EP4188225A1 - Control for an extracorporeal circulatory support - Google Patents

Control for an extracorporeal circulatory support

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Publication number
EP4188225A1
EP4188225A1 EP21758625.4A EP21758625A EP4188225A1 EP 4188225 A1 EP4188225 A1 EP 4188225A1 EP 21758625 A EP21758625 A EP 21758625A EP 4188225 A1 EP4188225 A1 EP 4188225A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
time
data points
ecg
control
Prior art date
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Pending
Application number
EP21758625.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias Heinke
Johannes Hörth
Steffen Eschinger
Ivo Simundic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hochschule Offenburg
Xenios AG
Original Assignee
Hochschule Offenburg
Xenios AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hochschule Offenburg, Xenios AG filed Critical Hochschule Offenburg
Publication of EP4188225A1 publication Critical patent/EP4188225A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/60ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
    • G16H40/63ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices for local operation
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    • A61M60/569Electronic control means, e.g. for feedback regulation for making blood flow pulsatile in blood pumps that do not intrinsically create pulsatile flow synchronous with the native heart beat
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Definitions

  • the present invention relates to control and regulation units for extracorporeal circulatory support and systems comprising such a control and regulation unit and corresponding methods.
  • cardiogenic shock can occur, which can result in hypoperfusion or hypoperfusion of end organs such as the brain, kidneys, and vasculature in general due to a reduction in cardiac output or cardiac output.
  • This acute heart failure causes an acute undersupply of blood in the tissue and organs and thus an undersupply of oxygen, also known as hypoxia, which can lead to end-organ damage.
  • hypoxia an undersupply of oxygen
  • cardiogenic shock occurs as a complication of an acute myocardial infarction (AMI) or heart attack.
  • AMD acute myocardial infarction
  • circulatory support systems In order to stabilize the patient's condition, circulatory support systems have been developed which provide mechanical support and speed with the circulatory system can be connected. They can improve blood flow and perfusion of organs, including the heart's own coronary vessels, and avoid a hypoxic state.
  • a blood pump can be connected to a venous access by means of a venous cannula and an arterial access by means of an arterial cannula for sucking or pumping the blood in order to allow blood to flow from one side with a low pressure, for example via an oxygenator, to one side to provide a higher pressure and thus to support the patient's circulation.
  • the complexity and the dynamics of the patient's own heart action require precise timing or coordination of the extracorporeal support.
  • the blood flow through the heart's own coronary arteries which normally provide the heart muscle with sufficient oxygen, generally takes place in the diastole of the heart cycle - thus following a corresponding emptying of the left ventricle.
  • the coronary arteries can develop their lumen as much as possible in order to increase the blood flow rate and the oxygen supply.
  • the extracorporeal circulatory support for perfusion of the coronary arteries should be controlled in such a way that perfusion preferably occurs at the beginning of diastole, with perfusion during systole being avoided.
  • Measurement signals from an electrocardiogram can be recorded and used to control the extracorporeal support, with which corresponding characteristic amplitudes can be determined for different heart cycle phases.
  • ECG electrocardiogram
  • an R-wave or R-wave that is characteristic of the systolic phase of the heart cycle can usually be easily distinguished from other phases of the heart cycle, for example in a QRS complex.
  • the R-wave can thus, with a predetermined latency, serve to control a blood pump in a successive diastolic phase.
  • EKG derivations can be provided, which are positioned at or introduced into different anatomical regions. This causes a certain variability in the measurement signal. Furthermore, disturbances caused by stimulation or pathophysiology can significantly worsen the ratio of useful signal to noise signal and thus make it more difficult to determine the amplitudes in the heart cycle, so that the desired amplitude may not be detected or determined. This not only results in an inconsistency with regard to the monitoring of the cardiac action and cardiac output. Rather, a control of the extracorporeal circulatory support, which uses the amplitude as a trigger signal, is controlled at the wrong point in time, so that support does not take place in the announced heart cycle phase.
  • DE 102010 024 965 A1 discloses a method for determining an R-peak in an ECG signal in order to improve synchronization of the ECG signal with an MRT imaging method.
  • the R-wave is determined by means of a time derivation of the ECG signal for a predetermined time instead of a threshold value check.
  • the derivation of the ECG signal is based on individual data points per point in time and is subjected to a plausibility test, which takes into account interference signals and fluctuations that occur specifically due to the magnetic field.
  • no pathophysiologically caused disorders or individual, spontaneous anomalies and in particular no stimulation-related disorders caused by an implanted cardiac pacemaker are taken into account.
  • the method also always provides immediate synchronization with the R-wave, ie without a predetermined latency, which is essential for the control of extracorporeal circulatory support.
  • a control and regulation unit for extracorporeal circulatory support which is set up to receive a measurement of an ECG signal from a supported patient over a predetermined period of time, the ECG signal comprising a plurality of data points for each point in time within a cardiac cycle.
  • the control and regulation unit comprises an evaluation unit which is set up to spatially and/or temporally evaluate the data points for at least one point in time and to determine at least one amplitude change within the heart cycle from the evaluated data points.
  • the control and regulation unit is set up to output a control and/or regulation signal for the extracorporeal circulatory support at a predetermined point in time after the at least one amplitude change.
  • Heart cycles or heart actions can be recorded in the predetermined period of time, with each heart cycle being able to define specified points in time, for example from the beginning of the heart cycle to the end of the heart cycle.
  • the different cardiac cycle phases of successive cardiac cycles and in particular the course of these cardiac cycle phases of successive cardiac cycles can thus be compared with one another. Data points are thus collected at identical points in time—in successive cardiac cycles—so that the data points collected at identical points in time in the successive cardiac cycles can be compared with one another or offset.
  • a useful signal can thus be displayed for each point in time of a cardiac cycle phase.
  • ECG derivations can be provided for the same point in time of a single cardiac cycle to provide the ECG signal, so that a corresponding number of data points can be provided for each point in time.
  • the various measurement signals thus enable selective data points from certain ECG derivations to be used for processing.
  • At least two data points are available for each point in time within the specified time period.
  • multiple data points can also be provided for each point in time.
  • the specified period of time can be defined, for example, by the duration of the treatment or also by the specified number of cardiac cycles recorded.
  • the spatial and/or temporal evaluation thus enables individual interference signals to be corrected, so that the determination of the at least one amplitude change within the heart cycle is simplified and the accuracy is improved.
  • an improvement of the useful signal is made possible due to the presence of at least two data points for each point in time, specifically without a reference set of the ECG signal being required for this. In any case, this is not the case or even possible in the case of extracorporeal circulatory support and/or cardiac stimulation of the patient provided by a cardiac pacemaker.
  • exogenous interference signals that are not related to the cardiac stimulation are preferably not taken into account.
  • exogenous interference signals which are caused by imaging methods, for example in the course of MRT imaging or other magnetic field-induced interference signals, are preferably ruled out.
  • the immediate utilization of the ECG signal recorded in real time makes it possible for the control and/or regulation signal to be based on the currently measured measurement signals and for the currently or currently received ECG signal to be used immediately or directly, i.e. in particular without a time delay, for the circulatory support of the patient , is taken into account.
  • This is in contrast to methods that provide a prediction of the ECG signal, which is only based on previously acquired data (ie the data is first collected, stored and then finally evaluated, but not used directly) or is only used for virtual simulations.
  • the amplitude change can be provided or expected at a specific point in time, so that the data points can be used to monitor for at least one point in time whether an amplitude change actually occurs at a given point in time.
  • the outputting of the control signal or regulation signal for the extracorporeal circulatory support can also bring about a direct setting of a corresponding parameter or operating parameter of a coupled extracorporeal circulatory support device.
  • one or more pump drives or pump heads for blood pumps, for example non-occlusive blood pumps, present in a system for extracorporeal circulatory support can thus be controlled or regulated.
  • a desired blood flow rate for a corresponding heart cycle phase can thus be provided on the basis of the EKG signal.
  • the blood pump can be connected to a venous line by means of a venous cannula and an arterial line by means of an arterial cannula for sucking the blood to provide a blood flow from a side with a low pressure to a side with a higher pressure.
  • the blood pump is preferably designed as a disposable or disposable item and is fluidically separated from the respective pump drive and can be easily coupled, for example via a magnetic coupling. By outputting the corresponding signal, the control and regulation unit actuates the motor of the pump drive and can thus bring about a change in the speed of the blood pump.
  • the EKG signal can also be fed into the control and regulation unit or received by it via an interface which is communicatively connected to at least one EKG device.
  • the control and regulation unit is preferably designed as part of an EKG device or in such a way that the EKG device can be attached to the control and regulation unit.
  • the control and regulation unit can be used independently of the presence of other components and can be of compact design.
  • the ECG device is preferably integrated in a single housing of a system for extracorporeal circulatory support. for example in the sensor box in the form of an EKC card or an EKG module.
  • the control and regulation unit can also be set up to receive an external ECG signal from the supported patient, for example from a heart monitor arranged outside of an extracorporeal circulatory support system. This allows the system to be made even more compact.
  • the at least one amplitude change is also preferably a characteristic ECG signal that enables the control and regulation unit to be synchronized with the blood pump, so that the control and regulation signal can be output regularly or periodically by the control and regulation unit.
  • the change in amplitude or the respective range in the electrical excitation line can be characteristic or indicative of the systolic or diastolic phase of the heart, so that a control and/or regulation signal can be output such that a blood pump is actuated at a predetermined point in time and can occur in a predetermined phase and not cause overlap with other phases.
  • the evaluation unit is preferably set up to evaluate the data points for a predefined time interval based on at least one cardiac cycle phase of the ECG signal and to determine the at least one amplitude change within the time interval.
  • a QRS complex can be detected or determined using the data points or the ECG signal, so that the at least one change in amplitude corresponds to one or more characteristic features.
  • Restricting the evaluation of the data points to a specific time interval not only facilitates the data processing and speeds up the processing, for example to ensure the determination of the amplitude change under different conditions, for example with a larger number of data points, in real time. This also enables greater accuracy of the determined amplitude change. For example, amplitude changes that are irrelevant for the control can be ignored or masked out and a computing capacity can be used for specific data points or one or more points in time and corresponding cardiac cycle phases. At the same time, this provides a high resolution of the amplitude change determination.
  • the evaluation unit is preferably set up to determine the at least one change in amplitude based on data points for at least two points in time.
  • the sampling of the ECG signal and the corresponding data points can take place, for example, at a frequency of 500 Hz, so that there are 2 ms between two respective points in time per second.
  • two points in time either successive points in time or points in time spaced apart from one another, can already be sufficient.
  • the at least one change in amplitude is preferably determined for a larger number of points in time of between 2 and 500 points in time, more preferably between 50 and 150 or of at least 50 or 100 or 150 points in time.
  • the evaluation unit can be set up to determine the at least one change in amplitude by evaluating all data points within a QRS complex.
  • the number of points in time can be selected as a function of the existing cardiac arrhythmia and/or cardiac stimulation. For example, 5 to 10 points in time can be selected in the event of an increased occurrence of ventricular extrasystoles, and 10 to 100 points in time, for example, can be selected in the case of irregular and/or rare ventricular and/or supraventricular extrasystoles.
  • the number of time points can also be selected according to the duration of the examination and/or depending on the setup configurations, so that a higher number than 500 time points can also be selected.
  • the number of points in time can also be between 10 and 10,000 points in time, for example in the case of pacemaker dependence and ventricular VVI pacing.
  • the cardiac output can be provided both by the patient's own cardiac activity and with stimulation, for example using a cardiac pacemaker.
  • pathophysiologically caused or stimulation-related disturbances can occur, which can be masked out by a specific selection of the points in time, for example by providing a corresponding time interval for determining the at least one amplitude change.
  • the evaluation unit is therefore preferably set up to determine at least one selected change in amplitude which is characteristic of a cardiac cycle phase. More preferably, the at least one selected change in amplitude is characteristic of a P wave or, in particular, an R wave.
  • amplitude can also be determined, for example over a predetermined section of the EKG signal or from a prominent point of the EKG signal.
  • at least one R-peak or R-wave is preferably determined from the data points, by means of which a trigger signal with a predetermined latency time is output will.
  • a control or regulation signal for an operating parameter of a blood pump can be output at a predetermined point in time after the R-wave has been detected, for example the detection of the maximum amplitude, and the blood pump can be adjusted accordingly, typically with a delay.
  • a temporally stable, electrocardiographically triggered and hemodynamically optimized, synchronized extracorporeal circulatory support is provided.
  • the ECG signal preferably comprises at least a first measurement signal from a first ECG derivation and a second measurement signal from a second ECG derivation, the first and second ECG derivations being spatially separated from one another and the evaluation unit being set up to calculate the data points evaluate spatially and to determine the at least one amplitude change based on an addition or averaging of the measurement signals.
  • the spatial separation of the leads and the corresponding signals can ensure on the one hand that the distance between the useful signal and certain interference signals, for example from a stimulation of the heart, is improved and these interference signals are thus improved can be largely avoided and at least partially filtered out, so that they therefore do not impair the determination of the at least one amplitude change.
  • this allows an ECG signal with the strongest possible useful signal to be detected due to the spatial separation of the ECG leads even in the case of modifications or variations of physiological signals, for example the excitation lines.
  • the addition or summation or averaging of the measurement signals or the respective spatially separated data points as part of signal averaging thus improves the ratio of the useful signal to the interference signal by a factor of at least 1.2 through the use of several ECG derivations or signal sources. for example 1.4, so that at least one change in amplitude can be clearly determined even with weaker measurement signals or fluctuations.
  • the ratio of the useful signal to the interference signal can be improved by a factor of the square root of /7 for a number of n ECG derivations, so that at least one amplitude change can be clearly determined even with weaker measurement signals or fluctuations.
  • a corresponding improvement in the ratio of the useful signal to the interference signal can also be achieved with time averaging or signal averaging, with the improvement resulting from the square root of the number /? of the averaged cardiac actions or cardiac cycles, for example from at least two averaged R-wave-triggered cardiac actions.
  • control or regulation signal can be output as a trigger signal with high temporal stability.
  • the EKG signal preferably includes a measurement signal of a transthoracic EKG lead and/or a transesophageal EKG lead.
  • the number of ECG leads is not limited to the number of the respective data points, so that there is always a choice of ECG leads for evaluating the data points.
  • a large number of transthoracic ECG leads I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1, V2, V3, V4, V5, V6
  • (bipolar) transesophageal ECG leads (Oeso 12, Oeso 34, Oeso 56, Oeso 78), it being possible for one or two of the respective ECG derivation types to be used for the data points.
  • the trigger stability is usually relevant for the entire duration of the treatment and should therefore preferably be monitored over the specified period of time.
  • the evaluation unit can be set up to determine an amplitude change and a time interval and/or a frequency of the amplitude changes for at least two heart cycles, with the control and regulation unit being set up in particular to determine a characteristic value for the time interval and/or the frequency output signal.
  • the characterizing signal can be, for example, a current time interval between the instantaneous amplitude change and the last determined amplitude change, for example an RR interval, and/or for example an average time interval, possibly with a current deviation.
  • the signal can also cause a graphic representation on a display, for example, with the determined amplitude changes being marked or identified in the respective heart cycles. It is thus not only possible to detect whether the change in amplitude was determined at the same time or at a similar point in time, but also whether it was determined at the correct point in time, for example at a maximum value and not at the beginning or at the end of an amplitude. Correspondingly, the stability over time can easily be monitored visually using the markings.
  • the evaluation unit is preferably set up to determine the at least one change in amplitude continuously for each successive heart cycle detected from the EKG signal. In this way, any instability of the trigger signal can be detected immediately and eliminated by adjusting the evaluation.
  • an alternative ECG derivation for providing the measurement signal and/or an alternative time interval for evaluating the data points can be selected, in which case the evaluation unit can advantageously be set up to be able to automatically adjust a setting in order to provide an improvement with regard to the determined amplitude change.
  • threshold values for the data points or the recorded measurement signals can be stored, optionally in relation to one or more points in time, with an alternative ECG derivation or an alternative time interval being selected automatically when a respective threshold value for determining the amplitude change is exceeded or not reached.
  • a temporal evaluation of the data points can be provided in addition to or as an alternative to the spatial evaluation.
  • the evaluation unit can be set up to evaluate the respective data points of each heart cycle, in particular the data points that correspond to one another in time (i.e. those data points of consecutive heart cycles which are spaced at the same time from a reference point, e.g. the maximum of a signal in the heart cycle, in the heart cycle). to evaluate over time and to determine the at least one change in amplitude based on an averaging or addition of the corresponding data points collected for at least one point in time from at least two heart cycles.
  • different heart cycles or heart actions can be recorded in the predetermined time period, with each heart cycle being able to define points in time, for example from the beginning of the heart cycle to the end of the heart cycle.
  • the different heart cycle phases of successive heart cycles and in particular the progression of these heart cycle phases can be compared with one another, so that data points for the same time (in relation to a defined reference point of the heart cycle) of different successive heart cycles, which are equally spaced in time, represent a useful signal for the same respective heart cycle phase.
  • the data collection is preferably carried out in such a way that the data points for each heart cycle are determined at the same point in time before or after a defined reference point, which is chosen to be identical for all heart cycles, in the respective heart cycle, with the reference point preferably being morphologically and/or physiologically predetermined.
  • the specification is typically a characteristic property in the ECG signal, i.e. the onset of one of the ECG signals (P, Q, R, S, T) or the point in time of the maximum of one of these signals, as they occur in each cardiac cycle.
  • the point in time of the maximum of the R-wave can be defined as a reference point in each cardiac cycle.
  • this reference point which is predetermined by the cardiac cycle, varies from cardiac cycle to cardiac cycle in terms of time, so that, for example, the R-wave or another characteristic of the cardiac cycle can occur somewhat earlier or later in one cardiac cycle than in the following cardiac cycle. Nevertheless, this feature of the EKG remains the reference point in each of the heart cycles recorded according to the invention.
  • the measurement of the data points per heart cycle is therefore carried out individually for each heart cycle, but in a temporally constant dependence on this predetermined reference point.
  • data points are measured according to a predetermined frequency before and after the reference point over the course of the heart cycle, i.e., for example, a data point is recorded in each of the recorded heart cycles consistently per ps or per 2 ps before and after the occurrence of the reference point.
  • the time averaging, i. H. averaging or addition of the data points thus make it possible for individual outliers, which, for example, are not in a relevant heart cycle range and are therefore not characteristic of a specific heart cycle phase, to still not affect the determination of the amplitude change, especially since the height of the corresponding data point for other heart cycles in the ratio is low. In this way, it can be monitored in real time whether the determined amplitude change is within the intended range and whether a trigger signal is stable.
  • the evaluation unit can be set up to determine the at least one change in amplitude based on an averaging or addition of the data points from at least 10, e.g. 10 to 100 or 10 to 40 or 10 to 35 heart cycles, preferably at least 40, e.g. between 40 and 80 cardiac cycles.
  • a (theoretical) improvement in the useful signal given a number of n heart cycles or heart actions can be increased by a factor which corresponds to the square root, ie Vn. With an averaging of 25 cardiac cycles, the useful signal or the signal-to-noise ratio can be improved by a (theoretical) factor of 5.
  • the number of cardiac cycles is not limited to the numbers.
  • more than 100 heart cycles can also be provided, for example in order to compensate for relatively prominent outliers.
  • data points from 10 to 40 heart cycles can also be evaluated, for example to enable rapid adaptation to a changed physiological state.
  • the determination of the at least one change in amplitude can also be adjusted manually, for example to extend or restrict a specified time period or a time interval.
  • the control and regulation unit is therefore preferably in the coupled state with a display is set up to output a signal for displaying successive heart cycles detected from the ECG signal for corresponding points in time of the determined at least one amplitude change, and a manipulable time range specification, which characterizes the range of the evaluated data points, to the display.
  • the evaluation unit can then also advantageously be set up to receive an adjustment signal from the coupled display and to determine the at least one amplitude change when adjusting the time range for successive cardiac cycles in the adjusted relative time range.
  • an overlap of the respective heart cycles or a chronologically determined selection of the respective heart cycles with the currently determined at least one amplitude change can be shown on a display in a graphical representation, for example, with a time window comprising the current time interval for evaluating the corresponding data points.
  • a time window comprising the current time interval for evaluating the corresponding data points.
  • the ECG signal can also include at least a first measurement signal from a first ECG derivation and a second measurement signal from a second ECG derivation, with the first and second ECG derivations being spatially separated from one another and with the evaluation unit is set up to determine the at least one amplitude change based on averaging or adding the data points for the at least two measurement signals.
  • the data points from the two measurement signals can form a value together, for example, so that the data points are averaged both in terms of time and space.
  • at least one of the ECG leads can be designed as a transesophageal EKG lead and as a corresponding probe. This has the advantage that the distance to a possible interference signal, for example in the case of a stimulation of the heart, and thus the useful signal are improved accordingly.
