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Hintergrund
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1. Technisches Gebiet:
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Die Erfindung bezieht sich allgemein
auf eine verbesserte Herzüberwachungsausrüstung, die
bei einem Überwachen
von EKG-Signalverlaufsdaten benutzt werden soll, und insbesondere
auf eine verbesserte Herzüberwachungsausrüstung, die
bei einem Überwachen
von EKG-Signalverlaufsdaten benutzt werden soll und die Fähigkeit
aufweist, aus einer Anzahl von unterschiedlichen Spannungsschwellendetektoren
denjenigen Detektor auszuwählen,
der wahrscheinlich die zuverlässigsten
Daten liefert, die bei einem Bestimmen, ob die elektrische Aktivität des Herzens
normal oder anomal ist, verwendet werden soll. Noch spezieller bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf eine verbesserte Herzüberwachungsausrüstung, die
bei einem Überwachen
von EKG-Signalverlaufsdaten
benutzt werden soll und die Fähigkeit aufweist,
aus einer Anzahl von unterschiedlichen Spannungsschwellendetektoren
denjenigen Detektor auszuwählen,
der wahrscheinlich die zuverlässigsten
Daten liefert, die bei einem Bestimmen, ob die elektrische Aktivität des Herzens
normal oder anomal ist, verwendet werden soll, wobei die Auswahl
anhand der zeitlichen Regelmäßigkeit
und der Auftrittsfrequenz vorgenommen wird, mit denen die Schwellen
der einzelnen Detektoren eingehalten oder überschritten werden.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik:
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Das Herz wird allgemein als aus vier
Kammern gebildet beschrieben: der rechte Vorhof, der rechte Ventrikel,
der linke Vorhof und der linke Ventrikel. Es gibt eine Einwegklappe
zwischen dem rechten Vorhof und dem rechten Ventri kel (die Trikuspidalklappe).
Es gibt eine Einwegklappe zwischen dem rechten Ventrikel und dem
Arteriensystem, das die Lungen durchströmt (die Lungenklappe). Es gibt
eine Einwegklappe zwischen dem linken Vorhof und dem linken Ventrikel
(die Mitralklappe). Und schließlich gibt
es eine Einwegklappe zwischen dem linken Ventrikel und der Aorta
(die Aortenklappe).
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Hinsichtlich der funktionellen Operation
desselben, empfängt
das Herz sauerstoffarmes Blut über die
Vena Cavae (die zwei großen
Venen, die Blut zu dem Herzen zurückgeben). Diese großen Venen münden in
den rechten Vorhof. Der rechte Vorhof drückt dann dieses sauerstoffarme
Blut in den rechten Ventrikel. Als nächstes drückt der rechte Ventrikel dieses
sauerstoffarme Blut in einen langen kontinuierlichen Fluidweg, der
der Reihe nach aus der Lungenarterie, den kapillaren Betten, die
die Lungen durchströmen,
und den Lungenvenen gebildet ist, die in den linken Vorhof münden. Der
kontinuierliche Weg endet mit dem linken Vorhof, was bedeutet, daß es keine
Klappe zwischen den Lungenvenen und dem linken Vorhof gibt. Als
nächstes
wird das sauerstoffreiche Blut, das in den linken Vorhof eingetreten ist,
in den linken Ventrikel gedrückt.
Schließlich drückt der
linke Ventrikel das Blut hinaus in die Aorta.
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Die funktionelle Operation, die oben
beschrieben ist, wird durch die elektrochemische und mechanische
Operation des Herzens wie folgt bewirkt. Der natürliche Schrittmacher des Herzens,
der Sinusnerv, entlädt
einen elektrochemischen Puls, oder ein Aktionspotential, und aus
diesem Aktionspotential folgt alle nachfolgende elektrochemische
und mechanische Aktivität
des Herzens. Der Sinusnerv ist sehr nahe an dem rechten Vorhof positioniert,
so daß das
ursprüngliche
Aktionspotential denselben beinahe sofort erreicht; gleichzeitig
breitet sich das Aktionspotential entlang einem sehr schnellen internodalen
Leitungsstrang zu dem linken Vorhof aus, wobei das Nettoergebnis
darin besteht, daß die
Vorhöfe
den Puls beinahe gleichzeitig empfangen.
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Aufgrund der anatomischen Struktur
des Herzens empfangen die Vorhöfe
anfänglich
den Puls in Flußrichtung
den Atrioventrikulärklappen
vorgelagert, die die Vorhöfe
von den Ventrikeln trennen. Wenn der Puls empfangen ist, ziehen
sich die zuerst erregten Muskelfasern zuerst zusammen; in der Praxis
bedeutet dies, daß die
Vorhöfe
der in Flußrichtung vorgelagerten
Region sich zuerst zusammenziehen, so daß das Blut in die in Flußrichtung
nachgelagerte Richtung gedrückt
wird. Diese Operation ist stark analog zu der Weise, in der Zahnpasta
am effizientesten durch ein Quetschen an dem geschlossenen Ende
der Tube zuerst aus der Tube herausgequetscht werden kann.
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Obwohl die Vorhöfe an diesem Punkt das Aktionspotential
empfangen haben, breitet sich dasselbe (das Aktionspotential) weiter
durch das ganze Herz aus. Gleichzeitig mit den eben beschriebenen die
Vorhöfe
betreffenden Handlungen läuft
das Aktionspotential über
drei parallele internodale Stränge zu
dem Atrioventrikulärknoten
weiter. Der Atrioventrikulärknoten
wirkt als eine analoge Verzögerung;
diese Verzögerung
stellt eine Zeit bereit, damit eine Vorhofzusammenziehung auftreten
kann (die Vorhöfe ziehen
sich mit der Zeit mit mehr Kraft zusammen, da mehr Fasern zu einer
Zusammenziehung hinzugezogen werden), was die Funktionsweise der
Vorhöfe verbessert.
Nachdem das verzögerte
Aktionspotential den Atrioventrikulärnerv verläßt, wird dasselbe entlang einer
Nervenstruktur geleitet, die als das Bündel von His bekannt ist. Nachfolgend
dazu teilt sich die Nervenstruktur und das Aktionspotential wird
durch den rechten und den linken Bündelzweig zu den Regionen des
rechten und des linken Ventrikels geleitet. Wenn das Aktionspotential
an den Regionen des rechten und des linken Ventrikels ankommt, aktiviert das
Aktionspotential die Purkinje-Fasern,
die sehr schnelle Leitungsfasern sind, die das Aktionspotential
sehr schnell über
und durch die Ventrikel leiten.
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Wenn die Ventrikel mit Energie versorgt
(depolarisiert) sind, beginnen dieselben, sich zusammenzuziehen.
Die Ventrikel sind viel stärker
und ziehen sich viel schneller zusammen als die Vorhöfe (die sich
an diesem Punkt weiter zusammenziehen). Der Druck in den Ventrikulärkammern übertrifft
sehr schnell denselben der Vorhöfe,
was bewirkt, daß sowohl
die Mitral- als auch die Trikuspidalklappen zuschlagen (weil der
Druck an der in Flußrichtung
vorgelagerten Seite dieser Ein-Weg-Klappen den Druck an der in Flußrichtung
nachgelagerten Seite übertrifft).
Hat der rechte Ventrikel einmal den Druck des sich zusammenziehenden
linken Vorhofs übertroffen, öffnet sich
die Lungenklappe und Blut wird in den Fluidweg gepumpt, der die
Lungenarterie, das kapillare Bett, die Lungenvene und den linken
Vorhof umfaßt. Wenn
nachfolgend dazu der linke Ventrikel den Druck der Aorta übertroffen
hat, öffnet
sich die Aortenklappe und Blut wird in die Aorta gedrückt. Wenn die
Ventrikel die Mehrheit des Inhalts derselben ausgestoßen haben,
beginnen sich die Ventrikel zu entspannen und sowohl die Lungen-
als auch die Rortenklappen schließen sich, wobei sich allgemein
die Lungenklappe aufgrund der Nähe
des sich weiter zusammenziehenden linken Vorhofs zuerst schließt.
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Wenn der Druck in den sich entspannenden Ventrikeln
denselben der sich weiter zusammenziehenden Vorhöfe unterschreitet, öffnen sich
die Atrioventrikulärklappen
(Trikuspidal- und
Mitral-) und die Vorhöfe
drücken
Blut in die Ventrikel. Wenn die Vorhöfe diese Aufgabe abgeschlossen
haben, entspannen sich dieselben und das Herz tritt in einen Wartezustand
ein, nach dem der ganze vorhergehend beschriebene Prozeß durch
den nächsten
Sinuspuls wieder eingeleitet wird.
