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Einrichtung zur Darstellung der elektrischen Achse des Herzens in
Form eines resultierenden Vektors Für den untersuchenden Arzt ist es ziemlich unbequem
und umständlich, die rechnerische bzw. zeichnerische vektorielle Addition bestimmter,
zeitlich zusammenfallender Momentanwerte A1-A3, z. B. der drei Einthovenschen Ableitungen
I bis III, etwa auf Grund des Schemas der Fig. I für jeden Patienten gesondert vornehmen
zu müssen.
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Um diese Aufgabe auf rein apparativem Wege zu lösen, ist der Vorschlag
gemacht worden, zwei Ableitungen in einem rechtwinkligen Koordinatensystem, z.B.
mit den beilden Ablenkplattenpaaren einer Elektronenstrahlröhre, zur Darstellung
zu bringen. Unter Berücksichtigung der Phasenverschiebung zwischen den einzelnen
Aktionsspannungen entsteht dabei eine Art Lissajousfigur, aus deren Hauptsache sich
auf die anatomische Orientierung des Herzens gewisse Schlüsse ziehen lassen. Soll
die Analogie mit dem Einthovenschen Abtei lungs dreieck möglichst weit getrieben
werden, dann muß man die Koordinaten des Schreibsystems entsprechend den Winkeln
des gleichseitigen Ableitungsdreiecks gegeneinander neigen.
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Dieser an sich einfachen Methode haftet ein schwerwiegender Nachteil
an, der einer allgemeingültigen Auswertung der erzeugten Lissajousfiguren im Wege
steht. Um dies zu erkennen, sei folgender Fall an Hand von Fig. 2 genauer betrachtet.
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Die Strahlablenkung erfolgt in zwei aufeinander senkrecht stehenden
Koordinaten durch die Ableitungen I und II. In dem durch die Fig. 2 dargestellten
Fall eines sogenannten »Situs inversus« ist die Aktionsspannung in Ableitung II
offenbar gleich Null, während Ableitung I und III gleich groß sind. Hat man die
Anschlußverhältnisse wie oben gewählt, dann ist Ableitung III überhaupt ausgeschaltet,
in Ableitung II ist keine Aktionsspannung vorhanden, und für die Strahlablenkung
bleibt nur Ableitung I übrig. Man erkennt. daß der Strahl nur in der der Ableitung
1 entsprechenden Koordinate abgelenkt wird, die mit der Richtung der gesuchten Achse
des Herzvektors direkt nichts zu tun hat. Hieran ändert sich auch nichts, wenn man
statt rechtwinkliger Koordinaten unter 60° zueinander orientierte Koordinaten bzw.
Ablenksysteme einführen wollte. Eine sichere Erfassung der Herzlage ist unter den
beschriebenen Umständen unmöglich.
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Um auch in dem gewählten Sonderfall eine Lissajousfigur zu erhalten,
muß man offenbar die beiden Lotplattenpaare mit den Ableitung
gen
I und III verbinden. Daraus geht aber deutlich hervor, daß die vorgeschlagene Methode
nicht absolut zuverlässig, sondern der Willkür des untersuchenden Arztes unterworfen
ist, dem es freisteht, welche von den drei Einthovenschen Ableitungen er zur Diagnose
heranziehen will. Es braucht nicht weiter ausgeführt zu werden, daß der klinische
Wert einer Untersuchungsmethode, die nicht in allen Fällen absolut objektive Ergebnisse
zeitigt, ziemlich beschränkt ist.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß
drei miteinander korrespondierende, z. B. auf Grund des Einthovenschen Dreieckschemas
gewonnene Ableitungsspannungen auf oszillographischem Wege vektoriell zusammengesetzt
werden.
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Die neue Einrichtung arbeitet entsprechend den drei Einthovenschen
Ableitungen mit drei unter 60° gegeneinander verdrehten Koordinaten, d. h. bei Anwendung
einer Elektronenstrahlröhre wird der Strahl von sämtlichen drei Aktionsspannungen
gleichzeitig in drei unter 60° zueinander liegenden Richtungen abgelenkt.
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Im oberen Teil der Fig. 3 ist eine derartige Elektronenstrahlröhre
gezeigt, die außer mit den ühlichen Elektroden, die durch die Kathode K und die
Anode 4 angedeutet sind. mit drei Ablenkplattensätzen Pt, P und P3 ausgerüstet ist.