  • Temporal averaging and spatial addition of the data points can also be provided.
  • data points from at least two measurement signals from spatially separate ECG derivations can be added for the respective point in time and the added data points can then be averaged for two or more cardiac cycles or an average can be formed.
  • the relationship between the useful signal and the Interference signal and the stability of a trigger signal are further improved.
  • temporal averaging or spatial addition alone enable a considerable improvement in the useful signal, the combination of spatial and temporal evaluation is therefore particularly advantageous in order to further reduce any interference signals and to enable more precise, signal-optimized circulatory support for the patient.
  • the evaluation unit is preferably also set up to multiply the respective data points or the evaluated data points, but in particular to raise them to a power, preferably with a factor or exponent of greater than 1.3.
  • the factor is particularly preferably from 1.3 to about 5.0 or from 1.3 to 3.0 or from 1.3 to 2.0.
  • the data points or the individual measurement signals are further improved, with higher measurement values being more prominent than lower measurement values due to the exponentiation, and a potential interference signal can thus be reduced.
  • the factor or exponent can depend both on a detection frequency and on a number of detected and evaluated heart cycles.
  • the potentiation can thus bring about a further improvement in the useful signal and consequently further support the determination of the amplitude change in order to provide more stable extracorporeal circulatory support for the patient.
  • the system comprises a device for extracorporeal circulatory support, comprising a blood pump which can be fluidically connected to a venous patient access and an arterial patient access and is designed to provide a blood flow from the venous patient access to the arterial patient access, an interface for receiving an ECG signal from the patient, and a control and regulation unit as described above, which is communicatively coupled to the device and wherein the control and regulation signal is a control and regulation signal for adjusting the blood pump.
  • a device for extracorporeal circulatory support comprising a blood pump which can be fluidically connected to a venous patient access and an arterial patient access and is designed to provide a blood flow from the venous patient access to the arterial patient access, an interface for receiving an ECG signal from the patient, and a control and regulation unit as described above, which is communicatively coupled to the device and wherein the control and regulation signal is a control and regulation signal for adjusting the blood pump.
  • the system preferably also includes an EKG device which is communicatively connected to the interface.
  • the control and regulation unit can, for example, be designed as part of an EKG device or be integrated therein and thus be coupled to the system as an independent unit.
  • the ECG device can thus be communicatively connected to the interface of the system.
  • the system can also be used independently of the presence of other components.
  • the ECG device is preferably integrated in a single housing of the system, for example in a sensor box in the form of an ECG card or an ECG module.
  • the control and regulation unit can also be set up to receive an external ECG signal of the assisted patient, for example from a cardiac monitor external to the system. As a result, the system can be made even more compact.
  • the control and regulation unit can also be accommodated in a console that has a user interface for entering and reading out system settings, in particular parameters of the blood pump and/or the EKG device.
  • the console can include a touch screen and/or a display with a keyboard that can be operated by a user.
  • the control and regulation unit operates, actuates, controls, regulates and monitors the blood pump and enables the blood pump to be synchronized with the heart cycle of the respective patient.
  • control and regulation unit can record the received ECG signal and the heart rate, with the display showing the current ECG signal graphically and the current or average trigger frequency and/or trigger stability numerically.
  • characteristic properties of the ECG signal or the respective heart cycle can be emphasized or marked in the graphic representation, so that in a QRS signal, for example, a trigger signal determined as an amplitude change in the form of an R-peak in the ECG signal or in the current heart cycle can be marked.
  • other settings such as the time interval between several amplitude changes or trigger signals or the heart rate can be mapped in the ECG signal, so that a user can monitor the control and regulation of the blood pump with regard to the patient's physiological condition.
  • the interface can be designed, for example, as a sensor box, which can be connected via connections to various sensors, such as pressure sensors of an extracorporeal circulatory support device, and an EKG device.
  • the object set above is also achieved by a method for controlling/regulating an extracorporeal circulatory support.
  • the procedure comprises at least the following steps:
  • the ECG signal including multiple data points for each time point within a cardiac cycle
  • Evaluation of the data points for at least one point in time the evaluation being spatially and/or temporally resolved and at least one amplitude change within the heart cycle being determined from the evaluated data points, and Setting a control and/or regulation signal for the extracorporeal circulatory support at a predetermined point in time after the at least one amplitude change.
  • the at least one specific change in amplitude is preferably characteristic of a P wave or R wave.
  • a trigger signal can be output based on a specific R-wave, with the stability of the trigger signal being significantly improved by evaluating the data points in terms of space and/or time.
  • the EKC signal can accordingly be made in the method for the EKC signal to comprise at least a first measurement signal from a first ECG derivation and a second measurement signal from a second ECG derivation, the first and second ECG derivations being spatially separated from one another and the data points are evaluated spatially and the at least one amplitude change is determined based on an addition or averaging of the measurement signals.
  • the ECG signal preferably includes a measurement signal from a transthoracic ECG lead and/or a transesophageal lead.
  • At least one amplitude change for at least two cardiac cycles and a time interval and/or a frequency of the amplitude changes can be determined for improved monitoring of the temporal trigger stability, with a signal characterizing the time interval and/or the frequency being output.
  • the signal may include a graphical representation, wherein trigger signals are marked based on the determined changes in amplitude in the heart cycles or at the corresponding respective point in time.
  • the determination of the at least one change in amplitude can be adapted directly to a current change in the physiological state of the patient.
  • each point in time of each cardiac cycle can be used, with the temporally corresponding data points of consecutive cardiac cycles being evaluated in terms of time and the at least one change in amplitude based on an averaging or addition of the data points collected for at least one point in time (equally spaced in relation to the reference point) from at least two heart cycles.
  • the at least one change in amplitude is preferably determined based on an averaging of the data points from at least 10, for example 10 to 100 heart cycles, preferably at least 40, for example between 40 and 80 heart cycles or 10 to 40 heart cycles.
  • averaging or adding over time for example, individual outliers that are not in a relevant heart cycle range and are therefore not characteristic of a specific heart cycle phase do not affect the determination of the amplitude change, especially since the height of the corresponding data point for other heart cycles is comparatively low. In this way, it can be monitored in real time whether the determined amplitude change is within the intended range and whether a trigger signal is stable.
  • the determination of the at least one change in amplitude can also be adjusted manually, for example to extend or restrict a specified time period or a time interval.
  • the successive heart cycles recorded from the ECG signal are then shown on a display for corresponding points in time, each related to the same reference point, which have at least one change in amplitude, and a manipulable time range specification that characterizes the range of the evaluated data points, with one of the coupled display received adjustment signal determining the at least one amplitude change in the adjusted, related to the same reference point, relative time range for successive heart cycles is determined.
  • the ECG signal comprises at least a first measurement signal from a first ECG lead and a second measurement signal from a second ECG lead, with the first and second ECG leads being spatially separated from one another and with the at least one change in amplitude is determined based on an averaging or addition of the data points for the at least two measurement signals.
  • the object set above is also achieved by a method for monitoring a temporal trigger stability of an extracorporeal circulatory support.
  • the procedure comprises at least the following steps:
  • the ECG signal including multiple data points for each time point within a cardiac cycle
  • Evaluation of the data points for at least one point in time being spatially and/or temporally resolved and being based on the evaluated data points at least one change in amplitude within the heart cycle is determined, wherein the at least one change in amplitude determined is preferably characteristic of a P wave or R wave, and wherein at least one change in amplitude is determined for at least two heart cycles,
  • Determining the time spacing and/or frequency of the amplitude changes allows for stability over time, i. H. whether a trigger signal is issued with similar time intervals and at the correct times with regard to the respective heart cycle phases based on the determined amplitude changes. For example, a slight deviation can be ignored, but a deviation over a predetermined percentage of the time interval, for example exceeding a tolerance range of between 10 and 15 percent of the average time interval, can lead to the output of a signal.
  • the signal may include both an audible warning signal and a visual marker or warning on a display, for example in a portion of a timeline of the output trigger signals.
  • FIG. 1 shows the course of an electrocardiogram in a sinus rhythm for a large number of transthoracic ECG leads and two transesophageal ECG leads;
  • FIGS. 2A to 2E show an electrocardiographic curve of spatially separated ECG leads without stimulation and with stimulation of the heart by an implanted cardiac pacemaker
  • FIG. 3 is a schematic representation of a control and regulation unit according to the invention.
  • FIG. 4 shows an electrocardiographic curve of two spatially separate ECG leads for a specific period of time
  • FIG. 5 shows the determination of several amplitude changes based on a spatial evaluation of the data points shown in FIG. 4 according to the invention
  • FIG. 6 shows the output of control and regulation signals based on the amplitude changes determined in FIG. 5 according to the invention
  • Figures 7A and 7B show alternative spatial interpretations and plots of the data points according to the invention.
  • FIGS. 8A to 8C show the determination of amplitude changes based on a time evaluation according to the invention for a different number of cardiac cycles and a predetermined time interval
  • FIG. 9 shows a monitoring and graphical adjustment possibility of the time interval for determining the amplitude change according to the invention.
  • FIG. 1 shows the course of an electrocardiogram in a sinus rhythm for a large number of transthoracic (T) ECG leads and two transesophageal (O) ECG leads, in this example the ECG signals of a patient with an AV block III.
  • T transthoracic
  • O transesophageal
  • FIG. 1 shows the course of an electrocardiogram in a sinus rhythm for a large number of transthoracic (T) ECG leads and two transesophageal (O) ECG leads, in this example the ECG signals of a patient with an AV block III.
  • ICD implanted cardioverter/defibrillator
  • the course shown in this figure is to be regarded as merely an example.
  • Other aspects that are determined in the course of recording the EKG signal and are characteristic of other heart diseases or therapies can also be corresponding
  • the measurement signals of the ECG leads which are recorded and shown in FIG. 1 for a predetermined period of time, include measurement signals from the transthoracic ECG leads I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1, V2, V3, V4, V5 , and V6 and from Oeso 12 and Oeso 34 bipolar transesophageal ECG leads.
  • the number and type of leads should not be considered limiting. This is because, in principle, any selection of the ECG leads can be made to determine at least one change in amplitude. Therewith a spatially separate acquisition of measurement signals can take place, both within an anatomical region and for different anatomical regions.
  • the measurement signals can be processed and evaluated in order, for example, to enable a spatial and/or temporal evaluation or evaluation according to the invention.
  • the spatial and/or temporal evaluation of data points of an EKG signal has the advantage that the ratio of the useful signal to the interference signal can be improved. As a result, an amplitude change within a heart cycle can be determined more precisely. Interfering signals can occur, for example, as a result of a stimulation of the heart or due to pathophysiology or spontaneously, so that the regularity or stability of the ECG signal is reduced and the determination of an amplitude change, for example an R-wave or R-wave, is made more difficult.
  • FIG. 2A to 2E An example of a corresponding ECG signal with various complex heart actions is shown in Figures 2A to 2E in an unpaced state and a paced state.
  • FIG. 2A accordingly shows an electrocardiographic profile of a first 12A and second 12B measurement signal from two spatially separate ECG leads and a corresponding sum signal 12C, with ECG leads II and III being transthoracic ECG leads.
  • ECG leads II and III being transthoracic ECG leads.
  • six amplitude changes are determined based on a detection of R-waves 16 or R-waves, with the course depicting the corresponding measurement signals in the case of atrial-triggered ventricular stimulation from left to right.
  • a relatively stable determination of the R-peak 16 is possible and the measurement signals 12A, 12B have no significant fluctuations or anomalies.
  • transthoracic ECG derivations and ECG derivation Oeso 5/6 is a left atrial bipolar transesophageal ECG derivation.
  • two amplitude changes are determined based on the detection of R-waves, with the course depicting the corresponding measurement signals for inhibition of bipolar right-ventricular stimulation, for ventricular extrasystole and for a narrow QRS complex from left to right.
  • there are fluctuations due to different cardiac arrhythmias which make it difficult to determine an amplitude change, as in the case of an R-wave.
  • FIG. 2D two right ventricular stimulated heart actions followed by a ventricular extrasystole and two spontaneous heart actions are shown from left to right, while two QRS morphologies are shown in FIG. 2E.
  • FIG. 2E two QRS morphologies are shown in FIG. 2E.
  • FIG. 10 A schematic representation of a control and regulation unit 10 according to the present invention is shown in FIG.
  • the control and regulation unit 10 is set up to receive an ECG signal 12 for two different ECG leads, with an evaluation unit 100 present in the control and regulation unit 10 evaluating the corresponding data points for two different measurement signals 12A, 12B .
  • a spatial evaluation can be carried out in order to facilitate the determination of an amplitude change 14 and to improve the ratio of the useful signal to the interference signal.
  • control and regulation unit 10 is designed as an EKG module, so that no special coupling is required to receive the EKG signal.
  • the EKG module can include an interface (not shown) which enables communicative coupling to an extracorporeal circulatory support system or an extracorporeal circulatory support device, so that it can be controlled or regulated accordingly by the control and regulation unit 10 .
  • the control and regulation unit 10 is also set up to output a control and regulation signal 16 based on the determined change in amplitude. For example, one or more amplitude changes 14 can be determined, which are characteristic of an R-wave in the respective heart cycle.
  • the control and regulation signal 16 can accordingly be output as an R trigger signal and, for example, operate or control/regulate a blood pump with a latency period, so that improved perfusion of the patient's coronary arteries can be provided.
  • FIGS. An example of a spatial evaluation is shown in FIGS.
  • an ECG signal 12 is recorded and shown, with first measurement signals 12A from a first ECG derivation (middle) and second measurement signals 12B from a second ECG derivation (bottom) being recorded and from the Control and regulation unit or the evaluation unit were received.
  • the ECG leads are spatial separated from each other and correspond to the ECG leads II (middle) and III (bottom) of Figures 1 and 2.
  • This example is an ECG signal 12 from a patient with coronary artery disease with a left ventricular ejection fraction of 65%, with sinus rhythm, high-grade AV block and intermittent bipolar right ventricular stimulation in a WIR mode of an implanted cardiac pacemaker.
  • a total of seven heart actions of the ECG leads II and III are shown in the specified period, with the amplitude of the measurement signal 12A, 12B on the y-axis and the time curve of the ECG signal 12 on the x-axis with a sampling frequency of 500 Hz are shown, so an interval of "500" corresponds to 1000 ms.
  • the measurement signals 12A and 12B shown show that the useful signals are different between the different heart actions and for the different anatomical regions and can vary accordingly, not only in terms of amplitude size, but also in terms of their distribution over time.
  • the measurement signals can be evaluated in a spatially resolved manner and added, for example, as is shown in FIG.
  • the addition of the measurement signals 12A, 12B can thus improve the ratio of the useful signal to the interference signal by a factor of 1.4, so that the amplitude change 14 can be determined in a considerably simplified and more precise manner. This is shown, for example, using the amplitude improvement for the third and fourth heart action in FIG. 5 with regard to the corresponding amplitudes in FIG.
  • the improvement in the amplitudes enables an improvement in the output of the control and regulation signal 16, especially since the change in amplitude can be precisely determined and thus, for example, a maximum gradient or a maximum of the amplitude can be determined more precisely.
  • the change in amplitude can serve as a trigger signal 16 for extracorporeal circulatory support, with a temporal stability of the trigger signal 16 being ensured.
  • control and regulation signals 16 or trigger signals 16 are output on the basis of specific R peaks.
  • these signals 16 can also be output with a corresponding latency period based on specific P waves or other characteristic changes in the amplitude of the EKG signal.
  • the improved temporal trigger stability based on the spatial evaluation of the data points can thus be advantageous in particular for the precise control of extracorporeal circulatory support, with interference signals being able to be masked out or corrected.
  • interference signals as a result of intermittent stimulation can be blanked out or corrected in a patient with an implanted heart pacemaker with cardiac insufficiency and coronary artery disease, but with a normal left-ventricular pump function.
  • FIGS. 7A and 7B Alternative spatial evaluations and graphical representations of the data points according to the invention are shown in FIGS. 7A and 7B. Accordingly, the data points for the entire period, as shown in Figure 7A, can be evaluated spatially and displayed by means of an overlap and color coding on a display coupled to the control and regulation unit, so that the useful signal is improved and the amplitude changes determined are also stable over time can be easily monitored.
  • the data points can also be evaluated only for a specific time interval or also for a specific time range of a cardiac cycle phase, as is shown, for example, in FIG. 7B for an alternative data set.
  • a spatial evaluation or addition of the measurement signals is carried out, for example, only for the R-wave, which can be detected using a slope of a first measurement signal.
  • the spatially evaluated data points can be represented as an extension of the data points of the first measurement signal for a specific time range of a cardiac cycle phase, this range being defined, for example, by a threshold value of the evaluated data points being exceeded.
  • the data points can be evaluated over time to determine changes in amplitude, as shown in FIGS. 8A to 8C.
  • each point in time forms a relative point in time of each cardiac cycle.
  • the evaluation unit is set up to evaluate the data points over time and the at least one amplitude change, based on an averaging of the data points for at least one corresponding, identical in time from the same reference point in the at least two heart cycles, for example always the maximum of a signal for the at least two heart cycles, e.g. the R-wave, to determine a point in time from at least two heart cycles, as shown in FIG. 8A.
  • the data points are averaged accordingly for each of the time points corresponding in time in the heart cycles.
  • the change in amplitude is determined on the basis of the course within a specific time interval, in the present case a detected QRS complex, where P denotes the start of the P wave, Q denotes the beginning of the Q wave and S denotes the end of the S wave in Figures 8A to 8C.
  • the data points can be evaluated over time using the following formula: where there is a summation of n points and where j is a single data point within the time period for a particular time corresponding in each of the n heart cycles and i is a respective heart cycle.
  • an average value is calculated or formed for the corresponding n data points.
  • a correspondingly spaced point in time in the n cardiac cycles is, for example, in each cardiac cycle after a period of yi (ps) before or after the occurrence of the reference point (e.g. the maximum of a signal in the ECG, e.g. the R-wave) in respective heart cycle.
  • the reference point e.g. the maximum of a signal in the ECG, e.g. the R-wave
  • the change in amplitude is also used to output a corresponding control and regulation signal 16 or a trigger signal 16 and is correspondingly marked within the QRS complex.
  • the different heart cycle phases of successive heart cycles and, in particular, the course of these heart cycle phases can be compared with one another by temporal averaging between several heart cycles for each corresponding point in time in the heart cycles, so that data points for the same point in time that is correspondingly spaced apart in time from the selected reference point, but for different successive heart cycles, represent a useful signal for the same respective cardiac cycle phase.
  • the averaging over time thus makes it possible for individual outliers, which, for example, are not in a relevant heart cycle range and are therefore not characteristic of a specific heart cycle phase, to nevertheless not affect the determination of the amplitude change, especially since the height of the corresponding data point for other heart cycles is relatively low.
  • An increase in the number of heart cycles compared can further improve the temporal stability of the trigger signal 16, for example with a regular heart rhythm, as can be seen, for example, from FIGS. 8B with ten heart cycles and 8C with 65 heart cycles.
  • the data points or the measurement signals were also exponentiated in the present case, so that the data points with a low measurement signal value are less pronounced. This is illustrated by the fact that the respective curves run even less jaggedly, ie with fewer deflections, with a simultaneous increase in the number of cardiac cycles, and thus interference signals at least can be partially hidden.
  • FIG. 9 shows a monitoring and graphic adjustment possibility of the time interval 18 for determining the amplitude change according to the invention.
  • a specific or predetermined trigger point for the number n of heart cycles or heart actions can be required, which is preferably an R trigger 16 .
  • the determination of the at least one change in amplitude can also be adjusted manually, for example to extend or restrict a specified time period or a time interval.
  • the control and regulation unit is preferably set up to display a signal for displaying successive heart cycles detected from the ECG signal for the corresponding points in time, the at least one amplitude change determined, and a manipulable time range specification which shows the Area of the evaluated data points indicates to be output to the display.
  • the evaluation unit is also advantageously set up to receive an adjustment signal from the coupled display and to determine the at least one amplitude change when adjusting the time range for successive heart cycles in the adjusted relative time range.
  • an overlap of the current heart cycle with the two most recent heart cycles is shown in a graphical representation by way of example.
  • the graphical representation also shows the currently determined at least one amplitude change and a time marker for the current output of the control and regulation signal 16 or the trigger signal 16 on a display coupled to the control and regulation unit, with a time window showing the current time interval 18 for evaluating the corresponding data points.
  • the time window forms a monitoring period for a sampling complex, with the heart cycles preferably being completely within the time window in order to acquire a complete data set within the time interval 18 .
  • FIG. 9 is a schematic representation of the heart cycles, which accordingly have any morphology.
  • the time intervals shown are also only examples, but can also be preset as predefined values.