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Wie es eben erörtert wurde, werden die mechanischen
Ereignisse des Herzens durch die elektrochemische Aktivität des Herzens
(d. h. die Ausbreitung des Aktionspotentials) eingeleitet und ausgelöst. Es gibt
auch ein Gerät,
das die elektrochemische Aktivität
des Herzens in eine Form transformiert, die für das menschliche Auge sichtbar
ist: der Elektrokardiograph, der eine visuelle Darstellung der elektrochemischen
Aktivität
des Herzens erzeugt. Die visuelle Darstellung ist als das Elektrokardiogramm
("EKG") bekannt. Es folgt
eine kurze Beschreibung der Theorie und Operation des Elektrokardiogramms,
nach der die Funktionsweise der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik erörtert wird.
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Die obige Beschreibung der mechanischen Operation
des Herzens zeigte, daß die
mechanischen Ereignisse des Herzens durch die Ausbreitung eines
elektrochemischen Pulses gesteuert und sequenzialisiert sind, der
als ein Aktionspotential bekannt ist, aber erläuterte nicht, was das Aktionspotential
ist. Ein grundlegendes Verständnis
des Aktionspotentials ist wesentlich, um die zugrundeliegende Theorie
des EKG zu begreifen.
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Ein Aktionspotential ist eine vorübergehende Änderung
bei einem Zellmembranpotential, die Informationen befördert, wie
beispielsweise die Informationen bei einem Signal, die einer Herzmuskelfaser mitteilen,
sich zusammenzuziehen. Wenn sich der Herzmuskel in Ruhe befindet,
ist das elektrische Potential an beiden Seiten einer jeglichen Zellmembran bei
einem festen Potential beibehalten. Wenn der Muskel jedoch entweder
elektrisch, chemisch oder mechanisch stimuliert wird, öffnen sich
Kanäle
in der Membran, die es ermöglichen,
daß die
entgegengesetzt geladenen Ionen an beiden Seiten der Membran die
Membran durchqueren, wobei sich derartige Ionen bemühen, eine
elektrische und thermische Neutralität zu erreichen. Dieses Auftreten
wird als "Depolarisierung" bezeichnet, da das
System weniger polarisiert wird, da die Ionen zu dem niedrigsten Energiezustand
neigen. Falls die Stimulation groß genug ist, ist die Änderung
bei einem Potential, das daraus entsteht, daß Ionen die Membran durchqueren,
groß genug,
um den Abschnitt der Membran zu depolarisieren, der direkt benachbart
zu dem Bereich der Membran ist, der durch den Stimulus depolarisiert
ist. Wenn dies auftritt, wurde ein Aktionspotential eingeleitet
und das Signal breitet sich weiter durch die Faser über den
eben beschriebenen Mechanismus eines Depolarisierens desjenigen
Abschnitts der Membran weiter aus, der direkt benachbart zu dem depolarisierten
Bereich ist. Diese Ausbreitung des Aktionspotentials ist analog
zu der Weise, in der eine Reihe von Dominosteinen fällt, wenn
der erste in den zweiten geschnippt wird und der zweite in den dritten fällt und
der dritte in den vierten fällt,
etc. Wenn das Aktionspotential sich an einer Region der Membran vorbei
ausgebreitet hat, stellt sich die Zellmembran selbst in einem Prozeß zurück, der
als "Repolarisierung" bekannt ist. Bei
einer Repolarisierung werden Ionen aktiv über die Zellmembran zurückgepumpt, um
den polarisierten Zustand wieder herzustellen.
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Zusätzlich zu den Ionen, die bei
der Ausbreitung des Aktionspotentials betroffen sind, gibt es zahlreiche
andere freischwebende Ionen, die überall im Körper verteilt sind. Diese Ionen
bewegen sich unter dem Einfluß von
ausreichend starken elektrischen Feldern. Wenn sich die Aktionspotentiale
innerhalb des Herzens ausbreiten, stören die Ionen, die sich über die
Zellmembran bewegen, die elektrischen Felder innerhalb des Körpers. Diese
physiologische elektrochemische Aktivität kann über die Reaktion der freischwebenden
Ionen, die sich ansprechend auf die elektrische Feldwirkung der
Ladungen bewegen, die die Membran durchqueren, zu der Oberfläche des
Körpers
geleitet werden.
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Ende der ersten Dekade des 19. Jahrhunderts
entwickelte der niederländische
Physiologe Dr. Willem Einthoven Techniken zum Aufzeichnen dieser elektrischen
Aktivität
des Herzens, für
die er mit einem Nobelpreis ausgezeichnet wurde. Die grundlegende
Technik von Dr. Einthoven ist noch heute in Gebrauch. Dr. Einthovens
Technik ist als das Elektrokardiogramm bekannt, das zu Ehren von
Dr. Einthoven immer noch als das EKG bezeichnet wird, was von der
niederländischen
Schreibweise von Elektrokardiogramm kommt.
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Während
eines EKGs sind Elektroden an der Körperoberfläche angebracht. Die Elektroden
sind speziell behandelt, um zu ermöglichen, daß der Ladungsträger innerhalb
der Elektroden (Elektronen) mit den Ladungsträgern innerhalb des Körpers (Ionen) über einen
elektrochemischen Austausch kommuniziert. Ein Anbringen von Elektroden
an der Körperoberfläche ermöglicht es,
daß die
Spannungsänderung
innerhalb des Körpers
nach einer ausreichenden Verstärkung
des Signals aufgezeichnet wird. Ein Galvanometer innerhalb der EKG-Maschine wird als ein
Aufzeichnungsgerät
verwendet. Galvanometer zeichnen Potentialdifferenzen zwischen zwei
Elektroden auf. Das EKG ist bloß das
Aufzeichnen von Differenzen in einer Spannung zwischen zwei Elektroden
an der Körperoberfläche als
eine Funktion der Zeit und wird gewöhnlich auf einem Diagrammstreifen
aufgezeichnet. Wenn sich das Herz in Ruhe befindet, Diastole, sind
die Herzzellen polarisiert und es findet keine Ladungsbewegung statt.
Folglich zeichnen die Galvanometer des EKGs keine Auslenkung auf.
Wenn jedoch das Herz beginnt, ein Aktionspotentia1 auszubreiten,
lenkt das Galvanometer aus, da eine Elektrode, unter der eine Depolarisierung
auftrat, eine Potentialdifferenz von einer Region an dem Körper aufzeichnet,
unter der das Herz noch nicht depolarisiert hat.
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Ein vollständiger Herzzyklus ist als ein
Herzschlag bekannt. Auf einem EKG weist der Herzschlag ein kennzeichnendes
Signal auf. Anfänglich
notiert das Galvanometer eine gerundete positive Auslenkung relativ
kurzer Dauer (bekannt als die P-Welle), die angeblich durch eine
Vorhofdepolarisierung bewirkt wird. Nachfolgend dazu gibt es eine
kleine aber scharfe negative Auslenkung (bekannt als die Q-Welle).
Als nächstes
gibt es eine sehr große
und scharfe positive Auslenkung (bekannt als die R-Welle), nach der
es eine scharfe und große
negative Auslenkung (bekannt als die S-Welle) gibt. Wenn diese Wellen zusammengenommen
werden, sind dieselben als der QRS-Komplex bekannt. Der QRS-Komplex
wird angeblich durch eine ventrikuläre Depolarisierung bewirkt.
Nachfolgend zu dem QRS-Komplex ist eine gerundete positive Auslenkung
relativ langer Dauer (bekannt als die T-Welle), die angeblich durch
eine ventrikuläre
Repolarisierung bewirkt wird.
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Über
die Jahre haben Fachkräfte
des Gesundheitswesens einen Wissensfundus aufgebaut, wobei dieselben
gelernt haben, Variationen in und Daten von dem EKG mit unterschiedlichen
Krankheiten und Herzfehlern zu koordinieren. Formell ist dieser
Prozeß des
Koordinierens als "Elektrokardiographie" bekannt.
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Innerhalb der Elektrokardiographie
dienen EKG-Daten vielen Zwecken. Einer der gedienten Zwecke ist
ein Bestimmen, ob das Herz normal oder anomal schlägt; d. h.,
ob das Herz einem normalen vorhersagbaren Rhythmus folgt oder nicht,
oder anstelle dessen in eine nicht-rhythmische Bedingung verfallen
ist, die den Bedarf nach einer Behandlung angibt. Die Rhythmizität des Herzens
wird allgemein über
die Verwendung von Spannungsschwellen der Detektoren bewertet. Dieselben
sind Detektoren, die angeben, ob die Spannungsschwellen derselben überschritten
wurden. Dieselben werden verwendet, um den EKG-Signalverlauf (oder
gefilterte Versionen des EKG-Signalverlaufs, wobei ein derartiges
Filtern vorgenommen wird, um den QRS-Komplex zu verbessern) und
ob die Amplitude desselben bestimmte Schwellenspannungen einhält oder überschreitet
zu überwachen.