Alle drei zwischen diesen Plattensätzen entstehenden Ablenkfelder werden von dem
Kathodensetrahl E nacheinander durchsetzt. Die resultierende StrahlablenkungS auf
dem Röhrenschinn P entsteht infolgedessen durch vektorielle Addition der Augenblickswerte
der an den drei Ablenksystemen liegenden Aktionsspannungen. Die Zuführung der Patientenspannungen
zu den drei Ablenksystemen erfolgt über drei einzelne Verstärker, deren Eingänge
und Ausgänge in Stern geschaltet sind. Diese Art der Verstärkerschaltung bietet
den großen Vorteil, daß die in den Patienten einfallenden äußeren Störungen, z.
B. aus dem Lichtnetz, durch Differenzwirkung unterdrückt werden. In den Fig. 3 und
4 ist die sternförmige Anordnung der Verstärkereingänge und -ausgänge schematisch
gezeigt. Zunächst werden, der Fig. 4 folgend, die drei Einthovenschen Ableitungen
bzw. die drei Ecken R, L und B des Ableitungsdreiecks mit den Gittern der Eingangs
röhre in den drei Verstärkern Vr, Vl und 1% verbunden, während die Kathoden dieser
drei Verstärker zu dem gemeinsamen Sternpunkt E führen. Analog geschieht auch die
Verbindung der drei Anodenwiderstände zur Wl und lVt mit den Anoden der einzelnen
Endröhren sternförmig, wie aus dem unteren Teil der Fig. 3 zu ersehen ist. Die Anodenanschlüsse
der drei Verstärker bilden die Eckpunkte r, 1. ,, des Ausgangssternes. Die drei
entsprechenden Anodenwiderstände führen zu dem gemeinsamen Sterupunkt, der an die
Anodenspannung E, gelegt ist. Die drei Ablenksysteme der oben beschriebenen Kathodenstrahlröhre
liegen zwischen je zwei Eckpunkten des Ausgangssterns und bilden die drei Seiten
eines dem Einthovenschen Ableitungsdreieck ana logen Ausgangsdreiecks. Damit unterliegt
jedes einzelne System dem Differentialprinzip. so daß es den Strahl nur auf Grund
von Potentialdifferenzen, die zufolge der Herztätigkeit zwischen den Eckpunkten
des Eingangsdreiecks entstehen und die sich proportional verstärkt auf das Ausgangsdreieck
übertragen, ablenkt, Sicht aber auf Grund der erwähnten gleichphasigen Störspannungen.
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Beim Bau der in Fig. 3 gezeigten Kathodenstrahlröhre ist darauf zu
achten, daß alle drei Ablenksysteme gleiche Ablenkempfindlichkeit haben. Da die
Svsteme in Richtung des Strahl les verschoben sind, muß man infolgedessen entweder
verschiedene Plattenlängen oder verschiedene Plattenabstände wählen, um die verschiedenen
geometrischen Übersetzungen des Strahlhebels bis zum Röhrenschirm auszugleichen.
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Ein überaus einfaches Plattensystem, das von vornherein in allen
drei Ablenkungsrichtungen unbedingt gleiche Empfindlichkeit aufweist, ist in Fig.
5 im Schnitt dargestellt. Es setzt sich aus drei einzelnen Platten Pr, P und Pb
zusammen, die in Form eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet und unmittelbar mit
den entsprechenden Eckpunkten des Anodenwiderstandssternes verbunden sind.
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Solange die Strahlablenkung innerhalb der Platten klein gegen die
Plattenabstände bleibt, was praktisch in Anbetracht des großen Strahlhebels immer
der Fall sein wird, ist die Wirkung des neuen Dreiplattensystems die gleiche wie
die der getrennten Plattenpaare in Fig. 3. Erst wenn der Strahl so weit aus seiner
Mittellage abgelenkt wird, daß er in die Randzonen des Ablenkfeldes gerät. machen
sich Störungen durch Feldverzerrungen bemerkbar. Hinsichtlich seiner Wirkung bzw.
seiner vektoriellen Strahlablenkung weist das Dreiplattensystem gegeniiber der oben
beschriebenen Oszillographenröhre keine J-)esonderheiten auf, so daß darüber nichts
weiter gesagt zu werden braucht.