  • the time window is preferably selected or set in such a way that at least the current heart cycle is displayed starting from a morphologically and/or physiologically specified reference point and more preferably also up to a corresponding reference point.
  • the time window can thus represent a time interval 18 which represents at least the current heart cycle from the end of the previous T wave to the end of the current T wave.
  • the time interval 18 can be shifted and/or lengthened or shortened, depending on how the displayed heart cycles require it with regard to a heart cycle phase relevant to the at least one amplitude change.
  • a certain flexibility and even intuitive usability for optimizing the at least one amplitude change is thus provided for the user.
  • the position of the trigger signal in the window can also be shifted (not shown).
  • three successive heart cycles, ie the current and the last two heart cycles, are shown overlapping, but only two or more heart cycles can be provided for determining the amplitude change, for example 10 or 65, as described above.
  • Control and/or regulation signal or trigger signal 18 Time interval

Abstract

The present invention relates to open-loop and closed-loop control units for extracorporeal circulatory support, to systems comprising such an open-loop and closed-loop control unit, and to corresponding methods. An open-loop and closed-loop control unit (10) for extracorporeal circulatory support is proposed, which is configured to receive a measurement of an ECG signal (12) of a supported patient over a predefined period of time, wherein the ECG signal (12) comprises multiple data points for each time point within a heart cycle. The open-loop and closed-loop control unit (10) comprises an evaluation unit (100) which is configured to evaluate the data points for at least one time point in a spatial and/or temporal manner and to determine at least one amplitude change (14) within the heart cycle based on the evaluated data points. The open-loop and closed-loop control unit (10) is further configured to output an open-loop and/or closed-loop signal (16) for extracorporeal circulatory support at a predefined point in time after the at least one amplitude change (14).

Description

Steuerung für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung Control for extracorporeal circulatory support
Technisches Gebiet technical field
Die vorliegende Erfindung betrifft Steuer- und Regeleinheiten zur extrakorporalen Kreislaufunterstützung sowie Systeme, umfassend eine solche Steuer- und Regeleinheit und entsprechende Verfahren. The present invention relates to control and regulation units for extracorporeal circulatory support and systems comprising such a control and regulation unit and corresponding methods.
Stand der Technik State of the art
Wenn die Pumpenleistung oder Pumpfunktion des Herzens versagt, kann ein kardiogener Schock auftreten, was aufgrund einer Verringerung der Herzleistung bzw. des Herzauswurfs zu einer Minderperfusion oder Durchblutung der Endorgane wie des Gehirns, der Nieren, und des Gefäßsystems im Allgemeinen führen kann. Durch dieses akute Herzversagen entsteht im Gewebe und in den Organen eine akute Blutunterversorgung und somit eine Sauerstoffunterversorgung, auch Hypoxie genannt, was zu Endorganschaden führen kann. In den meisten Fällen tritt ein solcher kardiogener Schock infolge einer Komplikation bei einem akuten Myokardinfarkt (AMI) oder Herzinfarkt auf. Derartige lebensbedrohliche Situationen können aber auch als Komplikation infolge einer chirurgischen Behandlung, wie eines Bypasses, oder durch eine unzureichende oder beeinträchtigte Lungenfunktion auftreten und schließlich auch durch Störungen des Reizleitungssystems, strukturelle Herzerkrankung oder entzündliche Prozesse des Myokards entstehen. Obwohl Faktoren wie eine frühe Revaskularisierung, das Verabreichen von inotropischen Medikamenten und mechanische Unterstützung den physiologischen Zustand des Patienten verbessern können, liegt die Sterberate im Falle eines kardiogenen Schocks weiterhin über fünfzig Prozent. When the heart fails to pump properly or function, cardiogenic shock can occur, which can result in hypoperfusion or hypoperfusion of end organs such as the brain, kidneys, and vasculature in general due to a reduction in cardiac output or cardiac output. This acute heart failure causes an acute undersupply of blood in the tissue and organs and thus an undersupply of oxygen, also known as hypoxia, which can lead to end-organ damage. In most cases, such cardiogenic shock occurs as a complication of an acute myocardial infarction (AMI) or heart attack. However, such life-threatening situations can also occur as a complication as a result of surgical treatment, such as a bypass, or as a result of insufficient or impaired lung function and finally also as a result of disturbances in the conduction system, structural heart disease or inflammatory processes in the myocardium. Although factors such as early revascularization, administration of inotropic drugs, and mechanical support can improve the patient's physiological status, the mortality rate from cardiogenic shock remains in excess of fifty percent.
Um den Zustand des Patienten zu stabilisieren, sind Kreislaufunterstützungssysteme entwickelt worden, welche eine mechanische Unterstützung bereitstellen und rasch mit dem Kreislauf verbunden werden können. Sie können den Blutfluss und die Perfusion der Organe, inklusive der herzeigenen Kranzgefäße, verbessern und einen hypoxischen Zustand vermeiden. So kann beispielsweise eine Blutpumpe mit einem venösen Zugang mittels einer venösen Kanüle und einem arteriellen Zugang mittels einer arteriellen Kanüle zum Ansaugen bzw. Fördern des Bluts verbunden sein, um einen Blutfluss von einer Seite mit einem niedrigen Druck, beispielsweise über einen Oxygenator, zu einer Seite mit einem höheren Druck bereitzustellen und somit den Kreislauf des Patienten zu unterstützen. In order to stabilize the patient's condition, circulatory support systems have been developed which provide mechanical support and speed with the circulatory system can be connected. They can improve blood flow and perfusion of organs, including the heart's own coronary vessels, and avoid a hypoxic state. For example, a blood pump can be connected to a venous access by means of a venous cannula and an arterial access by means of an arterial cannula for sucking or pumping the blood in order to allow blood to flow from one side with a low pressure, for example via an oxygenator, to one side to provide a higher pressure and thus to support the patient's circulation.
Die Komplexität und die Dynamik der patienteneigenen Herzaktion erfordern jedoch eine genaue zeitliche Steuerung bzw. Abstimmung der extrakorporalen Unterstützung. So erfolgt beispielsweise die Durchblutung der herzeigenen Koronararterien, welche den Herzmuskel im Normalfall mit ausreichend Sauerstoff versehen, im Allgemeinen in der Diastole des Herzzyklus - somit auf eine entsprechende Entleerung des linken Ventrikels. Denn wenn der Füllungsdruck am Ende der Systole, bzw. zu Beginn der Diastole, im linken Ventrikel so gering wie möglich ist, können die Koronararterien ihr Lumen größtmöglich entfalten, um somit die Blutflussrate und die Sauerstoffversorgung zu steigern. Entsprechend sollte die extrakorporale Kreislaufunterstützung zur Perfusion der Koronararterien derart gesteuert werden, dass eine Perfusion bevorzugt am Anfang der Diastole erfolgt, wobei eine Perfusion während der Systole zu vermeiden ist. However, the complexity and the dynamics of the patient's own heart action require precise timing or coordination of the extracorporeal support. For example, the blood flow through the heart's own coronary arteries, which normally provide the heart muscle with sufficient oxygen, generally takes place in the diastole of the heart cycle - thus following a corresponding emptying of the left ventricle. Because if the filling pressure at the end of systole or at the beginning of diastole in the left ventricle is as low as possible, the coronary arteries can develop their lumen as much as possible in order to increase the blood flow rate and the oxygen supply. Accordingly, the extracorporeal circulatory support for perfusion of the coronary arteries should be controlled in such a way that perfusion preferably occurs at the beginning of diastole, with perfusion during systole being avoided.
Zur Steuerung der extrakorporalen Unterstützung können Messsignale aus einem Elektrokardiogramm (EKG) erfasst und verwendet werden, womit für verschiedene Herzzyklusphasen entsprechende charakteristische Amplituden bestimmt werden können. So ist beispielsweise eine für die systolische Phase des Herzzyklus charakteristische R-Zacke bzw. R- Welle in der Regel leicht von anderen Phasen des Herzzyklus, beispielsweise in einem QRS- Komplex, unterscheidbar. Die R-Zacke kann somit, mit einer vorgegebenen Latenz, zur Steuerung einer Blutpumpe in einer sukzessiven diastolischen Phase dienen. Measurement signals from an electrocardiogram (ECG) can be recorded and used to control the extracorporeal support, with which corresponding characteristic amplitudes can be determined for different heart cycle phases. For example, an R-wave or R-wave that is characteristic of the systolic phase of the heart cycle can usually be easily distinguished from other phases of the heart cycle, for example in a QRS complex. The R-wave can thus, with a predetermined latency, serve to control a blood pump in a successive diastolic phase.
Für die Bereitstellung eines EKG-Signals können verschiedene EKG-Ableitungen vorgesehen sein, welche an unterschiedlichen anatomischen Regionen positioniert oder darin eingeführt sind. Dies ruft eine gewisse Variabilität des Messsignals hervor. Weiterhin können stimulationsbedingte oder pathophysiologisch bedingte Störungen das Verhältnis vom Nutzsignal zum Störsignal erheblich verschlechtern und somit das Bestimmen der Amplituden im Herzzyklus erschweren, sodass die erwünschte Amplitude ggf. nicht erfasst bzw. nicht bestimmt werden kann. Daraus folgt nicht nur eine Inkonsistenz bezüglich der Überwachung der Herzaktion und Herzleistung. Vielmehr wird dadurch eine Steuerung der extrakorporalen Kreislaufunterstützung, welche die Amplitude als Triggersignal verwendet, ggf. zum falschen Zeitpunkt angesteuert, sodass eine Unterstützung gerade nicht in der avisierten Herzzyklusphase erfolgt. Aus der DE 102010 024 965 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen einer R-Zacke in einem EKG- Signal bekannt, um somit eine Synchronisierung des EKG-Signals mit einem MRT- Bildgebungsverfahren zu verbessern. Dabei wird die R-Zacke anstatt einer Schwellenwertprüfung mittels einer zeitlichen Ableitung des EKG-Signals für eine vorgegebene Zeit bestimmt. Die Ableitung des EKG-Signals basiert dabei auf einzelnen Datenpunkten pro Zeitpunkt und wird einem Plausibilitätstest unterworfen, welcher aufgrund des Magnetfelds spezifisch auftretende Störsignale und Schwankungen berücksichtigt. Es werden jedoch keine pathophysiologisch bedingte Störungen oder auch einzelne, spontane Anomalitäten und insbesondere keine stimulationsbedingte Störungen durch einen implantierten Herzschrittmacher berücksichtigt. Das Verfahren stellt weiterhin stets eine unmittelbare Synchronisierung mit der R-Zacke, d. h. ohne eine vorgegebene Latenz, welche für die Steuerung einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung wesentlich ist, bereit. For the provision of an EKG signal, different EKG derivations can be provided, which are positioned at or introduced into different anatomical regions. This causes a certain variability in the measurement signal. Furthermore, disturbances caused by stimulation or pathophysiology can significantly worsen the ratio of useful signal to noise signal and thus make it more difficult to determine the amplitudes in the heart cycle, so that the desired amplitude may not be detected or determined. This not only results in an inconsistency with regard to the monitoring of the cardiac action and cardiac output. Rather, a control of the extracorporeal circulatory support, which uses the amplitude as a trigger signal, is controlled at the wrong point in time, so that support does not take place in the announced heart cycle phase. DE 102010 024 965 A1 discloses a method for determining an R-peak in an ECG signal in order to improve synchronization of the ECG signal with an MRT imaging method. In this case, the R-wave is determined by means of a time derivation of the ECG signal for a predetermined time instead of a threshold value check. The derivation of the ECG signal is based on individual data points per point in time and is subjected to a plausibility test, which takes into account interference signals and fluctuations that occur specifically due to the magnetic field. However, no pathophysiologically caused disorders or individual, spontaneous anomalies and in particular no stimulation-related disorders caused by an implanted cardiac pacemaker are taken into account. The method also always provides immediate synchronization with the R-wave, ie without a predetermined latency, which is essential for the control of extracorporeal circulatory support.
Entsprechend besteht ein Bedarf, das Verhältnis des Nutzsignals zum Störsignal aus einem EKG derart zu optimieren, dass eine Stabilität des Triggersignals für die Steuerung/Regelung einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung unter verschiedenen physiologischen Bedingungen verbessert wird. Accordingly, there is a need to optimize the ratio of the useful signal to the interference signal from an EKG in such a way that the stability of the trigger signal for the control/regulation of an extracorporeal circulatory support is improved under different physiological conditions.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Stabilität eines Triggersignals für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung zu ermöglichen. Proceeding from the known prior art, it is an object of the present invention to enable improved stability of a trigger signal for extracorporeal circulatory support.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. The object is solved by the independent claims. Advantageous developments result from the dependent claims, the description and the figures.
Entsprechend wird eine Steuer- und Regeleinheit für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung vorgeschlagen, welche dazu eingerichtet ist, eine Messung eines EKG-Signals eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum zu empfangen, wobei das EKG-Signal für jeden Zeitpunkt innerhalb eines Herzzyklus mehrere Datenpunkte umfasst. Die Steuer- und Regeleinheit umfasst eine Auswerteeinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Datenpunkte für mindestens einen Zeitpunkt räumlich und/oder zeitlich auszuwerten und aus den ausgewerteten Datenpunkten mindestens eine Amplitudenänderung innerhalb des Herzzyklus zu bestimmen. Weiterhin ist die Steuer- und Regeleinheit dazu eingerichtet ist, ein Steuer- und/oder Regelsignal für die extrakorporale Kreislaufunterstützung an einem vorgegebenen Zeitpunkt nach der mindestens einen Amplitudenänderung auszugeben. In dem vorgegebenen Zeitraum können verschiedene Herzzyklen bzw. Herzaktionen aufgezeichnet werden, wobei jeder Herzzyklus spezifizierte Zeitpunkte definieren kann, beispielsweise von einem Beginn des Herzzyklus bis zum Ende des Herzzyklus. Dies vereinfacht den Vergleich zwischen verschiedenen Herzzyklen, beispielsweise gegenüber einer Auswertung bei Verwendung von absoluten Zeitpunkten. Es können somit die unterschiedlichen Herzzyklusphasen sukzessiver Herzzyklen und insbesondere der Verlauf dieser Herzzyklusphasen sukzessiver Herzzyklen miteinander verglichen werden. Es werden also zu - in aufeinanderfolgenden Herzzyklen jeweils identischen Zeitpunkten - Datenpunkte erhoben, so daß die Datenpunkte, die zu identischen Zeitpunkten in den aufeinanderfolgenden Herzzyklen erhoben werden, miteinander verglichen oder verrechnet werden können. Es kann somit ein Nutzsignal für einen jeden Zeitpunkt einer Herzzyklusphase dargestellt werden. Accordingly, a control and regulation unit for extracorporeal circulatory support is proposed, which is set up to receive a measurement of an ECG signal from a supported patient over a predetermined period of time, the ECG signal comprising a plurality of data points for each point in time within a cardiac cycle. The control and regulation unit comprises an evaluation unit which is set up to spatially and/or temporally evaluate the data points for at least one point in time and to determine at least one amplitude change within the heart cycle from the evaluated data points. Furthermore, the control and regulation unit is set up to output a control and/or regulation signal for the extracorporeal circulatory support at a predetermined point in time after the at least one amplitude change. Various heart cycles or heart actions can be recorded in the predetermined period of time, with each heart cycle being able to define specified points in time, for example from the beginning of the heart cycle to the end of the heart cycle. This simplifies the comparison between different heart cycles, for example compared to an evaluation using absolute points in time. The different cardiac cycle phases of successive cardiac cycles and in particular the course of these cardiac cycle phases of successive cardiac cycles can thus be compared with one another. Data points are thus collected at identical points in time—in successive cardiac cycles—so that the data points collected at identical points in time in the successive cardiac cycles can be compared with one another or offset. A useful signal can thus be displayed for each point in time of a cardiac cycle phase.
Weiterhin können für denselben Zeitpunkt eines einzelnen Herzzyklus verschiedene EKG- Ableitungen zur Bereitstellung des EKG-Signals vorgesehen sein, sodass für jeden Zeitpunkt eine entsprechende Anzahl von Datenpunkten bereitgestellt werden kann. Die verschiedenen Messsignale ermöglichen somit, dass selektive Datenpunkte aus bestimmten EKG-Ableitungen zur Verarbeitung verwendet werden können. Furthermore, different ECG derivations can be provided for the same point in time of a single cardiac cycle to provide the ECG signal, so that a corresponding number of data points can be provided for each point in time. The various measurement signals thus enable selective data points from certain ECG derivations to be used for processing.
Entsprechend sind für jeden Zeitpunkt innerhalb des vorgegebenen Zeitraums mindestens zwei Datenpunkte vorhanden. Je nach Anzahl der erfassten Herzzyklen und/oder der vorhandenen EKG-Ableitungen können jedoch auch mehrere Datenpunkte für jeden Zeitpunkt vorgesehen sein. Der vorgegebene Zeitraum kann beispielsweise durch die Behandlungsdauer oder auch durch die vorgegebene Anzahl von erfassten Herzzyklen definiert sein. Accordingly, at least two data points are available for each point in time within the specified time period. However, depending on the number of cardiac cycles recorded and/or the existing ECG derivations, multiple data points can also be provided for each point in time. The specified period of time can be defined, for example, by the duration of the treatment or also by the specified number of cardiac cycles recorded.
Die räumliche und/oder zeitliche Auswertung ermöglicht somit eine Korrektur von einzelnen Störsignalen, sodass das Bestimmen der mindestens einen Amplitudenänderung innerhalb des Herzzyklus vereinfacht und die Genauigkeit verbessert wird. Mit anderen Worten wird eine solche Verbesserung des Nutzsignals aufgrund der vorhandenen mindestens zwei Datenpunkte für jeden Zeitpunkt ermöglicht und zwar ohne dass dafür ein Referenzsatz des EKG-Signals erforderlich ist. Dies ist ohnehin im Falle einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung und/oder einer von einem Herzschrittmacher bereitgestellten Herzstimulation des Patienten nicht gegeben oder auch möglich. The spatial and/or temporal evaluation thus enables individual interference signals to be corrected, so that the determination of the at least one amplitude change within the heart cycle is simplified and the accuracy is improved. In other words, such an improvement of the useful signal is made possible due to the presence of at least two data points for each point in time, specifically without a reference set of the ECG signal being required for this. In any case, this is not the case or even possible in the case of extracorporeal circulatory support and/or cardiac stimulation of the patient provided by a cardiac pacemaker.
Weiterhin wird durch die Verwendung der Datenpunkte für jeden Zeitpunkt ein Bestimmen der Amplitudenänderung in Echtzeit ermöglicht, sodass beispielsweise stimulationsbedingte Störungen durch einen implantierten Herzschrittmacher, pathophysiologisch bedingte Störungen oder auch einzelne, spontane Anomalitäten berücksichtigt werden können und diese das Bestimmen der Amplitudenänderung nicht erschweren. Damit also werden exogene Störsignale, die nicht in Zusammenhang mit der Herzstimulation stehen, bevorzugt nicht berücksichtigt. Insbesondere werden exogene Störsignale, die durch bildgebende Verfahren, z.B. im Zuge einer MRT-Bildgebung oder anderweitige Magnetfeld-induzierte Störsignale, vorzugsweise ausgeschlossen. Die unmittelbare Verwertung des in Echtzeit erfassten EKG-Signals ermöglicht es, dass das Steuer- und/oder Regelsignal auf den aktuell gemessenen Messsignalen basiert wird und das derzeit oder aktuell empfangene EKG-Signal bei der Kreislaufunterstützung des Patienten unmittelbar oder direkt, d.h. insbesondere ohne Zeitverzug, berücksichtigt wird. Dies im Gegensatz zu Verfahren, welche eine Prognostizierung des EKG-Signals bereitstellen, welche lediglich auf früher erfassten Daten basiert (d.h. die Daten werden zunächst erhoben, gespeichert und dann schließlich ausgewertet, aber nicht direkt genutzt) oder nur für virtuelle Simulierungen verwendet wird. Weiterhin kann die Amplitudenänderung an einem bestimmten Zeitpunkt vorgesehen bzw. erwartet sein, sodass durch die Datenpunkte für mindestens einen Zeitpunkt überwacht werden kann, ob eine Amplitudenänderung zu einem gegebenen Zeitpunkt tatsächlich erfolgt. Furthermore, the use of the data points for each point in time makes it possible to determine the change in amplitude in real time, so that, for example, disturbances caused by stimulation by an implanted cardiac pacemaker, pathophysiologically caused disturbances or individual, spontaneous anomalies can be taken into account and these do not make it more difficult to determine the change in amplitude. This means that exogenous interference signals that are not related to the cardiac stimulation are preferably not taken into account. In particular, exogenous interference signals, which are caused by imaging methods, for example in the course of MRT imaging or other magnetic field-induced interference signals, are preferably ruled out. The immediate utilization of the ECG signal recorded in real time makes it possible for the control and/or regulation signal to be based on the currently measured measurement signals and for the currently or currently received ECG signal to be used immediately or directly, i.e. in particular without a time delay, for the circulatory support of the patient , is taken into account. This is in contrast to methods that provide a prediction of the ECG signal, which is only based on previously acquired data (ie the data is first collected, stored and then finally evaluated, but not used directly) or is only used for virtual simulations. Furthermore, the amplitude change can be provided or expected at a specific point in time, so that the data points can be used to monitor for at least one point in time whether an amplitude change actually occurs at a given point in time.