Die Rate, mit der die Schwellen überschritten
werden, wird verwendet, um die Rhythmizität des Herzens zu bestimmen.
Zusätzlich
können
die gleichen Detektoren verwendet werden, um die Herzrate zu bestimmen,
wenn festgelegt wurde, daß das Herz
normal schlägt.
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Ein Bestimmen, ob das Herz in einen nicht-rhythmischen
Zustand eingetreten ist, auf der Basis von EKG-Daten ist schwierig.
Die Schwierigkeit entsteht aus der Tatsache, daß ein starkes, gesundes, normalschlagendes
Herz sich auf einem EKG als ein Signalverlauf mit einer hohen Amplitude
manifestieren kann, während
sich ein schwächeres
oder kränkeres
normalschlagendes Herz auf einem EKG als ein Signalverlauf einer
geringeren Amplitude manifestieren kann. Ferner gibt es bestimmte
Bedingungen, wie beispielsweise eine Fibrillierung, bei denen sich
die Herzaktivität
auf einem EKG als ein Signalverlauf ohne QRS-Komplex und mit sehr
niedrigen Amplitudenkomponenten manifestiert.
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Die unterschiedlichen Amplituden
der verschiedenen EKG-Signalverläufe des
Herzens machen die Bestimmung der Rhythmizität insofern schwierig, als allgemein,
falls das Herz normal schlägt,
der beste zu verwendende Herzrate-Erfassungsalgorithmus einer ist, bei
dem die Betragsschwelle an dem Detektor, der das EKG überwacht, hoch
eingestellt ist, so daß der
Algorithmus lediglich den QRS-Komplex (der, wie es oben erörtert ist,
eine ventrikuläre
Zusammenziehung angibt) erfaßt
und nicht durch den betragsmäßig niedrigen
P-, T- oder U-Komplex getäuscht
wird; falls umgekehrt das Herz in eine Fibrillierung eingetreten
ist, ist der beste zu verwendende Erfassungsalgorithmus einer, bei
dem die Betragsschwelle an dem Detektor niedrig eingestellt ist,
da eine Fibrillierung sich gewöhnlich
auf einem EKG als ein Signalverlauf mit sehr niedrigen Amplitudenkomponenten
manifestiert. Angesichts der Tatsache, daß die Herzaktivität sich als
viele sehr unterschiedliche Amplitudensignalverläufe manifestieren kann, entsteht
somit das Problem bezüglich wie
der beste Spannungsschwellendetektor unter den zu überwachenden
Umständen
gewählt
und die Rhythmizität
und Rate des Herzens bestimmt werden soll.
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Der Bedarf nach einem Gerät, um die
Rhythmizität
des Herzens ausreichend zu bewerten, ist für viele Bedingungen entscheidend,
aber insbesondere bei einem Bestimmen, ob ein Defibrillierungspuls
an das Herz angelegt werden soll. "Fibrillierung" ist ein Begriff, der Mitte bis Ende
der ersten Dekade des 19. Jahrhunderts geprägt wurde, und bezieht sich
auf eine Bedingung, bei der die oben beschriebene synchrone Bewegung
des Aktionspotentials durch das Herz zu dem Punkt unsynchronisiert
wird, derart, daß jede
Muskelfaser des Herzens sich zufällig
und unabhängig
von den anderen Fasern zusammenzuziehen scheint; d. h., zu dem Punkt,
bei dem Aktionspotentiale überall
in verschiedenen Regionen des Herzens zu zufälligen und unsynchronisierten
Zeiten spontan entstehen. Da die Muskelfasern, bei denen die spontanen
Aktionspotentiale auftreten, sich zusammenziehen und da diese Zusammenziehung
auf keine Weise mit den anderen Aktionspotentialen synchronisiert
ist, ist das Ergebnis chaotisch, wobei der Nettoeffekt darin besteht,
daß kein
Blut aus dem Herzen gepumpt wird, da die unterschiedlichen Teile
des Herzmuskels nicht synchron wirken. In der Tat wird ein Herz
in einer Fibrillierung oft als einem mit Würmern gefüllten zitternden Beutel ähnelnd beschrieben,
da die asynchronen Zusammenziehungen von unterschiedlichen Muskelbändern oder
-fasern der Oberfläche
eines mit sich windenden Würmern
gefüllten
Beutels ähneln.
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"Defibrillierung" ist das Bewirken
des Endes der chaotischen und unkoordinierten Zusammenziehung des
ventrikulären
Myokardiums, die aus den spontan auftretenden Aktionspotentialen
entsteht, durch die Anlegung eines elektrischen Spannungs- und Strompulses.
Eine Defibrillierung ist erreicht, wenn die zugeführte elektrische
Energie groß genug ist,
einen größeren Abschnitt
des Herzmuskels zu depolarisieren, derart, daß praktisch der ganze Herzmuskel
simultan depolarisiert wird. Wenn dies getan ist, repolarisieren
alle Abschnitte des Herzmuskels praktisch simultan und das Herz
befindet sich in dem Ruhezustand desselben. Eine analoge Weise,
sich eine Defibrillierung vorzustellen, ist das Rücksetzen des
Herzens in den Wartezustand desselben. Wenn der Sinusnerv feuert,
breitet dann der Herzmuskel das Aktionspotential auf die korrekte
synchrone Weise aus, da die Defibrillierung alle Abschnitte des
Herzens in eine Synchronisation zurückversetzt.
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Das Kriterium bezüglich ob ein Defibrillierungspuls
angelegt wird, ist die Rhythmizität des Herzens. Falls sich ein
Herz in einem nicht-rhythmischen Zustand befindet oder in denselben
einzutreten scheint, wird oft ein Defibrillierungspuls zugeführt.
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Ein ernster Belang bei einem Verwenden
von Defibrillatoren ist die Sicherstellung, daß sich das Herz tatsächlich in
einer Fibrillierung befindet, bevor ein Puls angelegt wird, da ein
Anlegen eines Defibrillierungspulses an ein Herz, das sich nicht
in einer Fibrillierung befindet, oft eine Fibrillierung hervorruft. Somit
ist es offensichtlich, daß ein
Bedarf nach einem Gerät
besteht, das eine ausreichende Bewertung der Rhythmizität und Rate
des Herzens selbst bei Signalverläufen von variierenden Amplituden
und Signalverläufen
ohne QRS-Komplexe, z. B. Fibrillierungssignalverläufe, abgibt.
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Der Stand der Technik hat die Probleme
nicht adressiert, die aus der Tatsache entstehen, daß verschiedene
Herzbedingungen sich als EKG-Signalverläufe mit unterschiedlichen Amplituden
manifestieren. In dem Stand der Technik wird eine Anzahl von unterschiedlichen
Spannungsschwellendetektoren verwendet. Die Daten von jedem dieser
Detektoren werden während
bestimmten spezifizierten Zeitfenstern ständig überwacht. Allgemein wird der höchste Schwellenüberwacher,
der ein Übertreten
einer Schwelle während
des spezifizierten Zeitfensters registriert, verwendet, um die Rhythmizität und Rate des
Herzens zu bestimmen. Das heißt,
das bekannte Verfahren wählt
bloß einen
aus einer Anzahl von möglichen
Spannungsschwellendetektoren einzig auf der Basis aus, ob die Schwelle
des Detektors während
eines spezifizierten Zeitfensters überschritten wurde.
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Da die bekannte Lösung keinen Versuch unternimmt,
auf der Basis der qualitativen Art des erfaßten Signalverlaufs den geeigneten
Detektor zu einer Verwendung auszuwählen, sondern lediglich den
betragsmäßig größten Detektor
verwendet, dessen Schwelle überschritten
wurde, besteht eine Gefahr, daß das
bekannte Verfahren eine fehlende Rhythmizität bei einem Herzen registriert,
das normal, aber mit einer niedrigen Amplitude schlägt (wie
beispielsweise, wenn der Signalverlauf einer verringerten Amplitude
gelegentlich in die Region eines betragsmäßig höheren Detektors eindringt).
Der Stand der Technik adressiert niemals das Problem bezüglich was
zu tun ist, wenn sich jemand in dem "Graubereich" eines normalschlagenden Herzens aber
mit einer niedrigen oder variierenden Amplitude befindet, und wie
eine qualitative Bewertung der Rhythmizität des Herzens unter derartigen
Bedingungen vorgenommen werden soll.
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Die EP-A-0429025 offenbart ein System,
das bei EKG-Überwachungsgeräten gemäß dem Abschnitt
des Stands der Technik von Anspruch 1 benutzt werden soll.
