werden sollen, zu welchem Zweck die Anzahl der Schaltkontakte,
die in den hier beschriebenen Beispielen mit zwei angegeben ist, sinngemäß vergrößert
werden muß.