Das Ausgeben des Steuersignals bzw. Regelsignals für die extrakorporale Kreislaufunterstützung kann weiterhin ein unmittelbares Einstellen eines entsprechenden Parameters bzw. Betriebsparameters einer gekoppelten extrakorporalen Kreislaufunterstützungsvorrichtung bewirken. Beispielsweise können somit eine oder mehrere in einem System zur extrakorporalen Kreislaufunterstützung vorhandene Pumpenantriebe oder Pumpenköpfe für Blutpumpen, beispielsweise nicht-okklusive Blutpumpen, gesteuert bzw. geregelt werden. Somit kann anhand des EKG-Signals eine gewünschte Blutflussrate zu einer entsprechenden Herzzyklusphase bereitgestellt werden. The outputting of the control signal or regulation signal for the extracorporeal circulatory support can also bring about a direct setting of a corresponding parameter or operating parameter of a coupled extracorporeal circulatory support device. For example, one or more pump drives or pump heads for blood pumps, for example non-occlusive blood pumps, present in a system for extracorporeal circulatory support can thus be controlled or regulated. A desired blood flow rate for a corresponding heart cycle phase can thus be provided on the basis of the EKG signal.
Die Blutpumpe kann mit einem venösen Zugang mittels einer venösen Kanüle und einem arteriellen Zugang mittels einer arteriellen Kanüle zum Ansaugen bzw. Fördern des Bluts verbunden sein, um einen Blutfluss von einer Seite mit einem niedrigen Druck, zu einer Seite mit einem höheren Druck bereitzustellen. Bevorzugt ist die Blutpumpe als Disposable oder Einmalartikel ausgebildet und fluidisch von dem jeweiligen Pumpenantrieb getrennt und leicht koppelbar, beispielsweise über eine magnetische Kopplung. Die Steuer- und Regeleinheit betätigt durch die Ausgabe des entsprechenden Signals den Motor des Pumpenantriebs und kann somit eine Änderung der Drehzahl der Blutpumpe bewirken. The blood pump can be connected to a venous line by means of a venous cannula and an arterial line by means of an arterial cannula for sucking the blood to provide a blood flow from a side with a low pressure to a side with a higher pressure. The blood pump is preferably designed as a disposable or disposable item and is fluidically separated from the respective pump drive and can be easily coupled, for example via a magnetic coupling. By outputting the corresponding signal, the control and regulation unit actuates the motor of the pump drive and can thus bring about a change in the speed of the blood pump.
Das EKG-Signal kann weiterhin über eine Schnittstelle, welche kommunikativ mit mindestens einem EKG-Gerät verbunden ist, in die Steuer- und Regeleinheit eingespeist bzw. davon empfangen werden. Bevorzugt ist die Steuer- und Regeleinheit jedoch als Teil eines EKG-Geräts oder derart ausgebildet, dass das EKG-Gerät an der Steuer- und Regeleinheit befestigt werden kann. Somit kann die Steuer- und Regeleinheit unabhängig vom Vorhandensein von anderen Komponenten eingesetzt werden und kompakt ausgebildet sein. Bevorzugt ist das EKG-Gerät in einem einzigen Gehäuse eines Systems für die extrakorporale Kreislaufunterstützung integriert, beispielsweise in der Sensorbox in Form einer EKC-Karte oder eines EKG-Moduls. Alternativ kann die Steuer- und Regeleinheit jedoch auch dazu eingerichtet sein, ein externes EKG-Signal des unterstützten Patienten zu empfangen, beispielsweise von einem außerhalb eines extrakorporalen Kreislaufunterstützungssystems angeordneten Herzmonitors. Dadurch kann das System sogar noch kompakter ausgebildet werden. The EKG signal can also be fed into the control and regulation unit or received by it via an interface which is communicatively connected to at least one EKG device. However, the control and regulation unit is preferably designed as part of an EKG device or in such a way that the EKG device can be attached to the control and regulation unit. Thus, the control and regulation unit can be used independently of the presence of other components and can be of compact design. The ECG device is preferably integrated in a single housing of a system for extracorporeal circulatory support. for example in the sensor box in the form of an EKC card or an EKG module. Alternatively, however, the control and regulation unit can also be set up to receive an external ECG signal from the supported patient, for example from a heart monitor arranged outside of an extracorporeal circulatory support system. This allows the system to be made even more compact.
Die mindestens eine Amplitudenänderung ist weiterhin bevorzugt ein charakteristisches EKG- Signal, das eine Synchronisierung der Steuer- und Regeleinheit mit der Blutpumpe ermöglicht, sodass eine regelmäßige bzw. periodische Ausgabe des Steuersignals bzw. Regelsignals von der Steuer- und Regeleinheit erfolgen kann. Beispielsweise kann die Amplitudenänderung bzw. der jeweilige Bereich in der elektrischen Erregungsleitung charakteristisch bzw. kennzeichnend für die systolische oder diastolische Phase des Herzens sein, sodass ein Steuer- und/oder Regelsignal beispielsweise derart ausgegeben werden kann, dass ein Betätigen einer Blutpumpe an einem vorgegebenen Zeitpunkt und in einer vorgegebenen Phase erfolgen kann und keine Überlappung mit anderen Phasen bewirkt wird. The at least one amplitude change is also preferably a characteristic ECG signal that enables the control and regulation unit to be synchronized with the blood pump, so that the control and regulation signal can be output regularly or periodically by the control and regulation unit. For example, the change in amplitude or the respective range in the electrical excitation line can be characteristic or indicative of the systolic or diastolic phase of the heart, so that a control and/or regulation signal can be output such that a blood pump is actuated at a predetermined point in time and can occur in a predetermined phase and not cause overlap with other phases.
Bevorzugt ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die Datenpunkte für ein vorgegebenes Zeitintervall, basierend auf mindestens einer Herzzyklusphase des EKG-Signals, auszuwerten und die mindestens eine Amplitudenänderung innerhalb des Zeitintervalls zu bestimmen. Beispielsweise kann anhand der Datenpunkte bzw. des EKG-Signals ein QRS-Komplex erfasst bzw. bestimmt werden, sodass die mindestens eine Amplitudenänderung einem oder mehreren charakteristischen Merkmalen entspricht. The evaluation unit is preferably set up to evaluate the data points for a predefined time interval based on at least one cardiac cycle phase of the ECG signal and to determine the at least one amplitude change within the time interval. For example, a QRS complex can be detected or determined using the data points or the ECG signal, so that the at least one change in amplitude corresponds to one or more characteristic features.
Das Beschränken der Auswertung der Datenpunkte auf ein bestimmtes Zeitintervall erleichtert nicht nur die Datenverarbeitung und Beschleunigung der Verarbeitung, um beispielsweise das Bestimmen der Amplitudenänderung unter verschiedenen Bedingungen, beispielsweise bei einer höheren Anzahl von Datenpunkten, in Echtzeit zu gewährleisten. Es wird dadurch auch eine höhere Genauigkeit der bestimmten Amplitudenänderung ermöglicht. So können beispielsweise für die Steuerung irrelevante Amplitudenänderungen ignoriert oder ausgeblendet und eine Rechenkapazität für spezifische Datenpunkte bzw. einen oder mehrere Zeitpunkte und entsprechende Herzzyklusphasen verwendet werden. Gleichzeitig wird hierdurch eine hohe Auflösung der Amplitudenänderungsbestimmung bereitgestellt. Restricting the evaluation of the data points to a specific time interval not only facilitates the data processing and speeds up the processing, for example to ensure the determination of the amplitude change under different conditions, for example with a larger number of data points, in real time. This also enables greater accuracy of the determined amplitude change. For example, amplitude changes that are irrelevant for the control can be ignored or masked out and a computing capacity can be used for specific data points or one or more points in time and corresponding cardiac cycle phases. At the same time, this provides a high resolution of the amplitude change determination.
Um nicht nur eine absolute Amplitudenänderung für einen bestimmten Zeitpunkt innerhalb des Herzzyklus, sondern einen genaueren Verlauf der Amplitude bestimmen zu können, ist die Auswerteeinheit bevorzugt dazu eingerichtet, die mindestens eine Amplitudenänderung basierend auf Datenpunkten für mindestens zwei Zeitpunkte zu bestimmen. Das Abtasten des EKG-Signals und der entsprechenden Datenpunkte kann beispielsweise bei einer Frequenz von 500 Hz erfolgen, sodass zwischen zwei jeweiligen Zeitpunkten pro Sekunde 2 ms liegen. Um einen Verlauf der Amplitudenänderung bzw. eine relative Steigung zu bestimmen, können somit zwei Zeitpunkte, entweder sukzessive Zeitpunkte oder aber voneinander beabstandete Zeitpunkte, bereits ausreichen. In order to be able to determine not only an absolute change in amplitude for a specific point in time within the heart cycle, but also a more precise course of the amplitude, the evaluation unit is preferably set up to determine the at least one change in amplitude based on data points for at least two points in time. The sampling of the ECG signal and the corresponding data points can take place, for example, at a frequency of 500 Hz, so that there are 2 ms between two respective points in time per second. Around To determine a course of the change in amplitude or a relative slope, two points in time, either successive points in time or points in time spaced apart from one another, can already be sufficient.
Bevorzugt wird die mindestens eine Amplitudenänderung jedoch für eine größere Anzahl von Zeitpunkten von zwischen 2 und 500 Zeitpunkten, weiter bevorzugt zwischen 50 und 150 oder von mindestens 50 oder 100 oder 150 Zeitpunkten, bestimmt. So kann die Auswerteeinheit beispielsweise dazu eingerichtet sein, die mindestens eine Amplitudenänderung durch Auswerten aller Datenpunkte innerhalb eines QRS-Komplexes zu bestimmen. Entsprechend kann die Anzahl der Zeitpunkte in Abhängigkeit von den vorhandenen Herzrhythmusstörungen und/oder Herzstimulationen gewählt werden. So können beim vermehrten Auftreten von ventrikulären Extrasystolen beispielsweise 5 bis 10 Zeitpunkte und bei unregelmäßigen und/oder seltenen ventrikulären und/oder supraventrikulären Extrasystolen beispielsweise 10 bis 100 Zeitpunkte gewählt werden. Weiterhin kann die Anzahl der Zeitpunkte auch nach Dauer der Untersuchung und/oder in Abhängigkeit der Setupkonfigurationen gewählt werden, sodass ebenfalls eine höhere Anzahl als 500 Zeitpunkte gewählt werden kann. So kann die Anzahl der Zeitpunkte ebenfalls zwischen 10 und 10.000 Zeitpunkten liegen, beispielsweise bei Schrittmacherabhängigkeit und ventrikulärem VVI Pacing. However, the at least one change in amplitude is preferably determined for a larger number of points in time of between 2 and 500 points in time, more preferably between 50 and 150 or of at least 50 or 100 or 150 points in time. For example, the evaluation unit can be set up to determine the at least one change in amplitude by evaluating all data points within a QRS complex. Correspondingly, the number of points in time can be selected as a function of the existing cardiac arrhythmia and/or cardiac stimulation. For example, 5 to 10 points in time can be selected in the event of an increased occurrence of ventricular extrasystoles, and 10 to 100 points in time, for example, can be selected in the case of irregular and/or rare ventricular and/or supraventricular extrasystoles. Furthermore, the number of time points can also be selected according to the duration of the examination and/or depending on the setup configurations, so that a higher number than 500 time points can also be selected. The number of points in time can also be between 10 and 10,000 points in time, for example in the case of pacemaker dependence and ventricular VVI pacing.
Weiterhin kann die Herzleistung sowohl von einer patienteneigenen Herzaktion als auch mit Stimulation, beispielsweise anhand eines Herzschrittmachers, erfolgen. In diesen Fällen können pathophysiologisch bedingte bzw. stimulationsbedingte Störungen auftreten, welche durch eine spezifische Auswahl der Zeitpunkte ausgeblendet werden können, beispielsweise indem ein entsprechendes Zeitintervall zum Bestimmen der mindestens einen Amplitudenänderung vorgesehen ist. Furthermore, the cardiac output can be provided both by the patient's own cardiac activity and with stimulation, for example using a cardiac pacemaker. In these cases, pathophysiologically caused or stimulation-related disturbances can occur, which can be masked out by a specific selection of the points in time, for example by providing a corresponding time interval for determining the at least one amplitude change.
Das Bereitstellen eines Steuer- bzw. Regelsignals für die extrakorporale Kreislaufunterstützung sollte, wie oben beschrieben, zu einem Zeitpunkt und in einem physiologischen Zustand erfolgen, um eine maximale Unterstützung der Herzleistung bereitzustellen. Entsprechend sollte eine Amplitudenänderung bestimmt werden, welche als zeitlich stabiles Triggersignal verwendet werden kann. Daher ist die Auswerteeinheit bevorzugt dazu eingerichtet, mindestens eine ausgewählte Amplitudenänderung zu bestimmen, welche für eine Herzzyklusphase charakteristisch ist. Weiter bevorzugt ist die mindestens eine ausgewählte Amplitudenänderung charakteristisch für eine P-Welle oder insbesondere R-Zacke. As described above, the provision of a control or regulation signal for the extracorporeal circulatory support should take place at a point in time and in a physiological state in order to provide maximum support of the cardiac output. Accordingly, an amplitude change should be determined, which can be used as a temporally stable trigger signal. The evaluation unit is therefore preferably set up to determine at least one selected change in amplitude which is characteristic of a cardiac cycle phase. More preferably, the at least one selected change in amplitude is characteristic of a P wave or, in particular, an R wave.
Es können jedoch auch andere Amplitudenänderungen bestimmt werden, beispielsweise über einen vorgegebenen Streckenabschnitt des EKG-Signals oder aus einem markanten Punkt des EKG-Signals. Bevorzugt wird aus den Datenpunkten jedoch zumindest eine R-Zacke bzw. R- Wel le bestimmt, mittels welcher ein Triggersignal mit einer vorgegebenen Latenzzeit ausgegeben wird. So kann beispielsweise ein Steuer- oder Regelsignal für einen Betriebsparameter einer Blutpumpe an einem vorgegebenen Zeitpunkt nach der Detektion der R-Zacke, beispielsweise der Detektion der maximalen Amplitude, ausgegeben werden und die Blutpumpe entsprechend eingestellt werden, typischerweise mit einer Verzögerung. However, other changes in amplitude can also be determined, for example over a predetermined section of the EKG signal or from a prominent point of the EKG signal. However, at least one R-peak or R-wave is preferably determined from the data points, by means of which a trigger signal with a predetermined latency time is output will. For example, a control or regulation signal for an operating parameter of a blood pump can be output at a predetermined point in time after the R-wave has been detected, for example the detection of the maximum amplitude, and the blood pump can be adjusted accordingly, typically with a delay.
Entsprechend wird durch das Bestimmen der mindestens einen Amplitudenänderung eine zeitlich stabile elektrokardiographisch getriggerte und hämodynamisch optimierte synchronisierte extrakorporale Kreislaufunterstützung bereitgestellt. Correspondingly, by determining the at least one amplitude change, a temporally stable, electrocardiographically triggered and hemodynamically optimized, synchronized extracorporeal circulatory support is provided.
Das Auswerten der Datenpunkte kann sowohl räumlich als auch zeitlich erfolgen. Entsprechend umfasst das EKG-Signal bevorzugt mindestens ein erstes Messsignal aus einer ersten EKG- Ableitung und ein zweites Messsignal aus einer zweiten EKG-Ableitung, wobei die erste und zweite EKG-Ableitung räumlich voneinander getrennt sind und wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die Datenpunkte räumlich auszuwerten und die mindestens eine Amplitudenänderung basierend auf einer Addition oder Mittelung der Messsignale zu bestimmen. The data points can be evaluated both spatially and temporally. Accordingly, the ECG signal preferably comprises at least a first measurement signal from a first ECG derivation and a second measurement signal from a second ECG derivation, the first and second ECG derivations being spatially separated from one another and the evaluation unit being set up to calculate the data points evaluate spatially and to determine the at least one amplitude change based on an addition or averaging of the measurement signals.
Durch die räumliche Trennung der Ableitungen und den entsprechenden Signalen, wobei beispielsweise eine räumliche und/oder anatomische Beabstandung vorliegen kann, kann einerseits sichergestellt werden, dass der Abstand des Nutzsignals zu bestimmten Störsignalen, beispielsweise von einer Stimulation des Herzens, verbessert wird und diese Störsignale somit weitestgehend vermieden und zumindest teilweise rausgefiltert werden können, sodass diese das Bestimmen der mindestens einen Amplitudenänderung mithin nicht beeinträchtigen. Andererseits ermöglicht dies, dass durch die räumliche Trennung der EKG-Ableitungen auch im Falle von Abwandlungen oder Variationen von physiologischen Signalen, beispielsweise der Erregerleitungen, ein EKG-Signal mit einem möglichst starken Nutzsignal erfasst wird. The spatial separation of the leads and the corresponding signals, for example a spatial and/or anatomical separation, can ensure on the one hand that the distance between the useful signal and certain interference signals, for example from a stimulation of the heart, is improved and these interference signals are thus improved can be largely avoided and at least partially filtered out, so that they therefore do not impair the determination of the at least one amplitude change. On the other hand, this allows an ECG signal with the strongest possible useful signal to be detected due to the spatial separation of the ECG leads even in the case of modifications or variations of physiological signals, for example the excitation lines.
Die Addition bzw. Summation oder Mittelung der Messsignale bzw. der jeweiligen, räumlich getrennten Datenpunkte als Teil von Signal Averaging verbessert somit durch die Verwendung von mehreren EKG-Ableitungen bzw. Signalquellen das Verhältnis des Nutzsignals zum Störsignal um einen Faktor von mindestens 1 ,2, beispielsweise 1 ,4, sodass auch bei schwächeren Messsignalen oder Fluktuationen mindestens eine Amplitudenänderung eindeutig bestimmt werden kann. Mit anderen Worten kann das Verhältnis des Nutzsignals zum Störsignal bei einer Anzahl von n EKG-Ableitungen um einen Faktor aus der Quadratwurzel von /7 verbessert werden, sodass auch bei schwächeren Messsignalen oder Fluktuationen mindestens eine Amplitudenänderung eindeutig bestimmt werden kann. Bei zwei EKG-Ableitungen kann somit eine Verbesserung von (n = 2) ~ 1,41 erreicht werden. Diese Verbesserung kann beispielsweise beim Vorliegen von idealem Rauschen mit allen Frequenzen erreicht werden, kann jedoch bei nicht idealen Rauschsignalen, welche beispielsweise bei Biosignalstörungen auftreten können, reduziert sein. The addition or summation or averaging of the measurement signals or the respective spatially separated data points as part of signal averaging thus improves the ratio of the useful signal to the interference signal by a factor of at least 1.2 through the use of several ECG derivations or signal sources. for example 1.4, so that at least one change in amplitude can be clearly determined even with weaker measurement signals or fluctuations. In other words, the ratio of the useful signal to the interference signal can be improved by a factor of the square root of /7 for a number of n ECG derivations, so that at least one amplitude change can be clearly determined even with weaker measurement signals or fluctuations. With two ECG leads, an improvement of (n = 2) ~ 1.41 can be achieved. This improvement can be achieved, for example, in the presence of ideal noise with all frequencies, but can be reduced in the case of non-ideal noise signals, which can occur, for example, with biosignal interference.
Eine entsprechende Verbesserung des Verhältnisses des Nutzsignals zum Störsignal kann auch bei einer zeitlichen Mittelung bzw. Signal Averaging erreicht werden, wobei die Verbesserung sich aus der Quadratwurzel Anzahl /? der gemittelten Herzaktionen bzw. Herzzyklen ergibt, beispielsweise aus mindestens zwei gemittelten R-Zacken-getriggerten Herzaktionen. A corresponding improvement in the ratio of the useful signal to the interference signal can also be achieved with time averaging or signal averaging, with the improvement resulting from the square root of the number /? of the averaged cardiac actions or cardiac cycles, for example from at least two averaged R-wave-triggered cardiac actions.
Entsprechend kann das Steuer- oder Regelsignal als Triggersignal mit hoher zeitlicher Stabilität ausgegeben werden. Accordingly, the control or regulation signal can be output as a trigger signal with high temporal stability.