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Angesichts des Vorhergehenden ist
es offensichtlich, daß ein
Bedarf nach der vorliegenden Erfindung besteht: ein System, das
aus einer Anzahl von unterschiedlichen Spannungsschwellendetektoren denjenigen
Detektor auswählen
kann, der wahrscheinlich die genausten Daten bezüglich ob das Herz normal oder
anomal schlägt
ergibt, wie es durch EKG-Signalverläufe von breit variierenden
Amplituden angegeben ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine verbesserte Herzüberwachungsausrüstung zu
schaffen, die bei einem Überwachen
von EKG-Signalverlaufsdaten von breit variierenden Amplituden benutzt
werden soll.
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Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine verbesserte Herzüberwachungsausrüstung zu
schaffen, die bei einem Überwachen
von EKG-Signalverlaufsdaten von breit variierenden Amplituden benutzt
werden soll und die Fähig keit
aufweist, aus einer Anzahl von unterschiedlichen Spannungsschwellendetektoren
denjenigen Detektor auszuwählen,
der wahrscheinlich die zuverlässigsten Daten
liefert, die bei einem Bestimmen, ob die elektrische Aktivität des Herzens
normal oder anomal ist, verwendet werden sollen.
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Es ist noch eine andere Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Herzüberwachungsausrüstung zu
schaffen, die bei einem Überwachen
von EKG-Signalverlaufsdaten von breit variierenden Amplituden benutzt
werden soll und die Fähigkeit
aufweist, aus einer Anzahl von unterschiedlichen Spannungsschwellendetektoren
denjenigen Detektor auszuwählen,
der wahrscheinlich die zuverlässigsten
Daten liefert, die bei einem Bestimmen, ob die elektrische Aktivität des Herzens
normal oder anomal ist, verwendet werden sollen, wobei die Auswahl
anhand der Regelmäßigkeit
und Auftretensfrequenz vorgenommen wird, mit der die Schwellen der einzelnen
Detektoren eingehalten oder überschritten werden.
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Die vorhergehenden Aufgaben werden
gelöst,
wie es nun beschrieben ist. Es ist ein System zur Verwendung bei
einem EKG-System zum Auswählen desjenigen
Detektors aus einer Anzahl von unterschiedlichen Spannungsschwellendetektoren
bereitgestellt, der wahrscheinlich die zuverlässigsten Daten liefert, die
bei einem Bestimmen, ob die elektrische Aktivität des Herzens normal oder anomal
ist, verwendet werden sollen. Das System arbeitet durch zuerst ein
Spezifizieren eines speziellen Zeitfensters, während dem die Ausgänge der
Anzahl von unterschiedlichen Spannungsschwellendetektoren beobachtet
werden sollen. Anhand der Beobachtung werden unterschiedliche Detektoren
als entweder aktiv oder inaktiv spezifiziert. Bei denjenigen Detektoren, die
als aktiv spezifiziert sind, werden die Zeiten, zu denen die Schwellen
derselben während
dem spezifizierten Zeitfenster übertreten
wurden, aufgezeichnet und anhand dieser aufgezeichneten Zeiten wird die
zeitliche Regelmäßigkeit
(d. h. eine Bewertung bezüglich
wie die Zeiten, zu denen die Schwelle überschritten wurde, um ein
mittleres Auf trittszeitintervallverhalten verteilt sind; d. h.,
eine Bewertung bezüglich
wie vorhersagbar diejenige Zeit war, zu der die Schwelle eines speziellen
Detektors übertreten wurde)
eines Schwellenübertritts
für jeden
Detektor berechnet. Der Detektor mit sowohl der höchsten Auftrittsregelmäßigkeit
und der betragsmäßig größten Schwelle
wird dann als der eine ausgewählt,
der wahrscheinlich die genausten Daten liefert, wenn nicht andere
betragsmäßig geringere
Detektoren die gleiche Regelmäßigkeit
aufweisen (d. h., innerhalb eines gewissen benutzerspezifizierten
Toleranzbereichs) wie derselbe mit dem höchsten Betrag. Falls in diesem
Fall andere betragsmäßig geringere
Detektoren Auftrittszeitraten aufweisen (was ein zu der zeitlichen
Regelmäßigkeit
unterschiedliches Maß ist),
die das doppelte oder mehr der Auftrittszeitraten des betragsmäßig höchsten Detektors
mit der höchsten
zeitlichen Regelmäßigkeit
betragen, dann kann zumindest einer von derartigen betragsmäßig geringeren
Detektoren als wahrscheinlich gewählt werden, um die genausten
Daten zu liefern.
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Das Obige sowie zusätzliche
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
in der folgenden detaillierten schriftlichen Beschreibung offensichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die neuartigen Merkmale, die als
charakteristisch für
die Erfindung angesehen werden, sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
Die Erfindung selbst jedoch, sowie eine bevorzugte Verwendungsart,
weitere Aufgaben und Vorteile derselben werden am besten durch Bezugnahme
auf die folgende detaillierte Beschreibung eines darstellenden Ausführungsbeispiels
verstanden, wenn dieselbe in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen
gelesen wird, in denen:
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1 zwei
unterschiedliche Signalverläufe zusammen
mit zwei unterschiedlichen Spannungsschwellen zeigt und verwendet
wird, um das Gesamtkonzept einer zeitlichen Regelmäßigkeit
darzustellen;
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2 ein
logisches Flußdiagramm
auf hoher Ebene eines darstellenden Ausführungsbeispiels des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung ist; und
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3 eine
schematische Ansicht auf hoher Ebene eines Systems zum Implementieren
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Die vorliegende Erfindung stellt
ein System zum Auswählen
desjenigen Detektors aus einer Anzahl von unterschiedlichen Spannungsschwellendetektoren
bereit, der wahrscheinlich die zuverlässigsten Daten liefert, die
bei einem Bestimmen, ob die elektrische Aktivität des Herzens normal oder anomal ist,
verwendet werden sollen. Das System soll in Verbindung mit EKG-Überwachungsgeräten verwendet werden,
die EKG-Signalverläufe erzeugen,
die den unterschiedlichen Spannungsschwellendetektoren zugeführt werden.
Das System arbeitet durch zuerst ein Spezifizieren eines speziellen
Zeitfensters, während
dem die Ausgänge
der Schwellendetektoren beobachtet werden sollen. Anhand der Beobachtung werden
unterschiedliche Detektoren als entweder aktiv oder inaktiv spezifiziert.
Und bei denjenigen Detektoren, die als aktiv spezifiziert sind,
werden die Zeiten aufgezeichnet, zu denen die Schwellen derselben
während
des spezifizierten Zeitfensters eingehalten oder überschritten
wurden.
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Anhand dieser aufgezeichneten Zeiten
wird die zeitliche Regelmäßigkeit
(d. h. eine Bewertung bezüglich
wie die Zeiten, zu denen die Schwelle überschritten wurde, um ein
mittleres Auftrittszeitintervallverhalten verteilt sind; d. h.,
eine Bewertung bezüglich
wie vorhersagbar diejenige Zeit war, zu der die Schwelle eines speziellen
Detektors übertreten wurde)
eines Schwellenübertritts
für jeden
Detektor berechnet. Der Detektor mit sowohl der höchsten Auftrittsregelmäßigkeit
und der betragsmäßig größten Schwelle
wird dann als der eine ausgewählt,
der wahrscheinlich die genausten Daten liefert, wenn nicht andere
betragsmäßig geringere
Detektoren die gleiche Regelmäßigkeit
aufweisen (d. h., innerhalb eines gewissen benutzerspezifizierten
Toleranzbereichs) wie derselbe mit dem höchsten Betrag. Falls in diesem
Fall andere betragsmäßig geringere
Detektoren Auftrittszeitraten aufweisen (was ein zu der zeitlichen
Regelmäßigkeit
unterschiedliches Maß ist),
die das doppelte oder mehr der Auftrittszeitraten des betragsmäßig höchsten Detektors
mit der höchsten
zeitlichen Regelmäßigkeit
betragen, dann kann zumindest einer von derartigen betragsmäßig geringeren
Detektoren als wahrscheinlich gewählt werden, um die genausten
Daten zu liefern; andernfalls wird der betragsmäßig höchste Detektor mit der höchsten Regelmäßigkeit
gewählt.
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Wie es dargelegt ist, verwendet die
vorliegende Erfindung sowohl (1) die zeitliche Regelmäßigkeit
des Signals, das die Schwelle eines speziellen Detektors übertritt,
und (2) die Auftrittszeitrate des Signals, das die Schwelle eines
speziellen Detektors übertritt.
Beide dieser Maße
betreffen explizit die Schwellenübertrittszeit.
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Die Auftrittszeitrate des Signals,
das die Schwelle eines speziellen Detektors übertritt, ist relativ einfach
zu verstehen und kann als die Gesamtanzahl von Instanzen, die das
Signal die Schwelle während
einem gewissen spezifizierten Zeitfenster übertritt, geteilt durch die
Dauer des spezifizierten Zeitfensters, angesehen werden.