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Zur Kontrolle der richtigen Gesamtabgleichung. wozu auch gleiche
Empfindlichkeit !1er drei benutzten Verstärker gehört. ist in Fig. 4 die Taste T
vorgesehen, die eine schwache Hilfslspannung e kurzzeitig zwischen deii Sternpunkt
E und Erde zu legen erlaubt. Keine Drücken und heim Loslassen dieser Kontrolltaste
darf sqch der Strahl nicht aus seiner Ruhelage bewegen. da in keiner Dreieckseite
eine
Potentialdifferenz entsteht, sondern da nur das Gesamtpotential des Eingangs- und
Ausgangsdreiecks gleichmäßig gehoben und gesenkt wird.
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Um die durch die erfindungsgemäße Einrichtung bedingten Strahlbeeinflussungen
zu verdeutlichen, soll der in Fig. 6 dargestellte Fall behandelt werden, daß der
Vektor der Herzspannung A unter dem Winkel a gegen die Horizontale bzw. gegen die
Richtung der Ableitung I liege. Die aus den einzelnen Ableitungskomponenten, die,
wie oben erwähnt, sich durch Projektion von A auf die einzelnen Seiten des gleichseitigen
Dreiecks ergeben, resultierende Strahlablenkung erhält man dann, wenn man die Ableitungsvektoren
A1, A2 und A3 vektoriell unter Winkeln von 60° addiert. Diese geometrische Zusammensetzung
liefert nun auf die aus Fig. 7 ersichtliche Weise den resultierenden Vektor S, der
mit der Horizontalen bzw. mit der Ableitung 1 den Winkel x einschließt. Fiir die
praktische Verwertung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nun von größter Wichtigkeit,
die Größe dieses Winkels x, den die tatsächliche Strahlablenkung auf dem Röhrenschirm
wirklich ergibt, zu erfassen.
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Zu diesem Zweck werde die in Fig.7 durch geführte vektorielle Addition
der Ableitun1gsspannungen A2 und A3 unmittelbar an den horizontalen Vektor A1 in
Fig. 6 angeschlossen, wo sie ebenfalls den gestrichelt gezeichneten Vektor S liefert.
Aus dieser Darstellung sieht man deutlich, daß die beiden Vektoren 4 und S parallel
laufen, d. h. der Winkel x muß gleich dem Winkel a sein. Der auf dem Schirm der
Oszillographenröhre erscheinende Ableitungsvektor S gibt also genau die Richtung
der gesuchten Herzachse. Die exakte analytische Betrachtung der Verhältnisse liefert
den Beweis, daß dieses Gesetz, das an Hand der Fig. 6 rein zeichnerisch bewiesen
ist, für alle beliebigen Winkel a, d.h. für alle denkbaren Fälle, Gültigkeit hat.
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Gleichzeitig sieht man, daß die Länge des resultierenden Vektors
S von der Länge des ursprünglich gegebenen Herzvektors X verschienen ist. Auf analytischem
Wege ergibt sich indessen, daß die beiden Vektoren unabhängig vom Winkel α
in dem konstanten Größenverhältnis von SIA = I,5 stehen, was gegebenenfalls bei
einer Eichung der Apparatur berücksichtigt werden kann.
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Um gleichzeitig mit der Feststellung von Richtung und Form der elektrischen
Herzachse auch den zeitlichen Verlauf der Herzaktionsspannungen in allen drei Ableitungen
verfolgen und zu Untersuchungszwecken heranziehen zu können, verbindet man zweckmäßig
die neue Methode mit der normalen Dreifachschreibung, indem man, dem Schaltschema
der Fig. 3 entsprechend, den drei Ablenksystemen P1, P2 und P3 drei getrennte Oszillographenröhren
oder die Systeme einer entsprechenden Dreistrahlröhre parallelschaltet.
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Am Beispiel der Kathodenstrahlröhre läßt sich die praktische Ausführung
und Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung am einfachsten und anschaulichsten
zeigen, doch sei betont, daß sich das Verfahren grundsätzlich natürlich auch mit
beliebigen anderen Oszillographen durchführen läßt, wie von der Erzeugung normaler
Lissajousfiguren allgemein bekannt ist.
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Es sei übrigens noch bemerkt, daß sich die hier beschriebene Methode
auch mit Hilfe nur eines einzigen Verstärkers in die Praxis umsetzen läßt, dessen
Eingang und Ausgang in synchronem, schnellem Rhythmus auf die Eckpunkte des Ableitungsdreiecks
und des Ausgangssternes bzw. -dreiecks umgeschaltet werden.