Bevorzugt umfasst das EKG-Signal ein Messsignal einer transthorakalen EKG-Ableitung und/oder einer transösophagealen EKG-Ableitung. Die Anzahl der EKG-Ableitungen ist nicht auf die Anzahl der jeweiligen Datenpunkte beschränkt, sodass grundsätzlich eine Auswahlmöglichkeit für die EKG-Ableitungen zum Auswerten der Datenpunkte besteht. Beispielsweise können für eine elektrographische Analyse eine Vielzahl von transthorakalen EKG-Ableitungen (I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1 , V2, V3, V4, V5, V6) und (bipolaren) transösophagealen EKG-Ableitungen (Oeso 12, Oeso 34, Oeso 56, Oeso 78) vorgesehen sein, wobei für die Datenpunkte eine oder zwei der jeweiligen EKG-Ableitungsarten verwendet werden können. The EKG signal preferably includes a measurement signal of a transthoracic EKG lead and/or a transesophageal EKG lead. The number of ECG leads is not limited to the number of the respective data points, so that there is always a choice of ECG leads for evaluating the data points. For example, a large number of transthoracic ECG leads (I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1, V2, V3, V4, V5, V6) and (bipolar) transesophageal ECG leads (Oeso 12, Oeso 34, Oeso 56, Oeso 78), it being possible for one or two of the respective ECG derivation types to be used for the data points.
Die Triggerstabilität ist in der Regel für eine gesamte Behandlungsdauer relevant und daher bevorzugt über den vorgegebenen Zeitraum zu überwachen. Entsprechend kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, für mindestens zwei Herzzyklen eine Amplitudenänderung und einen zeitlichen Abstand und/oder eine Frequenz der Amplitudenänderungen zu bestimmen, wobei die Steuer- und Regeleinheit insbesondere dazu eingerichtet ist, ein für den zeitlichen Abstand und/oder die Frequenz kennzeichnendes Signal auszugeben. The trigger stability is usually relevant for the entire duration of the treatment and should therefore preferably be monitored over the specified period of time. Accordingly, the evaluation unit can be set up to determine an amplitude change and a time interval and/or a frequency of the amplitude changes for at least two heart cycles, with the control and regulation unit being set up in particular to determine a characteristic value for the time interval and/or the frequency output signal.
Das kennzeichnende Signal kann beispielsweise ein aktueller Zeitabstand zwischen der momentanen Amplitudenänderung und der zuletzt bestimmten Amplitudenänderung sein, beispielsweise ein R-R Intervall, und/oder beispielsweise einen durchschnittlichen Zeitabstand ggf. mit einer aktuellen Abweichung. Auch kann das Signal beispielsweise eine grafische Darstellung auf einem Display bewirken, wobei die bestimmten Amplitudenänderungen in den jeweiligen Herzzyklen markiert oder gekennzeichnet sind. Somit kann nicht nur erfasst werden, ob die Amplitudenänderung zu demselben oder zu einem ähnlichen Zeitpunkt bestimmt wurde, sondern auch, ob diese zum richtigen Zeitpunkt bestimmt wurde, beispielsweise bei einem Maximalwert und nicht zu Beginn oder am Ende einer Amplitude. Entsprechend kann anhand der Markierungen die zeitliche Stabilität ohne weiteres visuell überwacht werden. Bevorzugt ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die mindestens eine Amplitudenänderung kontinuierlich bei jedem sukzessiven aus dem EKG-Signal erfassten Herzzyklus zu bestimmen. Somit kann eine eventuelle Instabilität des Triggersignals sofort detektiert und durch Anpassung der Auswertung beseitigt werden. Beispielsweise können eine alternative EKG-Ableitung zum Bereitstellen des Messsignals und/oder ein alternatives Zeitintervall zum Auswerten der Datenpunkte gewählt werden, wobei die Auswerteeinheit vorteilhaft dazu eingerichtet sein kann, eine Einstellung automatisch anpassen zu können, um eine Verbesserung bezüglich der bestimmten Amplitudenänderung bereitzustellen. Beispielsweise können Schwellenwerte für die Datenpunkte bzw. die erfassten Messsignale hinterlegt sein, optional in Bezug auf einen oder mehrere Zeitpunkte, wobei beispielsweise automatisch eine alternative EKG-Ableitung oder ein alternatives Zeitintervall beim Unterschreiten oder Überschreiten eines jeweiligen Schwellenwerts zum Bestimmen der Amplitudenänderung selektiert wird. The characterizing signal can be, for example, a current time interval between the instantaneous amplitude change and the last determined amplitude change, for example an RR interval, and/or for example an average time interval, possibly with a current deviation. The signal can also cause a graphic representation on a display, for example, with the determined amplitude changes being marked or identified in the respective heart cycles. It is thus not only possible to detect whether the change in amplitude was determined at the same time or at a similar point in time, but also whether it was determined at the correct point in time, for example at a maximum value and not at the beginning or at the end of an amplitude. Correspondingly, the stability over time can easily be monitored visually using the markings. The evaluation unit is preferably set up to determine the at least one change in amplitude continuously for each successive heart cycle detected from the EKG signal. In this way, any instability of the trigger signal can be detected immediately and eliminated by adjusting the evaluation. For example, an alternative ECG derivation for providing the measurement signal and/or an alternative time interval for evaluating the data points can be selected, in which case the evaluation unit can advantageously be set up to be able to automatically adjust a setting in order to provide an improvement with regard to the determined amplitude change. For example, threshold values for the data points or the recorded measurement signals can be stored, optionally in relation to one or more points in time, with an alternative ECG derivation or an alternative time interval being selected automatically when a respective threshold value for determining the amplitude change is exceeded or not reached.
Eine zeitliche Auswertung der Datenpunkte kann, zusätzlich oder alternativ zur räumlichen Auswertung, vorgesehen sein. Entsprechend kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, die jeweiligen Datenpunkte eines jeden Herzzyklus, insbesondere die einander zeitlich entsprechenden Datenpunkte (d.h. jene Datenpunkte aufeinanderfolgender Herzzyklen, die zeitlich jeweils gleich zu einem Referenzpunkt, bspw. dem Maximum eines Signals im Herzzyklus, im Herzzyklus beabstandet sind) zeitlich auszuwerten und die mindestens eine Amplitudenänderung, basierend auf einer Mittelung oder Addition der einander entsprechenden, für mindestens einen Zeitpunkt aus mindestens zwei Herzzyklen erhobenen Datenpunkte zu bestimmen. A temporal evaluation of the data points can be provided in addition to or as an alternative to the spatial evaluation. Accordingly, the evaluation unit can be set up to evaluate the respective data points of each heart cycle, in particular the data points that correspond to one another in time (i.e. those data points of consecutive heart cycles which are spaced at the same time from a reference point, e.g. the maximum of a signal in the heart cycle, in the heart cycle). to evaluate over time and to determine the at least one change in amplitude based on an averaging or addition of the corresponding data points collected for at least one point in time from at least two heart cycles.
Wie vorstehend beschrieben können in dem vorgegebenen Zeitraum verschiedene Herzzyklen bzw. Herzaktionen aufgezeichnet werden, wobei jeder Herzzyklus Zeitpunkte definieren kann, beispielsweise von einem Beginn des Herzzyklus bis zum Ende des Herzzyklus. Somit können die unterschiedlichen Herzzyklusphasen sukzessiver Herzzyklen und insbesondere der Verlauf dieser Herzzyklusphasen miteinander verglichen werden, sodass Datenpunkte für denselben, jeweils zeitlich (in Bezug auf einen definierten Referenzpunkt des Herzzyklus) gleich beabstandeten Zeitpunkt verschiedener sukzessiver Herzzyklen, ein Nutzsignal für dieselbe jeweilige Herzzyklusphase darstellen. Bevorzugt ist erfolgt die Datenerhebung also derart, daß die Datenpunkte für jeden Herzzyklus zu demselben Zeitpunkt vor oder nach einem definierten Referenzpunkt, der für alle Herzzyklen identisch gewählt ist, im jeweiligen Herzzyklus ermittelt werden, wobei der Referenzpunkt bevorzugt morphologisch und/oder physiologisch vorgegeben ist. Die Vorgabe ist typischerweise eine charakteristische Eigenschaft im EKG-Signal, also der Onset eines der EKG-Signale (P, Q, R, S, T) oder der Zeitpunkt des Maximum eines dieser Signale, wie sie in jedem Herzzyklus auftreten. So kann beispielweise in jedem Herzzyklus der Zeitpunkt des Maximums der R-Zacke als Referenzpunkt definiert werden. Das Auftreten dieses durch den Herzzyklus vorgegebenen Referenzpunktes variiert zwar von Herzzyklus zu Herzzyklus in zeitlicher Hinsicht, so daß bspw. die R-Zacke oder ein anderes Charakteristikums des Herzzyklus etwas früher oder später in einem Herzzyklus als in dem darauffolgenden Herzzyklus auftreten kann. Gleichwohl bleibt dieses Merkmal des EKG der Referenzpunkt in jedem der erfindungsgemäß erfaßten Herzzyklen. Die Messung der Datenpunkte pro Herzzyklus erfolgt also für jeden Herzzyklus individuell, allerdings in zeitlich gleichbleibender Abhängigkeit von diesem vorbestimmten Referenzpunkt. In jedem Herzzyklus werden also gemäß einer vorgegebenen Frequenz vor und nach dem Referenzpunkt über den Verlauf des Herzzyklus Datenpunkte gemessen, also bspw. erfolgt eine Erfassung eines Datenpunkt in jedem der erfaßten Herzzyklen gleichbleibend pro ps oder pro 2 ps vor und nach dem Auftreten des Referenzpunktes. As described above, different heart cycles or heart actions can be recorded in the predetermined time period, with each heart cycle being able to define points in time, for example from the beginning of the heart cycle to the end of the heart cycle. Thus, the different heart cycle phases of successive heart cycles and in particular the progression of these heart cycle phases can be compared with one another, so that data points for the same time (in relation to a defined reference point of the heart cycle) of different successive heart cycles, which are equally spaced in time, represent a useful signal for the same respective heart cycle phase. The data collection is preferably carried out in such a way that the data points for each heart cycle are determined at the same point in time before or after a defined reference point, which is chosen to be identical for all heart cycles, in the respective heart cycle, with the reference point preferably being morphologically and/or physiologically predetermined. The specification is typically a characteristic property in the ECG signal, i.e. the onset of one of the ECG signals (P, Q, R, S, T) or the point in time of the maximum of one of these signals, as they occur in each cardiac cycle. For example, the point in time of the maximum of the R-wave can be defined as a reference point in each cardiac cycle. The occurrence of this reference point, which is predetermined by the cardiac cycle, varies from cardiac cycle to cardiac cycle in terms of time, so that, for example, the R-wave or another characteristic of the cardiac cycle can occur somewhat earlier or later in one cardiac cycle than in the following cardiac cycle. Nevertheless, this feature of the EKG remains the reference point in each of the heart cycles recorded according to the invention. The measurement of the data points per heart cycle is therefore carried out individually for each heart cycle, but in a temporally constant dependence on this predetermined reference point. In each heart cycle, data points are measured according to a predetermined frequency before and after the reference point over the course of the heart cycle, i.e., for example, a data point is recorded in each of the recorded heart cycles consistently per ps or per 2 ps before and after the occurrence of the reference point.
Die zeitliche Mittelung, d. h. eine Durchschnittsbildung, oder Addition der Datenpunkte ermöglichen somit, dass einzelne Ausreißer, welche beispielsweise nicht in einem relevanten Herzzyklusbereich liegen und somit nicht kennzeichnend für eine bestimmte Herzzyklusphase sind, das Bestimmen der Amplitudenänderung dennoch nicht beeinträchtigen, zumal die Höhe des entsprechenden Datenpunkts für andere Herzzyklen im Verhältnis gering ist. Es kann auf diese Weise in Echtzeit überwacht werden, ob die bestimmte Amplitudenänderung im vorgesehenen Bereich liegt und ob eine Stabilität eines Triggersignals gegeben ist. The time averaging, i. H. averaging or addition of the data points thus make it possible for individual outliers, which, for example, are not in a relevant heart cycle range and are therefore not characteristic of a specific heart cycle phase, to still not affect the determination of the amplitude change, especially since the height of the corresponding data point for other heart cycles in the ratio is low. In this way, it can be monitored in real time whether the determined amplitude change is within the intended range and whether a trigger signal is stable.
Obwohl die Mittelung oder Addition bereits mit Datenpunkten aus zwei Herzzyklen eine Verbesserung des Nutzsignals gegenüber dem Störsignal bewirken, ist bevorzugt eine Mittelung oder Addition über mehr als zwei Herzzyklen vorgesehen. Entsprechend kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, die mindestens eine Amplitudenänderung basierend auf einer Mittelung oder Addition der Datenpunkten aus mindestens 10, bspw. 10 bis 100 oder 10 bis 40 oder 10 bis 35 Herzzyklen, zu bestimmen, bevorzugt mindestens 40, bspw. zwischen 40 und 80 Herzzyklen. Wie vorstehend beschrieben, kann eine (theoretische) Verbesserung des Nutzsignals bei einer Anzahl von n Herzzyklen bzw. Herzaktionen um einen Faktor erhöht werden, welcher der Quadratwurzel, also Vn, entspricht. Bei einer Mittelung von 25 Herzzyklen kann das Nutzsignal bzw. der Störsignalabstand um einen (theoretischen) Faktor 5 verbessert werden. Although the averaging or addition already brings about an improvement in the useful signal compared to the interference signal with data points from two heart cycles, an averaging or addition over more than two heart cycles is preferably provided. Accordingly, the evaluation unit can be set up to determine the at least one change in amplitude based on an averaging or addition of the data points from at least 10, e.g. 10 to 100 or 10 to 40 or 10 to 35 heart cycles, preferably at least 40, e.g. between 40 and 80 cardiac cycles. As described above, a (theoretical) improvement in the useful signal given a number of n heart cycles or heart actions can be increased by a factor which corresponds to the square root, ie Vn. With an averaging of 25 cardiac cycles, the useful signal or the signal-to-noise ratio can be improved by a (theoretical) factor of 5.
Die Anzahl der Herzzyklen ist jedoch nicht auf die Zahlen beschränkt. Entsprechend können auch mehr als 100 Herzzyklen vorgesehen sein, beispielsweise um verhältnismäßig prominente Ausreißer auszugleichen. Es können jedoch auch Datenpunkte von 10 bis 40 Herzzyklen ausgewertet werden, um beispielsweise eine rasche Anpassung an einen geänderten physiologischen Zustand zu ermöglichen. However, the number of cardiac cycles is not limited to the numbers. Correspondingly, more than 100 heart cycles can also be provided, for example in order to compensate for relatively prominent outliers. However, data points from 10 to 40 heart cycles can also be evaluated, for example to enable rapid adaptation to a changed physiological state.
Das Bestimmen der mindestens einen Amplitudenänderung kann weiterhin manuell angepasst werden, um beispielsweise einen festgelegten Zeitraum oder ein Zeitintervall zu erweitern oder zu beschränken. Bevorzugt ist die Steuer- und Regeleinheit somit im gekoppelten Zustand mit einem Display dazu eingerichtet ist, ein Signal zur Darstellung von aus dem EKG-Signal erfassten sukzessiven Herzzyklen für einander zeitlich entsprechende Zeitpunkte der bestimmten mindestens einen Amplitudenänderung, und eine manipulierbare zeitliche Bereichsangabe, welche den Bereich der ausgewerteten Datenpunkte kennzeichnet, an das Display auszugeben. Die Auswerteeinheit kann dann weiterhin vorteilhaft dazu eingerichtet sein, ein Anpassungssignal von dem gekoppelten Display zu empfangen und die mindestens eine Amplitudenänderung bei einer Anpassung des zeitlichen Bereichs für sukzessive Herzzyklen im angepassten relativen Zeitbereich zu bestimmen. The determination of the at least one change in amplitude can also be adjusted manually, for example to extend or restrict a specified time period or a time interval. The control and regulation unit is therefore preferably in the coupled state with a display is set up to output a signal for displaying successive heart cycles detected from the ECG signal for corresponding points in time of the determined at least one amplitude change, and a manipulable time range specification, which characterizes the range of the evaluated data points, to the display. The evaluation unit can then also advantageously be set up to receive an adjustment signal from the coupled display and to determine the at least one amplitude change when adjusting the time range for successive cardiac cycles in the adjusted relative time range.
Dadurch kann beispielsweise in einer grafischen Darstellung eine Überlappung der jeweiligen Herzzyklen oder einer chronologisch bedingten Auswahl der jeweiligen Herzzyklen mit der aktuell bestimmten, mindestens einen Amplitudenänderung auf einem Display angezeigt werden, wobei ein Zeitfenster das aktuelle Zeitintervall zum Auswerten der entsprechenden Datenpunkte umfasst. Durch Anpassung des Zeitfensters, beispielsweise durch Verschieben der Grenzwerte auf einer horizontalen Achse, kann das Zeitintervall verschoben und/oder verlängert bzw. verkürzt werden, je nachdem wie dies die dargestellten Herzzyklen im Hinblick auf eine - für die mindestens eine Amplitudenänderung relevante - Herzzyklusphase erfordern. Somit wird für den Benutzer eine gewisse Flexibilität und im Ergebnis sogar intuitive Bedienbarkeit zum Optimieren der mindestens einen Amplitudenänderung bereitgestellt. As a result, an overlap of the respective heart cycles or a chronologically determined selection of the respective heart cycles with the currently determined at least one amplitude change can be shown on a display in a graphical representation, for example, with a time window comprising the current time interval for evaluating the corresponding data points. By adjusting the time window, for example by shifting the limit values on a horizontal axis, the time interval can be shifted and/or lengthened or shortened, depending on how the displayed heart cycles with regard to a heart cycle phase - relevant for the at least one amplitude change - require it. A certain flexibility and, as a result, even intuitive operability for optimizing the at least one amplitude change is thus provided for the user.
Auch für die zeitliche Auswertung der Datenpunkte kann das EKG-Signal mindestens ein erstes Messsignal aus einer ersten EKG-Ableitung und ein zweites Messsignal aus einer zweiten EKG- Ableitung umfassen, wobei die erste und zweite EKG-Ableitungen räumlich voneinander getrennt sind und wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Amplitudenänderung, basierend auf einer Mittelung oder Addition der Datenpunkte für die mindestens zwei Messsignale, zu bestimmen. For the temporal evaluation of the data points, the ECG signal can also include at least a first measurement signal from a first ECG derivation and a second measurement signal from a second ECG derivation, with the first and second ECG derivations being spatially separated from one another and with the evaluation unit is set up to determine the at least one amplitude change based on averaging or adding the data points for the at least two measurement signals.
Dabei können die Datenpunkte aus den beiden Messsignalen beispielsweise gemeinsam einen Wert bilden, sodass die Datenpunkte sowohl zeitlich als auch räumlich gemittelt werden. Beispielsweise kann mindestens eine der EKG-Ableitung als transösophageale EKG-Ableitung und als entsprechende Sonde ausgebildet sein. Das hat den Vorteil hat, dass der Abstand zu einem eventuellen Störsignal, beispielsweise im Falle einer Stimulation des Herzens, und somit das Nutzsignal entsprechend verbessert werden. The data points from the two measurement signals can form a value together, for example, so that the data points are averaged both in terms of time and space. For example, at least one of the ECG leads can be designed as a transesophageal EKG lead and as a corresponding probe. This has the advantage that the distance to a possible interference signal, for example in the case of a stimulation of the heart, and thus the useful signal are improved accordingly.
Es kann auch eine zeitliche Mittelung und eine räumliche Addition der Datenpunkte vorgesehen sein. In diesem Fall können beispielsweise Datenpunkte aus mindestens zwei Messsignalen aus räumlich getrennten EKG-Ableitungen für den jeweiligen Zeitpunkt addiert und die addierten Datenpunkte anschließend für zwei oder mehr Herzzyklen gemittelt bzw. ein Durchschnitt gebildet werden. Auf diese Weise werden das Verhältnis zwischen dem Nutzsignal und dem Störsignal sowie die Stabilität eines Triggersignals noch weiter verbessert. Obwohl eine zeitliche Mittelung oder räumliche Addition für sich genommen bereits eine erhebliche Verbesserung des Nutzsignals ermöglichen, ist die Kombination der räumlichen und zeitlichen Auswertung somit besonders vorteilhaft, um eventuelle Störsignale weiter zu reduzieren und eine genauere, signaloptimierte Kreislaufunterstützung des Patienten zu ermöglichen. Temporal averaging and spatial addition of the data points can also be provided. In this case, for example, data points from at least two measurement signals from spatially separate ECG derivations can be added for the respective point in time and the added data points can then be averaged for two or more cardiac cycles or an average can be formed. In this way, the relationship between the useful signal and the Interference signal and the stability of a trigger signal are further improved. Although temporal averaging or spatial addition alone enable a considerable improvement in the useful signal, the combination of spatial and temporal evaluation is therefore particularly advantageous in order to further reduce any interference signals and to enable more precise, signal-optimized circulatory support for the patient.