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Die zeitliche Regelmäßigkeit
ist etwas schwerer zu verstehen. Die zeitliche Regelmäßigkeit basiert
auf statistischen Konzepten und bezieht sich auf die "Streuung" von Daten um ein
gewisses Maß einer
mittleren Tendenz (z. B. der Mittel- oder Medianwert des Auftrittszeitintervalls
der Daten) hinsichtlich des Zeitintervalls zwischen Auftretensfällen eines Schwellenübertretens.
Es ist verlockend, sich die zeitliche Regelmäßigkeit als analog zu einer
Periodizität
vorzustellen, aber etwas derartiges sollte nicht getan werden. Der
Grund, warum dies nicht getan werden sollte, besteht darin, daß zwei unterschiedliche
Signalverläufe
sehr unterschiedliche Zeitperioden und doch das gleiche oder ähnliche
Maß einer zeitlichen
Regelmäßigkeit
aufweisen könnten.
Dies ist so, weil eine zeitliche Regelmäßigkeit auf dem Konzept einer
Variation um eine mittlere Tendenz des Auftrittsintervalls aufgebaut
ist.
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Nachdem die Zeiten eines Schwellenübertretens
für spezielle
Spannungsschwellendetektoren gesammelt wurden, kann das Maß einer
mittleren Tendenz für
die unterschiedlichen Detektoren für einen speziellen Detektor
berechnet werden. Die Analyse beginnt mit der Berechnung einer einzigen
Zahl, die alle Daten für
einen spezifischen Detektor zusammenfaßt oder darstellt. Da gesammelte
Daten oft ein Bündelpunkt
(Clusterpunkt) oder einen mittleren Punkt zeigen, wird diese Zahl
ein Maß einer
mittleren Tendenz genannt. Das am häufigsten verwendete Maß ist der
einfache arithmetische Durchschnitt, der die Summe aller Zeitintervalle
zwischen Schwellenübertritten
geteilt durch die gesamte Anzahl von Schwellenübertritten während des
spezifizierten Zeitfensters ist; da es viel mehr Maße einer
mittleren Tendenz gibt, die logisch als der Durchschnitt vorstellbar sind,
wird auf diesen einfachen arithmetischen Durchschnitt durch einen
speziellen Namen, "der
Mittelwert", Bezug
genommen.
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Zusätzlich zu dem Mittelwert ist
der Medianwert ein anderes häufig
verwendetes Maß einer
mittleren Tendenz. Der Medianwert ist mehr ein Zählkonzept als ein Mittelwertbildungskonzept,
was verwirrend sein kann, da sowohl derselbe als auch der Mittelwert
oft unter der Rubrik von "Maßen einer
mittleren Tendenz" zusammengefaßt werden;
d. h., um den Medianwert zu erhalten, ermittelt man überhaupt nicht
die Werte der gesammelten Daten – anstelle dessen arbeitet
man mit dem gesamten Zählwert
der Anzahl von aufgezeichneten Intervallen. Um das Konzept des Medianwerts
zu verstehen, stelle man sich vor, daß die aufgezeichneten Zeitintervalle
alle entlang einer Zahlenlinie angeordnet sein könnten, von dem kleinsten Wert
des aufgezeichneten Intervalls zu dem größten Wert des aufgezeichneten
Intervalls. Falls die Gesamtanzahl von aufgezeichneten Zeitintervallen
ungerade war (z. B. falls man drei Intervalle aufzeichnete, eines
einer Dauer von 3 Sekunden, eines einer Dauer von 6 Sekunden und
ein anderes einer Dauer von 2 Sekunden), dann wäre der Medianwert der Punkt,
um den die Gesamtanzahl von Punkten auf beiden Seiten dieses Punkts
gleich wäre
(z. B. das Intervall einer Dauer von 3 Sekunden bei dem vorhergehenden
Beispiel). Falls jedoch die Gesamtanzahl von aufgezeichneten Zeitintervallen gerade
wäre (z.
B. falls man vier Intervalle aufzeichnen würde, eines einer Dauer von
3 Sekunden, eines einer Dauer von 6 Sekunden, eines einer Dauer
von 20 Sekunden und ein anderes einer Dauer von 2 Sekunden), kann
man sehen, daß es
keinen klaren Mittelwert geben würde,
falls die vier Abtastwerte auf einer Zahlenlinie ausgelegt würden, so
daß das,
was gemacht wird, darin besteht, den arithmetischen Durchschnitt
der zwei mittleren Werte (z. B. 3 Sekunden plus 6 Sekunden zu addieren
und durch zwei zu teilen) zu nehmen und das Ergebnis den Mittelwert zu
nennen und denselben als eine Art von "mittleren Punkt" zu behandeln, um den es eine gleiche
Anzahl von Punkten gibt (z. B. es gibt einen Punkt an beiden Seiten
des "mittleren Punkts", der durch den Durchschnitt
der zwei mittelsten Werte gebildete ist).
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Wie es erörtert ist, betrifft das Konzept
einer zeitlichen Regelmäßigkeit
Maße einer
Variation um das Maß einer
mittleren Tendenz. Die Veränderlichkeit
der Verteilung bezieht sich darauf, ob die Messungen dicht um den
Mittelwert geclustert oder breit um denselben herum gestreut sind.
Ein Maß dieser Veränderlichkeit
könnte
die Differenz zwischen zwei Perzentilen sein, sagen wir das 25.
und das 75. Per zentil. Bei diesem Maß wird zuerst der zulässige Bereich
von Werten von Zeitintervallen spezifiziert. Als nächstes werden
die aufgezeichneten Zeitintervalle relativ zu jedem zulässigen Wert
untersucht und der Gesamtprozentsatz von aufgezeichneten Zeitperioden
unter diesem Wert wird berechnet. Der Ausdruck Perzentil bedeutet,
daß die
Prozente der Messungen geringer als oder gleich demselben sind;
das 25. und das 75. Perzentil werden insbesondere das untere bzw.
das obere Quartil genannt.
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Ein häufiger verwendetes Maß einer
Abweichung ist die Standardabweichung. Die Standardabweichung ist
ein Maß einer
Veränderlichkeit,
das ziemlich willkürlich
definiert wurde, um, bei Daten mit dem Mittelwert x, die Quadratwurzel
des Mittelwerts der Quadrate der Abweichungen zu sein; dieselbe
ist gewöhnlich
durch den griechischen Buchstaben Sigma (σ) benannt. Das Quadrat, σ2,
der Standardabweichung wird die Varianz genannt. Falls die Standardabweichung
klein ist, sind die Messungen eng um den Mittelwert geclustert;
falls dieselbe groß ist, sind
dieselben weit verstreut. Die Standardabweichung ist ein Maß, das einen
guten Eindruck dafür vermittelt,
wie verstreut die Daten sind, und ist daher ein gutes Maß einer
Variation von der mittleren Tendenz. Es gibt viele andere Maße einer
Variation um die mittlere Tendenz, wie beispielsweise eine Varianz,
einen Bereich, einen getrimmten Bereich, eine mittlere absolute
Abweichung, etc.
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Somit umfassen der Begriff und das
Konzept einer zeitlichen Regelmäßigkeit,
wie dieselbe in dieser Beschreibung verwendet wird, sowohl die Konzepte
einer mittleren Tendenz als auch einer Variation um die mittlere
Tendenz. Genau gesagt ist nun ersichtlich, daß die zeitliche Regelmäßigkeit
sich darauf bezieht, wie statistisch wahrscheinlich es ist, daß die Schwelle
eines Detektors nach oder vor einer speziellen mittleren Tendenz
für das
gemessene Zeitintervall übertreten
wird.
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Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel der
Erfindung, das unten erörtert
wird, lediglich die Verwendung eines Teilsatzes der Maße einer
mittleren Tendenz und Variationen von derselben adressiert, erkennt
ein Fachmann auf dem Gebiet, daß ein jegliches
Maß einer
mittleren Tendenz und einer Variation von derselben zu einer guten
Wirkung bei der offenbarten Erfindung verwendet werden kann.
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Wie es oben angemerkt ist, kann die
zeitliche Regelmäßigkeit
für zwei
Signalverläufe
von sehr unterschiedlichen Auftrittszeiten identisch sein. Da es schwierig
ist, mit Abstraktionen bei der Abwesenheit von Spezifika umzugehen,
ist das folgende Beispiel gegeben.
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Unter jetziger Bezugnahme auf die
Figuren und insbesondere unter jetziger Bezugnahme auf 1 sind zwei sinusförmige Signalverläufe gezeigt. Diese
Signalverläufe
sind präsentiert,
um die Differenz zwischen einer zeitlichen Regelmäßigkeit
und einer Auftrittszeitrate darzustellen, doch der Gedanke ist bei
EKG-Signalverläufen
der gleiche, die eine ziemlich unterschiedliche Morphologie aufweisen
als Sinuswellen. 1 stellt
eine erste Sinuswelle 60 mit einer Periode von 6 Sekunden
dar. 1 zeigt ferner eine
zweite Sinuswelle 62 mit einer Periode von 8 Sekunden.
Ferner ist eine Spannungsschwelle 64 von einem Volt gezeigt,
die für
die erste Sinuswelle 60 gewählt wurde. Ferner ist eine
Spannungsschwelle 66 von 2 Volt dargestellt, die für die zweite
Sinuswelle 62 gewählt
wurde.
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Unter willkürlicher Auswahl eines Zeitfensters
von 30 Sekunden kann nun dargestellt werden, daß diese Sinuswellen mit unterschiedlichen
Perioden unterschiedliche Auftrittszeitraten liefern und beide Wellen
doch die gleiche zeitliche Regelmäßigkeit aufweisen. Die erste
Sinuswelle 60 übertrat
die Schwelle von 1 Volt bei 1,5, 7,5, 13,5, 19,5 und 25,5 Sekunden
innerhalb des Fensters von 30 Sekunden. Die zweite Sinuswelle 62 übertrat
die Schwelle von 2 Volt bei 2, 10, 18 und 26 Sekunden. Die Auftrittszeitrate
für die
erste Sinuswelle 60 beträgt 5 Übertritte/30 Sekunden, oder
0,17 Übertritte/Sekunde.
Die Auftrittszeitrate für
die zweite Sinuswelle 62 beträgt 4 Übertritte/30 Sekunden, oder
0,13 Übertritte/Sekunde.
Diese zwei Auftrittszeitraten sind radikal unterschiedlich.
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Um die zeitliche Regelmäßigkeit
zu berechnen, wird einer Darstellung halber der Mittelwert als das
Maß einer
mittleren Tendenz verwendet. Die Gleichung für den Mittelwert ist die Summe
eines Werts der auftretenden Intervalle geteilt durch die Anzahl
von Abtastwerten (Anzahl von aufgezeichneten Intervallen), n, ausgedrückt in Symbolen
als:
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Die erste Sinuswelle 60 übertrat
die Schwelle 64 von 1 Volt bei 1,5, 7,5, 13,5, 19,5 und
25,5 Sekunden innerhalb des Fensters von 30 Sekunden; dies liefert
die folgenden Zeitintervalle von 6 Sekunden (7,5–1,5), 6 Sekunden (13,5– 7,5),
6 Sekunden (19,5–13,5)
und 6 Sekunden (25,5– 19,5).
Die zweite Sinuswelle 62 übertrat die Schwelle 66 von
2 Volt bei 2, 10, 18 und 26 Sekunden; dies liefert die folgenden Zeitintervalle
von 8 Sekunden (10–2),
8 Sekunden (18–10)
und 8 Sekunden (26–18).
Unter Verwendung der Gleichung für
den Mittelwert mit den aus der ersten Sinuswelle 60 genommenen
Messungen ist zu erkennen, daß das
mittlere Auftrittszeitintervall eines Schwellenübertretens 6 Sekunden beträgt (die
Summe der Zeitintervalle zwischen aufgezeichneten Zeiten eines Schwellenübertretens
geteilt durch 4, der Gesamtanzahl von Intervallen). Unter Verwendung der
Gleichung für
den Mittelwert mit den von der zweiten Sinuswelle 62 genommenen
Messungen ist zu erkennen, daß der
Mittelwert 8 Sekunden beträgt (die
Summe der Zeitintervalle zwischen aufgezeichneten Zeiten eines Schwellenübertretens
geteilt durch 3, der Gesamtanzahl von Intervallen). Die Standardabweichung
der von der ersten Sinuswelle
60 genommenen Summen ist
0 unter Verwendung der oben gegebenen Formel für eine Standardabweichung;
ebenso ist die Standardabweichung der von der zweiten Sinuswelle 62 genommenen
Messungen 0.
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Von dem Standpunkt dieser Beschreibung weisen
die zwei Signalverläufe 60, 62 identische Maße einer
zeitlichen Regelmäßigkeit
auf, obwohl die zwei Signalverläufe 60, 62 stark
unterschiedliche Perioden und Auftrittszeitraten eines Schwellenübertretens
aufweisen. Somit ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ersichtlich:
Dieselbe ermöglicht
die ordnungsgemäße Auswahl
eines Spannungsschwellendetektors basierend auf der Bewertung der
relativen Rhythmizität,
mit der die Schwellen von unterschiedlichen Spannungsschwellendetektoren übertreten
werden, eine Bewertung, die auf eine visuelle oder Auftrittszeitrate-Prüfung eventuell überhaupt nicht
offensichtlich ist.
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Nun wird auf 2 Bezug genommen, die ein logisches Flußdiagramm
auf hoher Ebene eines darstellenden Ausführungsbeispiels des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung ist.
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Schritt 40 zeigt den Anfang
des Prozesses. Schritt 42 zeigt den Verfahrensschritt,
bei dem die Dauer eines Zeitfensters spezifiziert wird. Schritt 84 zeigt
die Bestimmung des Maximums und des Minimums eines EKG-Signalverlaufssignals,
das während
dem in Schritt 42 spezifizierten Zeitfenster auftritt.
Schritt 86 zeigt die Berechnung der Spannungsschwellenpegel
für jeden
der "Spannungsschwellendetektoren"; das heißt die berechneten
Spannungsschwellenpegel werden in der Erfindung behandelt, als ob
dieselben tatsächlich "Spannungsschwellendetektoren" wären. diese
berechneten Schwellen sind ein fester Prozentsatz des maximalen
und des minimalen Signalpegels, die in Schritt 84 bestimmt werden,
und gleichen bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel neunzig (90),
siebzig (70), fünfzig
(50), dreißig
(30) und zehn (10) Prozent des maximalen und des minimalen Schwellenpegels.
Es gibt auch einen festen positiven und einen negativen Schwellenpegel
(genannt Grundschwellen), die als der absolute Minimalschwellenpegel
dienen können,
der für
einen jeglichen Signalverlauf verwendet werden kann. Falls die Amplitude
des EKG-Signalverlaufssignals, wie
es durch Schritt 84 bestimmt ist, niedriger als ein bestimmter
voreingestellter Pegel ist, dann werden die vorhergehenden Grundwerte
geeignet verringert. Zum Beispiel könnten die Grundschwellen durch
ein Teilen derselben durch 2, 3, 4, etc. eingestellt werden.
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Als nächstes stellt ein Verfahrensschritt 44 die
Identifizierung der Anzahl von Spannungsschwellendetektoren 14 dar,
die während
dem in Verfahrensschritt 42 spezifizierten Zeitfenster
für aktiv
erachtet werden. Ein Spannungsschwellendetektor 14 wird
für aktiv
erachtet, (1) falls die Spannungsschwelle desselben größer als
eine vorbestimmte minimale Spannung ist (wobei eine derartige vorbestimmte
minimale Spannungsschwelle die vorhergehend erörterte Grundschwelle ist);
(2) falls derselbe mehr als eine vorbestimmte minimale Anzahl von
Schwellenübertritten
(z. B. 3) innerhalb des in Schritt 42 spezifizierten Zeitfensters
aufwies; und (3) falls die Schwellenübertritte desselben einen großen vorbestimmten Prozentsatz
(z. B. 50%) des in Schritt 42 spezifizierten Zeitfensters überspannten.
Als eine Kurznotation wird das Überschreiten
der Spannungsschwelle eines spezifischen Spannungsschwellendetektors 14 als
das "Übertreten" des Spannungsschwellendetektors 14 bezeichnet.
Ferner umschließen
alle unterschiedlichen Verbformen des Verbs "übertreten" ferner innerhalb
desselben das Konzept eines Überschreitens
der Spannungsschwelle für
einen jeglichen speziellen Spannungsschwellendetektor 14.
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Ein Verfahrensschritt 46 zeigt
das Aufzeichnen von Zeiten, zu denen die Spannungsschwelle bei jedem
einzelnen Spannungsschwellendetektor 14 eingehalten oder überschritten wurde,
der in Verfahrensschritt 44 für aktiv erachtet wurde. Das
heißt,
bei jedem einzelnen Spannungsschwellendetektor 14, der
für aktiv
erachtet wird, sind die Zeiten aufgezeichnet, zu denen die Schwellen
dieser aktiven Spannungsschwellendetektoren 14 übertreten
werden.