Bevorzugt ist die Auswerteeinheit weiterhin dazu eingerichtet ist, die jeweiligen Datenpunkte oder die ausgewerteten Datenpunkte zu multiplizieren, insbesondere aber zu potenzieren, bevorzugt mit einem Faktor bzw. Exponenten von größer als 1 ,3. Besonders bevorzugt beträgt der Faktor 1 ,3 bis etwa 5,0 oder 1 ,3 bis 3,0 oder 1 ,3 bis 2,0. The evaluation unit is preferably also set up to multiply the respective data points or the evaluated data points, but in particular to raise them to a power, preferably with a factor or exponent of greater than 1.3. The factor is particularly preferably from 1.3 to about 5.0 or from 1.3 to 3.0 or from 1.3 to 2.0.
Auf diese Weise werden die Datenpunkte bzw. die einzelnen Messsignale weiter verbessert, wobei höhere Messwerte im Vergleich zu niedrigeren Messwerten durch die Potenzierung stärker hervortreten und ein potenzielles Störsignal somit reduziert werden kann. Der Faktor bzw. Exponent kann sowohl von einer Erfassungsfrequenz als auch einer Anzahl von erfassten und ausgewerteten Herzzyklen abhängig sein. Die Potenzierung kann somit in Kombination mit der räumlichen und/oder zeitlichen Auswertung eine weitere Verbesserung des Nutzsignals bewirken und folglich das Bestimmen der Amplitudenänderung weiter unterstützen, um eine stabilere extrakorporale Kreislaufunterstützung des Patienten bereitzustellen. In this way, the data points or the individual measurement signals are further improved, with higher measurement values being more prominent than lower measurement values due to the exponentiation, and a potential interference signal can thus be reduced. The factor or exponent can depend both on a detection frequency and on a number of detected and evaluated heart cycles. In combination with the spatial and/or temporal evaluation, the potentiation can thus bring about a further improvement in the useful signal and consequently further support the determination of the amplitude change in order to provide more stable extracorporeal circulatory support for the patient.
Die oben gestellte, zugrundeliegende Aufgabe wird weiterhin durch ein System zur extrakorporalen Kreislaufunterstützung eines Patienten gelöst. Entsprechend umfasst das System eine Vorrichtung zur extrakorporalen Kreislaufunterstützung, umfassend eine Blutpumpe, welche fluidisch mit einem venösen Patientenzugang und einem arteriellen Patientenzugang verbindbar und zum Bereitstellen eines Blutflusses vom venösen Patientenzugang zum arteriellen Patientenzugang ausgelegt ist, eine Schnittstelle zum Empfangen eines EKG-Signals des Patienten, und eine vorstehend beschriebene Steuer- und Regeleinheit, welche mit der Vorrichtung kommunikativ gekoppelt ist und wobei das Steuer- und Regelsignal ein Steuer- und Regelsignal zum Einstellen der Blutpumpe ist. The underlying object set above is also achieved by a system for extracorporeal circulatory support of a patient. Accordingly, the system comprises a device for extracorporeal circulatory support, comprising a blood pump which can be fluidically connected to a venous patient access and an arterial patient access and is designed to provide a blood flow from the venous patient access to the arterial patient access, an interface for receiving an ECG signal from the patient, and a control and regulation unit as described above, which is communicatively coupled to the device and wherein the control and regulation signal is a control and regulation signal for adjusting the blood pump.
Bevorzugt umfasst das System weiterhin ein EKG-Gerät, welches mit der Schnittstelle kommunikativ verbunden ist. The system preferably also includes an EKG device which is communicatively connected to the interface.
Die Steuer- und Regeleinheit kann beispielsweise als Teil eines EKG-Geräts ausgebildet sein oder darin integriert sein und somit als eine eigenständige Einheit mit dem System gekoppelt sein. Das EKG-Gerät kann somit mit der Schnittstelle des Systems kommunikativ verbunden sein. Dadurch kann auch das System unabhängig vom Vorhandensein von anderen Komponenten eingesetzt werden. Bevorzugt ist das EKG-Gerät in einem einzigen Gehäuse des Systems integriert, beispielsweise in einer Sensorbox in Form einer EKG-Karte oder eines EKG-Moduls. Alternativ kann die Steuer- und Regeleinheit jedoch auch dazu eingerichtet sein, ein externes EKG-Signal des unterstützten Patienten zu empfangen, beispielsweise von einem außerhalb des Systems angeordneten Herzmonitor. Dadurch kann das System noch kompakter ausgebildet werden.The control and regulation unit can, for example, be designed as part of an EKG device or be integrated therein and thus be coupled to the system as an independent unit. The ECG device can thus be communicatively connected to the interface of the system. As a result, the system can also be used independently of the presence of other components. The ECG device is preferably integrated in a single housing of the system, for example in a sensor box in the form of an ECG card or an ECG module. Alternatively, however, the control and regulation unit can also be set up to receive an external ECG signal of the assisted patient, for example from a cardiac monitor external to the system. As a result, the system can be made even more compact.
Die Steuer- und Regeleinheit kann weiterhin in einer Konsole untergebracht sein, welche eine Benutzerschnittstelle zum Eingeben und Auslesen von Einstellungen des Systems, insbesondere von Parametern der Blutpumpe und/oder des EKG-Geräts, aufweist. Beispielsweise kann die Konsole ein Touchscreen und/oder ein Display mit einer Tastatur umfassen, welche von einem Benutzer bedient werden können. Die Steuer- und Regeleinheit betreibt, betätigt, steuert, regelt und überwacht die Blutpumpe und ermöglicht eine Synchronisierung der Blutpumpe mit dem Herzzyklus des jeweiligen Patienten. The control and regulation unit can also be accommodated in a console that has a user interface for entering and reading out system settings, in particular parameters of the blood pump and/or the EKG device. For example, the console can include a touch screen and/or a display with a keyboard that can be operated by a user. The control and regulation unit operates, actuates, controls, regulates and monitors the blood pump and enables the blood pump to be synchronized with the heart cycle of the respective patient.
Beispielsweise kann die Steuer- und Regeleinheit das empfangene EKG-Signal und die Herzfrequenz aufzeichnen, wobei das Display das aktuelle EKG-Signal grafisch und die aktuelle oder gemittelte Triggerfrequenz und/oder Triggerstabilität numerisch wiedergibt. Weiterhin können charakteristische Eigenschaften des EKG-Signals bzw. des jeweiligen Herzzyklus in der grafischen Darstellung betont bzw. markiert werden, sodass in einem QRS-Signal beispielsweise ein als Amplitudenänderung bestimmtes Triggersignal in Form einer R-Zacke im EKG-Signal bzw. im aktuellen Herzzyklus markiert werden kann. Weiterhin können weitere Einstellungen wie der zeitliche Abstand von mehreren Amplitudenänderungen bzw. Triggersignalen oder auch die Herzfrequenz im EKG-Signal abgebildet sein, sodass ein Benutzer die Steuerung und Regelung der Blutpumpe im Hinblick auf den physiologischen Zustand des Patienten überwachen kann.For example, the control and regulation unit can record the received ECG signal and the heart rate, with the display showing the current ECG signal graphically and the current or average trigger frequency and/or trigger stability numerically. Furthermore, characteristic properties of the ECG signal or the respective heart cycle can be emphasized or marked in the graphic representation, so that in a QRS signal, for example, a trigger signal determined as an amplitude change in the form of an R-peak in the ECG signal or in the current heart cycle can be marked. Furthermore, other settings such as the time interval between several amplitude changes or trigger signals or the heart rate can be mapped in the ECG signal, so that a user can monitor the control and regulation of the blood pump with regard to the patient's physiological condition.
Die Schnittstelle kann beispielsweise als Sensorbox ausgebildet sein, welche über Anschlüsse mit verschiedenen Sensoren, wie beispielsweise Drucksensoren einer extrakorporalen Kreislaufunterstützungsvorrichtung, und einem EKG-Gerät verbunden werden kann. The interface can be designed, for example, as a sensor box, which can be connected via connections to various sensors, such as pressure sensors of an extracorporeal circulatory support device, and an EKG device.
Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung gelöst. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: The object set above is also achieved by a method for controlling/regulating an extracorporeal circulatory support. The procedure comprises at least the following steps:
Empfangen einer Messung eines EKG-Signals eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum, wobei das EKG-Signal für jeden Zeitpunkt innerhalb eines Herzzyklus mehrere Datenpunkte umfasst, receiving a measurement of an assisted patient's ECG signal over a predetermined period of time, the ECG signal including multiple data points for each time point within a cardiac cycle,
Auswerten der Datenpunkte für mindestens einen Zeitpunkt, wobei das Auswerten räumlich und/oder zeitlich aufgelöst erfolgt und wobei aus den ausgewerteten Datenpunkten mindestens eine Amplitudenänderung innerhalb des Herzzyklus bestimmt wird, und Einstellen eines Steuer- und/oder Regelsignals für die extrakorporale Kreislaufunterstützung an einem vorgegebenen Zeitpunkt nach der mindestens einen Amplitudenänderung. Evaluation of the data points for at least one point in time, the evaluation being spatially and/or temporally resolved and at least one amplitude change within the heart cycle being determined from the evaluated data points, and Setting a control and/or regulation signal for the extracorporeal circulatory support at a predetermined point in time after the at least one amplitude change.
Bevorzugt ist die mindestens eine bestimmte Amplitudenänderung für eine P -Welle oder R-Zacke charakteristisch. Somit kann beispielsweise ein Triggersignal anhand einer bestimmten R-Zacke ausgegeben werden, wobei die Stabilität des Triggersignals durch die Auswertung der Datenpunkte in räumlicher und/oder zeitlicher Hinsicht erheblich verbessert wird. The at least one specific change in amplitude is preferably characteristic of a P wave or R wave. Thus, for example, a trigger signal can be output based on a specific R-wave, with the stability of the trigger signal being significantly improved by evaluating the data points in terms of space and/or time.
Im Verfahren kann entsprechend vorgesehen sein, dass das EKC-Signal mindestens ein erstes Messsignal aus einer ersten EKG-Ableitung und ein zweites Messsignal aus einer zweiten EKG- Ableitung umfasst, wobei die erste und zweite EKG-Ableitungen räumlich voneinander getrennt sind und wobei die Datenpunkte räumlich ausgewertet werden und die mindestens eine Amplitudenänderung, basierend auf einer Addition oder Mittelung der Messsignale, bestimmt wird. Bevorzugt umfasst das EKG-Signal ein Messsignal einer transthorakalen EKG-Ableitung und/oder einer transösophagealen Ableitung. Provision can accordingly be made in the method for the EKC signal to comprise at least a first measurement signal from a first ECG derivation and a second measurement signal from a second ECG derivation, the first and second ECG derivations being spatially separated from one another and the data points are evaluated spatially and the at least one amplitude change is determined based on an addition or averaging of the measurement signals. The ECG signal preferably includes a measurement signal from a transthoracic ECG lead and/or a transesophageal lead.
Zur verbesserten Überwachung der zeitlichen Triggerstabilität kann mindestens eine Amplitudenänderung für mindestens zwei Herzzyklen und ein zeitlicher Abstand und/oder eine Frequenz der Amplitudenänderungen bestimmt werden, wobei ein für den zeitlichen Abstand und/oder die Frequenz kennzeichnendes Signal ausgegeben wird. Beispielsweise kann das Signal eine grafische Darstellung umfassen, wobei Triggersignale anhand der bestimmten Amplitudenänderungen in den Herzzyklen oder unter dem entsprechenden jeweiligen Zeitpunkt markiert sind. At least one amplitude change for at least two cardiac cycles and a time interval and/or a frequency of the amplitude changes can be determined for improved monitoring of the temporal trigger stability, with a signal characterizing the time interval and/or the frequency being output. For example, the signal may include a graphical representation, wherein trigger signals are marked based on the determined changes in amplitude in the heart cycles or at the corresponding respective point in time.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Amplitudenänderung kontinuierlich bei jedem sukzessiven aus dem EKG-Signal erfassten Herzzyklus bestimmt wird. Somit kann eine Anpassung der Bestimmung der mindestens einen Amplitudenänderung an eine aktuelle Veränderung des physiologischen Zustands des Patienten unmittelbar erfolgen. Provision can furthermore be made for the at least one change in amplitude to be determined continuously for each successive cardiac cycle detected from the ECG signal. Thus, the determination of the at least one change in amplitude can be adapted directly to a current change in the physiological state of the patient.
Schließlich kann eine zeitliche Auswertung der Datenpunkte vorgesehen sein. Entsprechend kann jeder Zeitpunkt eines jeden Herzzyklus verwendet werden, wobei die zeitlich einander entsprechenden Datenpunkte aufeinanderfolgender Herzzyklen zeitlich ausgewertet und die mindestens eine Amplitudenänderung, basierend auf einer Mittelung oder Addition der für mindestens einen (bezogen auf den Referenzpunkt zeitlich gleich beabstandeten) Zeitpunkt erhobenen Datenpunkte aus mindestens zwei Herzzyklen, bestimmt werden. Finally, a chronological evaluation of the data points can be provided. Correspondingly, each point in time of each cardiac cycle can be used, with the temporally corresponding data points of consecutive cardiac cycles being evaluated in terms of time and the at least one change in amplitude based on an averaging or addition of the data points collected for at least one point in time (equally spaced in relation to the reference point) from at least two heart cycles.
Bevorzugt wird die mindestens eine Amplitudenänderung basierend auf einer Mittelung der Datenpunkten aus mindestens 10, bspw. 10 bis 100 Herzzyklen, bevorzugt mindestens 40, bspw. zwischen 40 und 80 Herzzyklen oder 10 bis 40 Herzzyklen, bestimmt. Durch die zeitliche Mittelung oder Addition beeinträchtigen beispielsweise einzelne Ausreißer, welche nicht in einem relevanten Herzzyklusbereich liegen und somit auch nicht kennzeichnend für eine bestimmte Herzzyklusphase sind, das Bestimmen der Amplitudenänderung nicht, zumal die Höhe des entsprechenden Datenpunkts für andere Herzzyklen vergleichsweise gering ist. Es kann auf diese Weise in Echtzeit überwacht werden, ob die bestimmte Amplitudenänderung im vorgesehenen Bereich liegt und ob eine Stabilität eines Triggersignals gegeben ist. The at least one change in amplitude is preferably determined based on an averaging of the data points from at least 10, for example 10 to 100 heart cycles, preferably at least 40, for example between 40 and 80 heart cycles or 10 to 40 heart cycles. By averaging or adding over time, for example, individual outliers that are not in a relevant heart cycle range and are therefore not characteristic of a specific heart cycle phase do not affect the determination of the amplitude change, especially since the height of the corresponding data point for other heart cycles is comparatively low. In this way, it can be monitored in real time whether the determined amplitude change is within the intended range and whether a trigger signal is stable.
Das Bestimmen der mindestens einen Amplitudenänderung kann weiterhin manuell angepasst werden, um beispielsweise einen festgelegten Zeitraum oder ein Zeitintervall zu erweitern oder zu beschränken. Danach werden die aus dem EKG-Signal erfassten, sukzessiven Herzzyklen für übereinstimmende, jeweils auf denselben Referenzpunkt bezogene Zeitpunkte, die mindestens eine Amplitudenänderung, und eine manipulierbare zeitliche Bereichsangabe, welche den Bereich der ausgewerteten Datenpunkte kennzeichnet, auf einem Display dargestellt, wobei ein von dem gekoppelten Display empfangenes Anpassungssignal das Bestimmen der mindestens einen Amplitudenänderung im angepassten, auf denselben Referenzpunkt bezogenen, relativen Zeitbereich für sukzessive Herzzyklen bestimmt wird. The determination of the at least one change in amplitude can also be adjusted manually, for example to extend or restrict a specified time period or a time interval. The successive heart cycles recorded from the ECG signal are then shown on a display for corresponding points in time, each related to the same reference point, which have at least one change in amplitude, and a manipulable time range specification that characterizes the range of the evaluated data points, with one of the coupled display received adjustment signal determining the at least one amplitude change in the adjusted, related to the same reference point, relative time range for successive heart cycles is determined.
Neben einer zeitlichen Mittelung kann weiterhin vorgesehen sein, dass das EKG-Signal mindestens ein erstes Messsignal aus einer ersten EKG-Ableitung und ein zweites Messsignal aus einer zweiten EKG-Ableitung umfasst, wobei die erste und zweite EKG-Ableitung räumlich voneinander getrennt sind und wobei die mindestens eine Amplitudenänderung, basierend auf einer Mittelung oder Addition der Datenpunkte für die mindestens zwei Messsignale, bestimmt wird. In addition to averaging over time, it can also be provided that the ECG signal comprises at least a first measurement signal from a first ECG lead and a second measurement signal from a second ECG lead, with the first and second ECG leads being spatially separated from one another and with the at least one change in amplitude is determined based on an averaging or addition of the data points for the at least two measurement signals.
Weitere Vorteile sowie mögliche Ausführungen und Weiterbildungen der Verfahren wurden bereits ausführlich im Hinblick auf die vorstehend beschriebene Steuer- und Regeleinheit beschrieben, sodass auf eine abermalige Beschreibung der entsprechenden Aspekte verzichtet wird, um Redundanzen zu vermeiden. Allerdings gelten die entsprechenden Offenbarungsinhalte für diesen Gegenstand fort. Further advantages as well as possible versions and developments of the methods have already been described in detail with regard to the control and regulation unit described above, so that the corresponding aspects will not be described again in order to avoid redundancies. However, the corresponding disclosure content continues to apply to this subject matter.
Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Überwachen einer zeitlichen Triggerstabilität einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung gelöst. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: The object set above is also achieved by a method for monitoring a temporal trigger stability of an extracorporeal circulatory support. The procedure comprises at least the following steps:
Empfangen einer Messung eines EKG-Signals eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum, wobei das EKG-Signal für jeden Zeitpunkt innerhalb eines Herzzyklus mehrere Datenpunkte umfasst, receiving a measurement of an assisted patient's ECG signal over a predetermined period of time, the ECG signal including multiple data points for each time point within a cardiac cycle,
Auswerten der Datenpunkte für mindestens einen Zeitpunkt, wobei das Auswerten räumlich und/oder zeitlich aufgelöst erfolgt und wobei aus den ausgewerteten Datenpunkten mindestens eine Amplitudenänderung innerhalb des Herzzyklus bestimmt wird, wobei die mindestens eine bestimmte Amplitudenänderung bevorzugt für eine P-Welle oder R-Zacke charakteristisch ist, und wobei mindestens eine Amplitudenänderung für mindestens zwei Herzzyklen bestimmt werden,Evaluation of the data points for at least one point in time, the evaluation being spatially and/or temporally resolved and being based on the evaluated data points at least one change in amplitude within the heart cycle is determined, wherein the at least one change in amplitude determined is preferably characteristic of a P wave or R wave, and wherein at least one change in amplitude is determined for at least two heart cycles,
Bestimmen eines zeitlichen Abstands und/oder einer Frequenz der Amplitudenänderungen, und determining a time interval and/or a frequency of the amplitude changes, and
Ausgeben eines Signals, wenn der zeitliche Abstand und/oder die Frequenz der Amplitudenänderungen einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt/en.Outputting a signal when the time interval and/or the frequency of the amplitude changes exceeds a predetermined threshold value.
Das Bestimmen des zeitlichen Abstands und/oder der Frequenz der Amplitudenänderungen ermöglicht, dass eine zeitliche Stabilität gegeben ist, d. h. ob ein Triggersignal mit ähnlichen Zeitabständen und zu den richtigen Zeitpunkten im Hinblick auf die jeweiligen Herzzyklusphasen anhand der bestimmten Amplitudenänderungen ausgegeben wird. Beispielsweise kann eine geringfügige Abweichung ignoriert, eine Abweichung über einen vorgegebenen Prozentsatz des zeitlichen Abstands, beispielsweise beim Überschreiten eines Toleranzbereichs zwischen 10 und 15 Prozent des durchschnittlichen zeitlichen Abstands, jedoch zum Ausgeben eines Signals führen. Determining the time spacing and/or frequency of the amplitude changes allows for stability over time, i. H. whether a trigger signal is issued with similar time intervals and at the correct times with regard to the respective heart cycle phases based on the determined amplitude changes. For example, a slight deviation can be ignored, but a deviation over a predetermined percentage of the time interval, for example exceeding a tolerance range of between 10 and 15 percent of the average time interval, can lead to the output of a signal.