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Ein Verfahrensschritt 48 zeigt
die Bewertung der zeitlichen Regelmäßigkeit bezüglich wie oft die Schwellen
der aktiven Spannungsschwellendetektoren 14 übertreten
wurden. Um die zeitliche Regelmäßigkeit
des Übertretens
der Schwellen der aktiven Spannungsschwellendetektoren 14 ausreichend
zu bewerten, wird eine Operation, wie beispielsweise dieselbe, die
mit Bezug auf 1 erörtert ist,
oder analog zu derselben ist, vorgenommen. Um die zeitliche Regelmäßigkeit
eines spezifischen Spannungsschwellendetektors 14 zu bewerten,
werden zuerst die Zeitintervalle zwischen einem Schwellenübertreten
für diesen
speziellen basierend auf den aufgezeichneten Zeiten berechnet, die
in dem Verfahrensschritt 46 erörtert sind. Wenn das Intervall
zwischen Schwellenübertritten
für diesen
spezifischen Spannungsschwellendetektor 14 berechnet wurden,
wird das Maß einer
mittleren Tendenz für
die Auftrittsintervalle berechnet. Als nächstes wird die Variation der berechneten
Intervalle einer Verteilung um das Maß einer mittleren Tendenz berechnet.
Die resultierende Zahl dient dann als ein Maß einer zeitlichen Regelmäßigkeit.
Dieser Prozeß eines
Zugreifens auf eine zeitliche Regelmäßigkeit wird für jeden
Spannungsschwellendetektor 14 vorgenommen, der in dem Verfahrensschritt 44 für aktiv
erachtet wurde.
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Ein Verfahrensschritt 50 zeigt
das Berechnen der Auftrittszeitraten eines Schwellenübertretens.
Dieser Verfahrensschritt wird für
alle Spannungsschwellendetektoren 14 vorgenommen, die in dem
Verfahrensschritt 44 für
aktiv erachtet wurden. Um die Auftrittszeitrate für einen
jeglichen spezifischen aktiven Spannungsschwellendetektor 14 zu berechnen,
könnte
man die Gesamtanzahl von Schwellenübertritten durch die Zeitdauer
des in dem Verfahrensschritt 42 spezifizierten Zeitfensters
dividieren. Bei der aktuellen Implementierung wird ein getrimmter
Mittelwert der Intervalle berechnet und dann wird die Rate aus demselben
berechnet. Der getrimmte Mittelwert wird durch ein Ordnen eines Satzes
von Zahlen von der kleinsten zu der größten, ein Wegtrimmen eines
bestimmten Prozentsatzes der Zahlen an beiden Enden der Verteilung
und dann ein Berechnen des Mittelwerts unter Verwendung der verbleidenden
ungetrimmten Zahlen berechnet. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
jedoch kann die Auftrittszeitrate unter Verwendung eines jeglichen Maßes einer
mittleren Tendenz (z. B. Mittelwert, Medianwert, getrimmter Mittelwert,
etc.) der Intervalle zwischen Schwellenübertritten berechnet werden.
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Somit kann die Rate in Schlägen pro
Minute (bpm = beats per minute) wie folgt berechnet werden:
wobei x das Maß einer
mittleren Tendenz der Intervalle zwischen Schwellenübertritten
ist.
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Und wobei ein derartiges Maß einer
mittleren Tendenz z. B. der Mittelwert, der Medianwert, der getrimmte
Mittelwert, etc. sein könnte.
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Ein Verfahrensschritt 52 stellt
die Bildung eines Teilsatzes von Spannungsschwellendetektoren 14 mit
einer hohen zeitlichen Regelmäßigkeit
aus dem Satz von Spannungsschwellendetektoren 14 dar, die
in dem Verfahrensschritt 44 für aktiv erachtet wurden. Das
heißt,
innerhalb dieses Verfahrensschritts werden lediglich diejenigen
in dem Verfahrensschritt 44 als aktiv erachteten Spannungsschwellendetektoren 14 innerhalb
des Teilsatzes gehalten, die als eine hohe zeitliche Regelmäßigkeit aufweisend
bewertet sind.
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Ein Verfahrensschritt 54 zeigt
die Auswahl einer Anzahl von aktiven Spannungsschwellendetektoren 14 auf
dem in dem Verfahrenschritt 52 gebildeten Teilsatz. Die
ausgewählten
Spannungsschwellendetektoren 14 sind derjenige Spannungsschwellendetektor 14 mit
der höchsten
bewerteten zeitlichen Regelmäßigkeit
zusammen mit denjenigen betragsmäßig geringeren
Spannungsschwellendetektoren 14 mit einer bewerteten zeitlichen
Regelmäßigkeit,
die im wesentlichen äquivalent
(d. h. innerhalb eines gewissen benutzerspezifizierten Toleranzbereichs)
zu derselben des Spannungsschwellendetektors 14 mit der
höchsten
bewerteten zeitlichen Regelmäßigkeit ist.
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Ein Verfahrensschritt 56 zeigt
einen Entscheidungspunkt. Bei diesem Entscheidungspunkt werden die
Auftrittszeitraten der betragsmäßig geringeren
Spannungsschwellendetektoren 14, die in dem Verfahrensschritt 54 ausgewählt werden,
mit der Auftrittszeitrate des Spannungsschwellendetektors 14 mit
der höchsten
bewerteten zeitlichen Regelmäßigkeit
verglichen, der in dem Verfahrensschritt 54 ausgewählt wird.
Falls herausgefunden wird, daß die Auftrittszeitraten
der betragsmäßig geringeren
Spannungsschwellendetektoren 14, die in dem Verfahrensschritt 54 ausgewählt werden,
das zweifache oder mehr der Auftrittszeitrate des Spannungsschwellendetektors 14 mit
der höchsten
bewerteten zeitlichen Regelmäßigkeit
betragen, dann wird zumindest einer von derartigen betragsmäßig geringeren
Spannungsschwellendetektoren 14, die in dem Verfahrensschritt 54 ausgewählt werden,
als wahrscheinlich ernannt, um die genausten Daten zu liefern, die
bei einem Bestimmen, ob die elektrische Aktivität des Herzens normal oder anomal
ist oder nicht, verwendet werden sollen, wie es in einem Verfahrensschritt 80 gezeigt
ist. Ferner ist in einem Verfahrensschritt 58 gezeigt,
daß, falls
die Auftrittszeitraten der betragsmäßig geringeren Spannungsschwellendetektoren 14,
die in dem Verfahrensschritt 54 ausgewählt werden, nicht das zweifache
oder mehr des Spannungsschwellendetektors 14 mit der höchsten bewerteten
zeitlichen Regelmäßigkeit,
der in dem Verfahrensschritt 54 ausgewählt wird, betragen, dann der
Spannungsschwellendetektor 14 mit der höchsten bewerteten zeitlichen
Regelmäßigkeit,
der in dem Verfahrensschritt 54 ausgewählt wird, als derjenige Spannungsschwellendetektor 14 ernannt
wird, der wahrscheinlich die genausten Daten liefert, die bei einem
Bestimmen, ob die elektrische Aktivität des Herzens normal oder anomal
ist, verwendet werden sollen. Ein Verfahrensschritt 82 zeigt
das Stoppen oder das Ende des Prozesses.
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Unter jetziger Bezugnahme auf 3 ist eine schematische
Ansicht auf hoher Ebene eines Systems zum Implementieren der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das in 3 gezeigte System ein Codemaster
100 Defibrillator mit der Schock-Beratungsoption (Shock Advisory
Option), hergestellt durch die Hewlett Packard Company. Alternativ
könnte
das in 3 gezeigte System
auch ein Codemaster XL oder XL+ Defibrillator mit der Schock-Beratungsoption
sein, ebenfalls hergestellt durch die Hewlett Packard Company. Es
wurde ein anderes alternatives Ausführungsbeispiel betrachtet,
wobei das in 3 gezeigte
System ein Kardiograph, ein Holter-Monitor oder ein anderes medizinisches
Gerät ist.
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Die Komponenten der Erfindung sind
zu einer Klarheit eines Verstehens als diskrete Blöcke gezeigt,
aber es ist klar, daß jeder
diskrete Block entweder als Hardware oder Software oder eine Mischung der
zwei implementiert sein kann. Zum Beispiel sind die Spannungsschwellendetektoren 14 zu
einer Klarheit eines Verstehens als diskrete Blöcke gezeigt, aber bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
können
dieselben bloß berechnete
Spannungspegel sein, die für
zu derartigen diskreten Spannungsschwellendetektoren 14 äquivalent
erachtet werden, wie es in dem Verfahrensschritt 66 getan
wird. Ebenso sind die Spannungsschwellendetektor-Aufzeichnungsgeräte 26 zu einer Klarheit
eines Verstehens als diskrete Blöcke
gezeigt, aber bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel können dieselben
durch ein Verfolgen bezüglich
wann die berechneten Spannungspegel überschritten werden implementiert
sein, die als zu den Spannungsschwellendetektoren 14 äquivalent
erachtet werden, wie es in dem Verfahrensschritt 66 getan
wird. Das gleiche ist für
die verbleibenden in 3 dargestellten
Komponenten zu sagen.
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In 3 ist
ein Körper 33 gezeigt,
an dem eine Anzahl von elektrokardiographischen Elektroden 34 angebracht
wurden. Die elektrokardiographischen Elektroden sind als über leitende
Drähte 36 eine
Verbindung mit einer EKG-Maschine 10 herstellend dargestellt.
Die EKG-Maschine 10 erzeugt eine EKG-Signalverlaufsdarstellung 12 eines
Herzens. Dieser EKG-Signalverlauf 12 wird einer Anzahl
von unterschiedlichen Spannungsschwellendetektoren 14 zugeführt, von
denen jeder eine unterschiedliche Spannungsschwelle aufweist. Die
Spannungsschwellendetektor-Aufzeichnungsgeräte 26 zeichnen die
Zeiten auf, zu denen die Spannungsschwellen für die zugeordneten Spannungsschwellendetektoren 14 derselben übertreten
werden (d. h. eingehalten oder überschritten).
Die Spannungsschwellendetektor-Aufzeichnungsgeräte 26 zeichnen diese
Zeiten während
einem bestimmten spezifizierten Zeitfenster auf. Ein Zeitgebungsgerät bzw. Zeitsteuerungsgerät 16 versorgt
die Spannungsschwellendetektor-Aufzeichnungsgeräte 26 mit
den geeigneten Informationen bezüglich
wann das Zeitfenster zu öffnen
ist und wann das Zeitfenster zu schließen ist. Auf das Schließen eines
spezifizierten Zeitfensters hin geben die Spannungsschwellendetektor-Aufzeichnungsgeräte 26 die
aufgezeichneten Zeiten aus, zu denen die jeweiligen Spannungsschwellen
derselben übertreten
wurden. Jedes Spannungsschwellendetektor-Aufzeichnungsgerät 26 gibt
die aufgezeichneten Zeiten desselben sowohl zu einem Zeitliche-Regelmäßigkeit-Gerät 18 als
auch einem Auftrittszeitrate-Gerät 20 aus.
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Das Zeitliche-Regelmäßigkeit-Gerät 18 berechnet
zuerst die Intervalle zwischen jedem aufeinanderfolgenden Schwellenübertreten
für den
Spannungsschwellendetektor 14, der dem Spannungsschwellendetektor-Aufzeichnungsgerät 26 zugeordnet ist,
von dem das Zeitliche-Regelmäßigkeit-Gerät 18 die
Informationen empfing. Wenn das Zeitliche-Regelmäßigkeit-Gerät 18 die
Intervalle zwischen Übertritten
berechnet hat, dann bewertet dasselbe ein Maß einer mittleren Tendenz der
berechneten Auftrittsintervalle. Nachfolgend dazu berechnet das Zeitliche-Regelmäßigkeit-Gerät 18 die
Variation oder Streuung der berechneten Intervalle um das Maß einer
mittleren Tendenz.
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Gleichzeitig mit den Aktivitäten des
Zeitliche-Regelmäßigkeit-Geräts 18 berechnet
das Auftrittszeitrate-Gerät 20 die
Auftrittszeitrate von Schwellenübertritten
für denjenigen
Spannungsschwellendetektor 14, der dem Spannungsschwellendetektor-Aufzeichnungsgerät 26 zugeordnet
ist, von dem dasselbe die Informationen desselben empfing. Die Auftrittszeitrate
wird auf die gleiche Weise berechnet, wie es in dem Verfahrensschritt 50 von 2 beschrieben ist. Wie aus 3 zu ersehen ist, weist
jedes einzelne Spannungsschwellendetektor-Aufzeichnungsgerät 26 ein
Zeitliche-Regelmäßigkeit-Gerät 18 und
ein Auftrittszeitrate-Gerät 20 demselben
zugeordnet auf. Was dies bedeutet, ist, daß die zeitliche Regelmäßigkeit
und die Auftrittszeitrate für
jeden einzelnen Spannungsschwellendetektor bewertet werden.
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Wenn die zeitlichen Regelmäßigkeiten
und die Auftrittszeitraten für
jeden Spannungsschwellendetektor berechnet wurden, werden diese
Informationen dem Zeitliche-Regelmäßigkeit-Bewertungsgerät 22 zugeführt. Das
Zeitliche-Regelmäßigkeit-Bewertungsgerät 22 nimmt
nur Daten als gültig
an, die denjenigen Spannungsschwellendetektoren 14 entsprechen,
die durch einen Aktivitätsdetektor 32 als
aktiv ernannt werden. Der Aktivitätsdetektor 32 ernennt diejenigen
Spannungsschwellendetektoren 14 (1) mit Spannungsschwellen,
die größer als
eine vorbestimmte minimale Spannungsschwelle sind (wobei eine derartige
vorbestimmte minimale Spannungsschwelle die vorhergehende erörterte Grundschwelle ist);
(2) mit mehr als einer vorbestimmten minimalen Anzahl von Schwellenübertritten
(z. B. drei) innerhalb des durch das Zeitgebungsgerät 16 spezifizierten Zeitfensters;
und (3) mit Spannungsschwellenübertritten,
die einen großen
vorbestimmten Prozentsatz (z. B. 50%) des durch das Zeitgebungsgeräts 16 spezifizierten
Zeitfensters überspannen,
als aktiv. Das Zeitliche-Regelmäßigkeit-Bewertungsgerät 22 vergleicht
die zeitliche Regelmäßigkeit
jedes Geräts,
auf dem dasselbe Zeitliche-Regelmäßigkeit-Daten (d. h. diejenigen Spannungsschwellendetektoren 14,
die während
des Zeitfensters durch den Aktivitätsdetektor 32 als
aktiv ernannt werden) von den verschiedenen Zeitliche-Regelmäßigkeit-Geräten 18 empfangen
hat, und bestimmt, welche Spannungsschwellendetektoren 14 ein
relativ hohes Maß einer
Regelmäßigkeit
zeigen, verglichen mit einer vorbestimmten Schwellenanzahl, und
bildet einen Teilsatz, der aus diesen sehr regelmäßigen Geräten gebildet
ist.
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Wenn dies getan wurde, wählt dann
das Betragsempfindliche-Auswahl-Gerät 28 von
diesen verbleibenden Spannungsschwellendetektoren 14, die vorhergehend
durch das Zeitliche-Regelmäßigkeit-Bewertungsgerät 22 untersucht
wurden, denjenigen Spannungsschwellendetektor mit der höchsten bewerteten
zeitlichen Regelmäßigkeit
aus, zusammen mit denjenigen betragsmäßig geringeren Spannungsschwellendetektoren 14 mit
einer bewerteten zeitlichen Regelmäßigkeit, die im wesentlichen äquivalent
(d. h., innerhalb eines bestimmten benutzerspezifizierten Toleranzbereichs)
zu derselben des Spannungsschwellendetektors mit der höchsten bewerteten
zeitlichen Regelmäßigkeit
ist.
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Als nächstes vergleicht das Auftrittszeitrate-Vergleichsgerät 30 die
Auftrittszeitraten für
die durch das Betragsempfindliche-Auswahl-Gerät 28 ausgewählten Spannungsschwellendetektoren 14. Falls
das Austrittszeitrate-Vergleichsgerät 30 bestimmt,
daß die
Auftrittszeitraten der betragsmäßig geringeren
Spannungsschwellendetektoren 14 das zweifache oder mehr
der Auftrittszeitrate des Spannungsschwellendetektors 14 mit
der höchsten
bewerteten zeitli chen Regelmäßigkeit
betragen, dann werden derartige betragsmäßig geringere Spannungsschwellendetektoren 14 als
diejenigen Spannungsschwellendetektoren 14 ernannt, die
wahrscheinlich die zuverlässigsten
Daten liefern, die verwendet werden sollen, um zu bestimmen, ob
die elektrische Aktivität
eines Herzens normal oder anomal ist, und Informationen zu dieser
Wirkung werden auf einer Ausgangsleitung 24 ausgegeben.
Falls jedoch die Auftrittszeitraten der betragsmäßig geringeren Spannungsschwellendetektoren 19 nicht
das zweifache oder mehr derselben des Spannungsschwellendetektors 14 mit
der höchsten
bewerteten zeitlichen Regelmäßigkeit
betragen, dann wird der Spannungsschwellendetektor 14 mit
der höchsten bewerteten
zeitlichen Regelmäßigkeit
als derjenige Spannungsschwellendetektor 14 ernannt, der
wahrscheinlich die zuverlässigsten
Daten liefert, die verwendet werden sollen, um zu bestimmen, ob
die elektrische Aktivität
eines Herzens normal oder anomal ist.