Das Signal kann sowohl ein akustisches Warnsignal als auch eine visuelle Markierung oder Warnung auf einem Display umfassen, beispielsweise in einem Abschnitt für eine Zeitlinie der ausgegebenen Triggersignale. The signal may include both an audible warning signal and a visual marker or warning on a display, for example in a portion of a timeline of the output trigger signals.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen: Preferred further embodiments of the invention are explained in more detail by the following description of the figures. show:
Figur 1 zeigt den Verlauf eines Elektrokardiogramms bei einem Sinusrhythmus für eine Vielzahl von transthorakalen EKG-Ableitungen und zwei transösophageale EKG-Ableitungen; FIG. 1 shows the course of an electrocardiogram in a sinus rhythm for a large number of transthoracic ECG leads and two transesophageal ECG leads;
Figuren 2A bis 2E zeigen einen elektrokardiographischen Verlauf von räumlich voneinander getrennten EKG-Ableitungen ohne Stimulation und mit Stimulation des Herzens durch einen implantierten Herzschrittmacher; FIGS. 2A to 2E show an electrocardiographic curve of spatially separated ECG leads without stimulation and with stimulation of the heart by an implanted cardiac pacemaker;
Figur 3 ist eine schematische Darstellung einer Steuer- und Regeleinheit gemäß der Erfindung;Figure 3 is a schematic representation of a control and regulation unit according to the invention;
Figur 4 zeigt einen elektrokardiographischen Verlauf von zwei räumlich voneinander getrennten EKG-Ableitungen für einen bestimmten Zeitraum; Figur 5 zeigt das Bestimmen von mehreren Amplitudenänderungen, basierend auf einer räumlichen Auswertung der in der Figur 4 dargestellten Datenpunkte, gemäß der Erfindung;FIG. 4 shows an electrocardiographic curve of two spatially separate ECG leads for a specific period of time; FIG. 5 shows the determination of several amplitude changes based on a spatial evaluation of the data points shown in FIG. 4 according to the invention;
Figur 6 zeigt das Ausgeben von Steuer- und Regelsignalen anhand der in Figur 5 bestimmten Amplitudenänderungen gemäß der Erfindung; FIG. 6 shows the output of control and regulation signals based on the amplitude changes determined in FIG. 5 according to the invention;
Figuren 7A und 7B zeigen alternative räumliche Auswertungen und grafische Darstellungen der Datenpunkte gemäß der Erfindung; Figures 7A and 7B show alternative spatial interpretations and plots of the data points according to the invention;
Figuren 8A bis 8C zeigen das Bestimmen von Amplitudenänderungen, basierend auf einer zeitlichen Auswertung gemäß der Erfindung für eine unterschiedliche Anzahl von Herzzyklen und ein vorgegebenes Zeitintervall; und FIGS. 8A to 8C show the determination of amplitude changes based on a time evaluation according to the invention for a different number of cardiac cycles and a predetermined time interval; and
Figur 9 zeigt eine Überwachung und grafische Anpassungsmöglichkeit des Zeitintervalls zum Bestimmen der Amplitudenänderung gemäß der Erfindung. FIG. 9 shows a monitoring and graphical adjustment possibility of the time interval for determining the amplitude change according to the invention.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele Detailed description of preferred embodiments
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden. Preferred exemplary embodiments are described below with reference to the figures. Elements that are the same, similar or have the same effect are provided with identical reference symbols in the different figures, and a repeated description of these elements is sometimes dispensed with in order to avoid redundancies.
In Figur 1 ist der Verlauf eines Elektrokardiogramms bei einem Sinusrhythmus für eine Vielzahl von transthorakalen (T) EKG-Ableitungen und zwei transösophageale (O) EKG-Ableitungen gezeigt, wobei es sich in diesem Beispiel um EKG-Signale eines Patienten mit einem AV-Block III. Grades und mit rechtsatrialer synchroner bipolarer rechtsventrikulärer Stimulation im DDD Mode eines implantierten Kardioverter/Defibrillator (ICD) handelt. Der in dieser Figur dargestellte Verlauf ist jedoch lediglich als beispielhaft anzusehen. Andere im Zuge der Aufzeichnung des EKG-Signals ermittelte und für andere Herzerkrankungen oder Therapien charakteristische Aspekte können entsprechend ebenso aufgezeichnet bzw. erfasst werden. Mit anderen Worten ist das hier gezeigte Beispiel nicht auf den konkreten pathophysiologischen Zustand und/oder Therapie beschränkt. FIG. 1 shows the course of an electrocardiogram in a sinus rhythm for a large number of transthoracic (T) ECG leads and two transesophageal (O) ECG leads, in this example the ECG signals of a patient with an AV block III. Grades and right atrial synchronous bipolar right ventricular pacing in DDD mode of an implanted cardioverter/defibrillator (ICD). However, the course shown in this figure is to be regarded as merely an example. Other aspects that are determined in the course of recording the EKG signal and are characteristic of other heart diseases or therapies can also be correspondingly recorded or recorded. In other words, the example shown here is not limited to the specific pathophysiological condition and/or therapy.
Die Messsignale der EKG-Ableitungen, welche in der Figur 1 für einen vorgegebenen Zeitraum aufgezeichnet und dargestellt sind, umfassen Messsignale aus den transthorakalen EKG- Ableitungen I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1 , V2, V3, V4, V5, und V6 und aus bipolaren transösophagealen EKG-Ableitungen Oeso 12 und Oeso 34. Die Anzahl und Art der Ableitungen ist jedoch nicht als einschränkend anzusehen. Denn grundsätzlich kann eine beliebige Auswahl der EKG-Ableitungen zum Bestimmen mindestens einer Amplitudenänderung erfolgen. Somit kann eine räumlich getrennte Erfassung von Messsignalen erfolgen, sowohl innerhalb eines anatomischen Bereichs als auch für unterschiedliche anatomische Bereiche. The measurement signals of the ECG leads, which are recorded and shown in FIG. 1 for a predetermined period of time, include measurement signals from the transthoracic ECG leads I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1, V2, V3, V4, V5 , and V6 and from Oeso 12 and Oeso 34 bipolar transesophageal ECG leads. However, the number and type of leads should not be considered limiting. This is because, in principle, any selection of the ECG leads can be made to determine at least one change in amplitude. Therewith a spatially separate acquisition of measurement signals can take place, both within an anatomical region and for different anatomical regions.
Entsprechend können die Messsignale verarbeitet und ausgewertet werden, um beispielsweise eine erfindungsgemäße räumliche und/oder zeitliche Auswertung bzw. Evaluierung zu ermöglichen. Accordingly, the measurement signals can be processed and evaluated in order, for example, to enable a spatial and/or temporal evaluation or evaluation according to the invention.
Die räumliche und/oder zeitliche Auswertung von Datenpunkten eines EKG-Signals hat den Vorteil, dass das Verhältnis vom Nutzsignal zum Störsignal verbessert werden kann. Hierdurch kann eine Amplitudenänderung innerhalb eines Herzzyklus genauer bestimmt werden. Störsignale können beispielsweise infolge einer Stimulation des Herzens oder pathophysiologisch bedingt oder auch spontan erfolgen, sodass die Regelmäßigkeit oder Stabilität des EKG-Signals reduziert und das Bestimmen einer Amplitudenänderung, beispielsweise einer R-Zacke bzw. R- Welle, erschwert wird. The spatial and/or temporal evaluation of data points of an EKG signal has the advantage that the ratio of the useful signal to the interference signal can be improved. As a result, an amplitude change within a heart cycle can be determined more precisely. Interfering signals can occur, for example, as a result of a stimulation of the heart or due to pathophysiology or spontaneously, so that the regularity or stability of the ECG signal is reduced and the determination of an amplitude change, for example an R-wave or R-wave, is made more difficult.
Ein Beispiel eines entsprechenden EKG-Signals mit verschiedenen komplexen Herzaktionen ist in den Figuren 2A bis 2E in einem nicht-stimulierten Zustand und einem stimulierten Zustand gezeigt. An example of a corresponding ECG signal with various complex heart actions is shown in Figures 2A to 2E in an unpaced state and a paced state.
In Figur 2A ist entsprechend ein elektrokardiographischer Verlauf von einem ersten 12A und zweiten 12B Messsignal aus zwei räumlich voneinander getrennten EKG-Ableitungen sowie ein entsprechendes Summensignal 12C gezeigt, wobei die EKG-Ableitungen II und III transthorakale EKG-Ableitungen sind. Im Verlauf werden sechs Amplitudenänderungen anhand einer Detektion von R-Zacken 16 bzw. R-Wellen bestimmt, wobei der Verlauf die entsprechenden Messsignale bei Vorhof-getriggerter ventrikulärer Stimulation von links nach rechts abbildet. In diesem Verlauf ist eine relativ stabile Bestimmung der R-Zacke 16 möglich bzw. weisen die Messsignale 12A, 12B keine signifikanten Fluktuationen oder Anomalien auf.ln Figur 2B ist entsprechend ein elektrokardiographischer Verlauf von drei räumlich voneinander getrennten EKG-Ableitungen gezeigt, wobei die EKG-Ableitungen II und III transthorakale EKG-Ableitungen und EKG- Ableitung Oeso 5/6 eine linksatriale bipolare transösophageale EKG-Ableitung ist. Im Verlauf werden zwei Amplitudenänderungen anhand einer Detektion von R-Zacken bestimmt, wobei der Verlauf die entsprechenden Messsignale bei Inhibierung einer bipolaren rechtsventrikulären Stimulation, bei einer ventrikulären Extrasystole und bei einem schmalen QRS-Komplex von links nach rechts abbildet. Entsprechend sind Fluktuationen aufgrund unterschiedlicher Herzrhythmusstörungen vorhanden, welche das Bestimmen einer Amplitudenänderung, wie bei einer R-Zacke, erschweren. FIG. 2A accordingly shows an electrocardiographic profile of a first 12A and second 12B measurement signal from two spatially separate ECG leads and a corresponding sum signal 12C, with ECG leads II and III being transthoracic ECG leads. In the course, six amplitude changes are determined based on a detection of R-waves 16 or R-waves, with the course depicting the corresponding measurement signals in the case of atrial-triggered ventricular stimulation from left to right. In this course, a relatively stable determination of the R-peak 16 is possible and the measurement signals 12A, 12B have no significant fluctuations or anomalies. In FIG -Derivations II and III transthoracic ECG derivations and ECG derivation Oeso 5/6 is a left atrial bipolar transesophageal ECG derivation. In the course, two amplitude changes are determined based on the detection of R-waves, with the course depicting the corresponding measurement signals for inhibition of bipolar right-ventricular stimulation, for ventricular extrasystole and for a narrow QRS complex from left to right. Correspondingly, there are fluctuations due to different cardiac arrhythmias, which make it difficult to determine an amplitude change, as in the case of an R-wave.
In Figur 2C werden ebenfalls entsprechende sukzessive Amplitudenänderungen bestimmt, wobei der Verlauf die entsprechenden Messsignale bei bipolarer rechtsventrikulärer Fusionsstimulation und bei einer ventrikulären Extrasystole mit Inhibierung der bipolaren rechtsventrikulären Stimulation von links nach rechts abbildet. Zu sehen ist somit auch hier, dass eine Variation der Messsignale auftreten kann, welche zu einer Instabilität eines Triggersignals führen kann, wenn die Amplitudenänderung zeitlich nicht hinreichend genau bestimmt werden kann. Corresponding successive amplitude changes are also determined in FIG stimulation from left to right. It can thus also be seen here that a variation of the measurement signals can occur, which can lead to instability of a trigger signal if the amplitude change cannot be determined with sufficient accuracy over time.
In Figur 2D sind weiterhin von links nach rechts zwei rechtsventrikuläre stimulierte Herzaktionen gefolgt von einer ventrikulären Extrasystole und zwei spontanen Herzaktionen gezeigt während in Figur 2E zwei QRS Morphologie Morphologien gezeigt sind. Folglich können je nach Patient, Herzerkrankung und Stimulation unterschiedliche Fluktuationen aus den Messsignalen aufgezeichnet werden. In FIG. 2D two right ventricular stimulated heart actions followed by a ventricular extrasystole and two spontaneous heart actions are shown from left to right, while two QRS morphologies are shown in FIG. 2E. As a result, different fluctuations can be recorded from the measurement signals depending on the patient, heart disease and stimulation.
Eine schematische Darstellung einer Steuer- und Regeleinheit 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Figur 3 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist die Steuer- und Regeleinheit 10 dazu eingerichtet, ein EKG-Signal 12 für zwei verschiedene EKG-Ableitungen zu empfangen, wobei eine in der Steuer- und Regeleinheit 10 vorhandene Auswerteeinheit 100 die entsprechenden Datenpunkte für zwei unterschiedliche Messsignale 12A, 12B auswertet. Somit kann beispielsweise eine räumliche Auswertung ausgeführt werden, um das Bestimmen einer Amplitudenänderung 14 zu erleichtern und das Verhältnis des Nutzsignals zum Störsignals zu verbessern. A schematic representation of a control and regulation unit 10 according to the present invention is shown in FIG. In this embodiment, the control and regulation unit 10 is set up to receive an ECG signal 12 for two different ECG leads, with an evaluation unit 100 present in the control and regulation unit 10 evaluating the corresponding data points for two different measurement signals 12A, 12B . Thus, for example, a spatial evaluation can be carried out in order to facilitate the determination of an amplitude change 14 and to improve the ratio of the useful signal to the interference signal.
Die Steuer- und Regeleinheit 10 ist vorliegend als EKG-Modul ausgebildet, sodass zum Empfangen des EKG-Signals keine besondere Koppelung erforderlich ist. Das EKG-Modul kann jedoch eine Schnittstelle umfassen (nicht gezeigt), welche eine kommunikative Koppelung mit einem extrakorporalen Kreislaufunterstützungssystem bzw. einer extrakorporalen Kreislaufunterstützungsvorrichtung ermöglicht, sodass diese entsprechend von der Steuer- und Regeleinheit 10 gesteuert bzw. geregelt werden kann. In the present case, the control and regulation unit 10 is designed as an EKG module, so that no special coupling is required to receive the EKG signal. However, the EKG module can include an interface (not shown) which enables communicative coupling to an extracorporeal circulatory support system or an extracorporeal circulatory support device, so that it can be controlled or regulated accordingly by the control and regulation unit 10 .
Die Steuer- und Regeleinheit 10 ist weiterhin dazu eingerichtet, ein Steuer- und Regelsignal 16, basierend auf der bestimmten Amplitudenänderung, auszugeben. Beispielsweise können eine oder mehrere Amplitudenänderungen 14 bestimmt werden, welche für eine R-Zacke im jeweiligen Herzzyklus kennzeichnend sind. Das Steuer- und Regelsignal 16 kann entsprechend als R-Triggersignal ausgegeben werden und beispielsweise mit einer Latenzzeit eine Blutpumpe betreiben bzw. steuern/regeln, sodass eine verbesserte Perfusion der Koronararterien des Patienten bereitgestellt werden kann. The control and regulation unit 10 is also set up to output a control and regulation signal 16 based on the determined change in amplitude. For example, one or more amplitude changes 14 can be determined, which are characteristic of an R-wave in the respective heart cycle. The control and regulation signal 16 can accordingly be output as an R trigger signal and, for example, operate or control/regulate a blood pump with a latency period, so that improved perfusion of the patient's coronary arteries can be provided.
Ein Beispiel einer räumlichen Auswertung ist in den Figuren 4 bis 6 gezeigt. In Figur 4 (oben) ist ein EKG-Signal 12 aufgezeichnet und dargestellt, wobei für einen vorgegebenen Zeitraum erste Messsignale 12A aus einer ersten EKG-Ableitung (Mitte) und zweite Messsignale 12B aus einer zweiten EKG-Ableitung (unten) aufgezeichnet und von der Steuer- und Regeleinheit bzw. der Auswerteeinheit empfangen wurden. In diesem Beispiel sind die EKG-Ableitungen räumlich voneinander getrennt und entsprechen der EKG-Ableitungen II (Mitte) und III (unten) der Figur 1 und 2. An example of a spatial evaluation is shown in FIGS. In Figure 4 (top) an ECG signal 12 is recorded and shown, with first measurement signals 12A from a first ECG derivation (middle) and second measurement signals 12B from a second ECG derivation (bottom) being recorded and from the Control and regulation unit or the evaluation unit were received. In this example, the ECG leads are spatial separated from each other and correspond to the ECG leads II (middle) and III (bottom) of Figures 1 and 2.
Es handelt sich in diesem Beispiel um ein EKG-Signal 12 eines Patienten mit einer koronaren Herzkrankheit bei einer linksventrikulären Ejektionsfraktion von 65%, mit Sinusrhythmus, höhergradiger AV-Blockierung und intermittierender bipolarer rechtsventrikulärer Stimulation in einem WIR Mode eines implantierten Herzschrittmachers. In der Figur 4 sind in dem vorgegebenen Zeitraum insgesamt sieben Herzaktionen der EKG-Ableitungen II und III gezeigt, wobei auf der y-Achse die Amplitude des Messsignals 12A, 12B und auf der x-Achse der Zeitverlauf des EKG-Signals 12 mit einer Abtastfrequenz von 500 Hz gezeigt sind, sodass ein Intervall von „500" 1000 ms entspricht. This example is an ECG signal 12 from a patient with coronary artery disease with a left ventricular ejection fraction of 65%, with sinus rhythm, high-grade AV block and intermittent bipolar right ventricular stimulation in a WIR mode of an implanted cardiac pacemaker. In Figure 4, a total of seven heart actions of the ECG leads II and III are shown in the specified period, with the amplitude of the measurement signal 12A, 12B on the y-axis and the time curve of the ECG signal 12 on the x-axis with a sampling frequency of 500 Hz are shown, so an interval of "500" corresponds to 1000 ms.
Aus den gezeigten Messsignalen 12A und 12B ergibt sich, dass die Nutzsignale zwischen den unterschiedlichen Herzaktionen und für die unterschiedlichen anatomischen Bereiche verschieden sind und entsprechend variieren können, nicht nur in Amplitudengröße, sondern auch bezüglich ihrer zeitlichen Verteilung. In der Auswerteeinheit der Steuer- und Regeleinheit können die Messsignale jedoch räumlich aufgelöst ausgewertet und beispielsweise addiert werden, wie dies in Figur 5 gezeigt ist. Durch die Addition der Messsignale 12A, 12B kann somit das Verhältnis des Nutzsignals zum Störsignals um einen Faktor 1 ,4 verbessert werden, sodass das Bestimmen der Amplitudenänderung 14 erheblich vereinfacht und genauer erfolgen kann. Dies wird beispielsweise anhand der Amplitudenverbesserung für die dritte und vierte Herzaktion in der Figur 5 im Hinblick auf die entsprechenden Amplituden in der Figur 4 gezeigt. The measurement signals 12A and 12B shown show that the useful signals are different between the different heart actions and for the different anatomical regions and can vary accordingly, not only in terms of amplitude size, but also in terms of their distribution over time. In the evaluation unit of the control and regulation unit, however, the measurement signals can be evaluated in a spatially resolved manner and added, for example, as is shown in FIG. The addition of the measurement signals 12A, 12B can thus improve the ratio of the useful signal to the interference signal by a factor of 1.4, so that the amplitude change 14 can be determined in a considerably simplified and more precise manner. This is shown, for example, using the amplitude improvement for the third and fourth heart action in FIG. 5 with regard to the corresponding amplitudes in FIG.
Durch die Verbesserung der Amplituden wird eine Verbesserung der Ausgabe des Steuer- und Regelsignals 16 ermöglicht, zumal die Amplitudenänderung genau bestimmt werden kann und somit beispielsweise eine maximale Steigung oder ein Maximum der Amplitude genauer bestimmt werden kann. Entsprechend kann die Amplitudenänderung als Triggersignal 16 für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung dienen, wobei eine zeitliche Stabilität des Triggersignals 16 gewährleistet wird. The improvement in the amplitudes enables an improvement in the output of the control and regulation signal 16, especially since the change in amplitude can be precisely determined and thus, for example, a maximum gradient or a maximum of the amplitude can be determined more precisely. Correspondingly, the change in amplitude can serve as a trigger signal 16 for extracorporeal circulatory support, with a temporal stability of the trigger signal 16 being ensured.
Dies ergibt sich beispielsweise aus der Figur 6, wobei der zeitliche Abstand zwischen zwei jeweiligen Triggersignalen 16 keine gravierenden Unregelmäßigkeiten zeigt und somit Triggersignale 16 für eine Steuerung/Regelung einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung in entsprechenden Herzzyklusphasen bereitgestellt bzw. ausgegeben werden können. Im vorliegenden Beispiel werden die Steuer- und Regelsignale 16 bzw. Triggersignale 16 anhand von bestimmten R-Zacken ausgegeben. Das Ausgeben dieser Signale 16 kann jedoch auch mit einer entsprechenden Latenzzeit anhand von bestimmten P-Wellen oder anderen charakteristischen Amplitudenänderungen des EKG-Signals erfolgen. Die verbesserte zeitliche Triggerstabilität anhand der räumlichen Auswertung der Datenpunkte kann somit insbesondere für die genaue Steuerung einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung vorteilhaft sein, wobei Störsignale ausgeblendet bzw. korrigiert werden können. Beispielsweise können Störsignale infolge einer intermittierenden Stimulation, beispielsweise einer bipolaren rechtsventrikulären Stimulation, bei einem Patienten mit einem implantierten Herzschrittmacher mit Herzinsuffizienz und koronarer Herzkrankheit, jedoch mit normaler linksventrikulärer Pumpfunktion, ausgeblendet bzw. korrigiert werden. This can be seen, for example, in FIG. 6, in which the time interval between two respective trigger signals 16 does not show any serious irregularities and trigger signals 16 can therefore be provided or output for control/regulation of extracorporeal circulatory support in corresponding cardiac cycle phases. In the present example, the control and regulation signals 16 or trigger signals 16 are output on the basis of specific R peaks. However, these signals 16 can also be output with a corresponding latency period based on specific P waves or other characteristic changes in the amplitude of the EKG signal. The improved temporal trigger stability based on the spatial evaluation of the data points can thus be advantageous in particular for the precise control of extracorporeal circulatory support, with interference signals being able to be masked out or corrected. For example, interference signals as a result of intermittent stimulation, for example bipolar right-ventricular stimulation, can be blanked out or corrected in a patient with an implanted heart pacemaker with cardiac insufficiency and coronary artery disease, but with a normal left-ventricular pump function.
In den Figuren 7A und 7B sind alternative räumliche Auswertungen und grafische Darstellungen der Datenpunkte gemäß der Erfindung gezeigt. Entsprechend können die Datenpunkte für den gesamten Zeitraum, wie in Figur 7A gezeigt, räumlich ausgewertet und mittels einer Überlappung und farblichen Kodierung auf einem mit der Steuer- und Regeleinheit gekoppelten Display angezeigt werden, sodass die Verbesserung des Nutzsignals und auch die zeitliche Stabilität der bestimmten Amplitudenänderungen einfach überwacht werden können. Alternative spatial evaluations and graphical representations of the data points according to the invention are shown in FIGS. 7A and 7B. Accordingly, the data points for the entire period, as shown in Figure 7A, can be evaluated spatially and displayed by means of an overlap and color coding on a display coupled to the control and regulation unit, so that the useful signal is improved and the amplitude changes determined are also stable over time can be easily monitored.
Die Auswertung der Datenpunkte kann jedoch auch nur für ein bestimmtes Zeitintervall oder auch einen bestimmten zeitlichen Bereich einer Herzzyklusphase erfolgen, wie dies beispielsweise in Figur 7B für einen alternativen Datensatz gezeigt ist. However, the data points can also be evaluated only for a specific time interval or also for a specific time range of a cardiac cycle phase, as is shown, for example, in FIG. 7B for an alternative data set.
Entsprechend wird eine räumliche Auswertung bzw. Addition der Messsignale beispielsweise nur für die R-Zacke, welche anhand einer Steigung eines ersten Messsignals erfasst werden kann, vorgenommen. Die räumlich ausgewerteten Datenpunkte können als Erweiterung der Datenpunkte des ersten Messsignals für einen bestimmten zeitlichen Bereich einer Herzzyklusphase dargestellt sein, wobei dieser Bereich beispielsweise durch ein Überschreiten eines Schwellenwerts der ausgewerteten Datenpunkte definiert ist. Correspondingly, a spatial evaluation or addition of the measurement signals is carried out, for example, only for the R-wave, which can be detected using a slope of a first measurement signal. The spatially evaluated data points can be represented as an extension of the data points of the first measurement signal for a specific time range of a cardiac cycle phase, this range being defined, for example, by a threshold value of the evaluated data points being exceeded.
Erfindungsgemäß kann eine zeitliche Auswertung der Datenpunkte zum Bestimmen von Amplitudenänderungen vorgesehen sein, wie in den Figuren 8A bis 8C gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel bildet jeder Zeitpunkt einen relativen Zeitpunkt eines jeden Herzzyklus. Die Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet, die Datenpunkte zeitlich auszuwerten und die mindestens eine Amplitudenänderung, basierend auf einer Mittelung der Datenpunkte für mindestens einen entsprechenden, zeitlich identisch von demselben Referenzpunkt in den mindestens zwei Herzzyklen, beispielsweise für die mindestens zwei Herzzyklen immer das Maximum eines Signals, bspw. der R-Zacke, Zeitpunkt aus mindestens zwei Herzzyklen, zu bestimmen, wie in Figur 8A gezeigt. According to the invention, the data points can be evaluated over time to determine changes in amplitude, as shown in FIGS. 8A to 8C. In this exemplary embodiment, each point in time forms a relative point in time of each cardiac cycle. The evaluation unit is set up to evaluate the data points over time and the at least one amplitude change, based on an averaging of the data points for at least one corresponding, identical in time from the same reference point in the at least two heart cycles, for example always the maximum of a signal for the at least two heart cycles, e.g. the R-wave, to determine a point in time from at least two heart cycles, as shown in FIG. 8A.
Die Datenpunkte werden entsprechend für jeden der zeitlich in den Herzzyklen zeitlich entsprechenden Zeitpunkte gemittelt. Alternativ kann jedoch auch eine Addition vorgesehen sein. Die Amplitudenänderung wird anhand des Verlaufs innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls, vorliegend eines erfassten QRS-Komplexes, bestimmt, wobei P den Beginn der P- Welle, Q den Beginn der Q-Welle und S das Ende der S-Welle in den Figuren 8A bis 8C kennzeichnet. Beispielsweise können die Datenpunkte anhand der folgenden Formel zeitlich ausgewertet werden: wobei eine Summation von n Punkten erfolgt und wobei j ein einzelner Datenpunkt innerhalb des Zeitraums für einen bestimmten in den n Herzzyklen jeweils entsprechenden Zeitpunkt und i ein jeweiliger Herzzyklus ist. Entsprechend wird ein Durchschnittswert für die entsprechenden n Datenpunkte errechnet bzw. gebildet. Ein jeweils zeitlich entsprechend beabstandeter Zeitpunkt in den n Herzzyklen ist bspw. tritt in jedem Herzzyklus nach einem Zeitraum von yi (ps) vor oder nach dem Auftreten des Referenzpunkt (bspw. dem Maximum eines Signals im EKG, bspw. der R-Zacke) im jeweiligen Herzzyklus auf. Für jeden Herzzyklus wird also ein Datenpunkt zum Zeitpunkt y, bestimmt und ein Durchschnittswert für diese Datenpunkte des Zeitpunkts y] in allen Herzzyklen gebildet. Ebenso wird zum Zeitpunkt y2 bis yn verfahren. The data points are averaged accordingly for each of the time points corresponding in time in the heart cycles. Alternatively, however, an addition can also be provided. The change in amplitude is determined on the basis of the course within a specific time interval, in the present case a detected QRS complex, where P denotes the start of the P wave, Q denotes the beginning of the Q wave and S denotes the end of the S wave in Figures 8A to 8C. For example, the data points can be evaluated over time using the following formula: where there is a summation of n points and where j is a single data point within the time period for a particular time corresponding in each of the n heart cycles and i is a respective heart cycle. Accordingly, an average value is calculated or formed for the corresponding n data points. A correspondingly spaced point in time in the n cardiac cycles is, for example, in each cardiac cycle after a period of yi (ps) before or after the occurrence of the reference point (e.g. the maximum of a signal in the ECG, e.g. the R-wave) in respective heart cycle. For each heart cycle, a data point is determined at time y 1 , and an average value is formed for these data points at time y 1 in all heart cycles. The same procedure is used at time y 2 to y n .
Die Amplitudenänderung dient weiterhin zur Ausgabe eines entsprechenden Steuer- und Regelsignals 16 bzw. eines Triggersignals 16 und wird entsprechend innerhalb des QRS- Komplexes entsprechend markiert. The change in amplitude is also used to output a corresponding control and regulation signal 16 or a trigger signal 16 and is correspondingly marked within the QRS complex.
Durch die zeitliche Mittelung zwischen mehreren Herzzyklen für jeden in den Herzzyklen zeitlich entsprechenden Zeitpunkt können die unterschiedlichen Herzzyklusphasen sukzessiver Herzzyklen und insbesondere der Verlauf dieser Herzzyklusphasen miteinander verglichen werden, sodass Datenpunkte für denselben gegenüber dem gewählten Referenzpunkt zeitlich korrespondierend beabstandeten Zeitpunkt, jedoch für verschiedene sukzessive Herzzyklen, ein Nutzsignal für dieselbe jeweilige Herzzyklusphase darstellen. Die zeitliche Mittelung ermöglicht somit, dass einzelne Ausreißer, welche beispielsweise nicht in einem relevanten Herzzyklusbereich liegen und somit nicht kennzeichnend für eine bestimmte Herzzyklusphase sind, das Bestimmen der Amplitudenänderung gleichwohl nicht beeinträchtigen, zumal die Höhe des entsprechenden Datenpunkts für andere Herzzyklen im Verhältnis gering ist. The different heart cycle phases of successive heart cycles and, in particular, the course of these heart cycle phases can be compared with one another by temporal averaging between several heart cycles for each corresponding point in time in the heart cycles, so that data points for the same point in time that is correspondingly spaced apart in time from the selected reference point, but for different successive heart cycles, represent a useful signal for the same respective cardiac cycle phase. The averaging over time thus makes it possible for individual outliers, which, for example, are not in a relevant heart cycle range and are therefore not characteristic of a specific heart cycle phase, to nevertheless not affect the determination of the amplitude change, especially since the height of the corresponding data point for other heart cycles is relatively low.
Eine Erhöhung der Anzahl der verglichenen Herzzyklen kann die zeitliche Stabilität des Triggersignals 16 beispielsweise bei einem regelmäßigen Herzrhythmus weiter verbessern, wie sich beispielsweise aus den Figuren 8B mit zehn Herzzyklen und 8C mit 65 Herzzyklen ergibt. Dabei wurde vorliegend neben einer unterschiedlichen Anzahl von Herzzyklen ebenfalls eine Potenzierung der Datenpunkte bzw. der Messsignale vorgenommen, sodass die Datenpunkte mit einem geringen Messsignalwert weniger stark hervortreten. Dies wird dadurch veranschaulicht, dass die jeweiligen Kurven bei einer gleichzeitigen Erhöhung der Anzahl von Herzzyklen noch weniger gezackt, d.h. mit weniger Ausschlägen, verlaufen und Störsignale somit zumindest teilweise ausgeblendet werden können. Figur 9 zeigt eine Überwachung und grafische Anpassungsmöglichkeit des Zeitintervalls 18 zum Bestimmen der Amplitudenänderung gemäß der Erfindung. An increase in the number of heart cycles compared can further improve the temporal stability of the trigger signal 16, for example with a regular heart rhythm, as can be seen, for example, from FIGS. 8B with ten heart cycles and 8C with 65 heart cycles. In addition to a different number of cardiac cycles, the data points or the measurement signals were also exponentiated in the present case, so that the data points with a low measurement signal value are less pronounced. This is illustrated by the fact that the respective curves run even less jaggedly, ie with fewer deflections, with a simultaneous increase in the number of cardiac cycles, and thus interference signals at least can be partially hidden. FIG. 9 shows a monitoring and graphic adjustment possibility of the time interval 18 for determining the amplitude change according to the invention.
Bei einer zeitlichen Mittelung kann ein bestimmter bzw. vorgegebener Triggerpunkt für die Anzahl n der Herzzyklen bzw. Herzaktionen benötigt werden, welcher vorzugsweise ein R- Trigger 16 ist. Das Bestimmen der mindestens einen Amplitudenänderung kann weiterhin manuell angepasst werden, um beispielsweise einen festgelegten Zeitraum oder ein Zeitintervall zu erweitern oder zu beschränken. Bevorzugt ist die Steuer- und Regeleinheit somit im gekoppelten Zustand mit einem Display dazu eingerichtet, ein Signal zur Darstellung von aus dem EKG-Signal erfassten sukzessiven Herzzyklen für die jeweils entsprechenden Zeitpunkte, der bestimmten mindestens einen Amplitudenänderung, und eine manipulierbare zeitliche Bereichsangabe, welche den Bereich der ausgewerteten Datenpunkte kennzeichnet, an das Display auszugeben. Die Auswerteeinheit ist weiterhin vorteilhaft dazu eingerichtet, ein Anpassungssignal von dem gekoppelten Display zu empfangen und die mindestens eine Amplitudenänderung bei einer Anpassung des zeitlichen Bereichs für sukzessive Herzzyklen im angepassten relativen Zeitbereich zu bestimmen. In the case of averaging over time, a specific or predetermined trigger point for the number n of heart cycles or heart actions can be required, which is preferably an R trigger 16 . The determination of the at least one change in amplitude can also be adjusted manually, for example to extend or restrict a specified time period or a time interval. In the coupled state with a display, the control and regulation unit is preferably set up to display a signal for displaying successive heart cycles detected from the ECG signal for the corresponding points in time, the at least one amplitude change determined, and a manipulable time range specification which shows the Area of the evaluated data points indicates to be output to the display. The evaluation unit is also advantageously set up to receive an adjustment signal from the coupled display and to determine the at least one amplitude change when adjusting the time range for successive heart cycles in the adjusted relative time range.
Entsprechend wird gemäß diesem Beispiel in einer grafischen Darstellung eine Überlappung des aktuellen Herzzyklus beispielhaft mit den zwei letzten Herzzyklen gezeigt. Ebenfalls wird in der grafischen Darstellung die aktuell bestimmte, mindestens eine Amplitudenänderung und ein zeitlicher Marker für die aktuelle Ausgabe des Steuer- und Regelsignals 16 bzw. des Triggersignals 16 auf einem mit der Steuer- und Regeleinheit gekoppelten Display angezeigt, wobei ein Zeitfenster das aktuelle Zeitintervall 18 zum Auswerten der entsprechenden Datenpunkte umfasst. Mit anderen Worten bildet das Zeitfenster einen Überwachungszeitraum für einen Sampling-Komplex, wobei die Herzzyklen sich bevorzugt vollständig im Zeitfenster befinden, um einen vollständigen Datensatz innerhalb des Zeitintervalls 18 zu erfassen. In der Figur 9 handelt es sich um eine schematische Darstellung der Herzzyklen, welche entsprechend eine beliebige Morphologie aufweisen. Correspondingly, according to this example, an overlap of the current heart cycle with the two most recent heart cycles is shown in a graphical representation by way of example. The graphical representation also shows the currently determined at least one amplitude change and a time marker for the current output of the control and regulation signal 16 or the trigger signal 16 on a display coupled to the control and regulation unit, with a time window showing the current time interval 18 for evaluating the corresponding data points. In other words, the time window forms a monitoring period for a sampling complex, with the heart cycles preferably being completely within the time window in order to acquire a complete data set within the time interval 18 . FIG. 9 is a schematic representation of the heart cycles, which accordingly have any morphology.
Die dargestellten Zeitintervalle sind ebenfalls lediglich exemplarisch, können aber auch als vorgegebene Werte voreingestellt sein. Bevorzugt ist das Zeitfenster derart gewählt oder eingestellt, dass zumindest der aktuelle Herzzyklus ausgehend von einem morphologisch und/oder physiologisch vorgegeben Referenzpunkt und weiter bevorzugt ebenfalls bis zu einem entsprechenden Referenzpunkt dargestellt wird. Beispielsweise kann das Zeitfenster somit ein Zeitintervall 18 darstellen, welches zumindest den aktuellen Herzzyklus vom Ende der vorangegangenen T-Welle bis zum Ende der aktuellen T-Welle darstellt. Durch Anpassung des Zeitfensters, beispielsweise durch Verschieben der Grenzwerte auf einer horizontalen Achse, kann das Zeitintervall 18 verschoben und/oder verlängert bzw. verkürzt werden, je nachdem wie dies die dargestellten Herzzyklen im Hinblick auf eine für die mindestens eine Amplitudenänderung relevante Herzzyklusphase erfordern. Somit wird für den Benutzer eine gewisse Flexibilität und sogar intuitive Bedienbarkeit zum Optimieren der mindestens einen Amplitudenänderung bereitgestellt. Somit kann bei der Anpassung oder Verschiebung des Zeitfensters die Position des Triggersignals im Fenster ebenfalls mitverschoben werden (nicht gezeigt). Vorliegend werden drei sukzessive Herzzyklen, d. h. der aktuelle und die letzten zwei Herzzyklen, überlappend dargestellt, es können jedoch ggf. auch nur zwei oder mehr Herzzyklen zum Bestimmen der Amplitudenänderung vorgesehen sein, beispielsweise 10 oder 65, wie vorstehend beschrieben. The time intervals shown are also only examples, but can also be preset as predefined values. The time window is preferably selected or set in such a way that at least the current heart cycle is displayed starting from a morphologically and/or physiologically specified reference point and more preferably also up to a corresponding reference point. For example, the time window can thus represent a time interval 18 which represents at least the current heart cycle from the end of the previous T wave to the end of the current T wave. By adjusting the time window, for example by shifting the limit values on a horizontal axis, the time interval 18 can be shifted and/or lengthened or shortened, depending on how the displayed heart cycles require it with regard to a heart cycle phase relevant to the at least one amplitude change. A certain flexibility and even intuitive usability for optimizing the at least one amplitude change is thus provided for the user. Thus, when the time window is adjusted or shifted, the position of the trigger signal in the window can also be shifted (not shown). In the present case, three successive heart cycles, ie the current and the last two heart cycles, are shown overlapping, but only two or more heart cycles can be provided for determining the amplitude change, for example 10 or 65, as described above.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. As far as applicable, all the individual features that are presented in the exemplary embodiments can be combined with one another and/or exchanged without departing from the subject matter of the invention.
Bezugszeichenliste Reference List
10 Steuer- und Regeleinheit 10 control and regulation unit
12 EKG-Signal 12A Erstes Messsignal 12 ECG signal 12A First measurement signal
12B Zweites Messsignal 12B Second measurement signal
12C Summensignal 12C sum signal
14 Amplitudenänderung 14 amplitude change
16 Steuer- und/oder Regelsignal bzw. Triggersignal 18 Zeitintervall 16 Control and/or regulation signal or trigger signal 18 Time interval
100 Auswerteeinheit 100 evaluation unit
O Transösophageale EKG-Ableitung O Transesophageal ECG lead
P Beginn der P-Welle P Start of P wave
Q Beginn der Q-Welle S Ende der S-Welle Q Beginning of Q wave S End of S wave
T Transthorakale EKG-Ableitung T Transthoracic ECG lead

Claims

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Ansprüche Steuer- und Regeleinheit (10) für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung, welche dazu eingerichtet ist eine Messung eines EKG-Signals (12) eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum zu empfangen, wobei das EKG-Signal (12) für jeden Zeitpunkt innerhalb eines Herzzyklus mehrere Datenpunkte umfasst, wobei die Steuer- und Regeleinheit (10) eine Auswerteeinheit (100) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die Datenpunkte für mindestens einen Zeitpunkt räumlich und/oder zeitlich auszuwerten und aus den ausgewerteten Datenpunkten mindestens eine Amplitudenänderung (14) innerhalb des Herzzyklus zu bestimmen, und wobei die Steuer- und Regeleinheit (10) weiterhin dazu eingerichtet ist, ein Steuer- und/oder Regelsignal (16) für die extrakorporale Kreislaufunterstützung an einem vorgegebenen Zeitpunkt nach der mindestens einen Amplitudenänderung (14) auszugeben. Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß Anspruch 1 , wobei die Auswerteeinheit (100) dazu eingerichtet ist, die Datenpunkte für einen vorgegebenen Zeitintervall (18) basierend auf mindestens einer Herzzyklusphase des EKG-Signals (12) auszuwerten und die mindestens eine Amplitudenänderung (14) innerhalb des Zeitintervalls (18) zu bestimmen. Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Auswerteeinheit (100) dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Amplitudenänderung (14) basierend auf Datenpunkten für mindestens zwei Zeitpunkte zu bestimmen. Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (100) dazu eingerichtet ist, mindestens eine bestimmte Amplitudenänderung (14) zu bestimmen, welche für eine Herzzyklusphase charakteristisch ist. Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß Anspruch 4, wobei die Auswerteeinheit (100) dazu eingerichtet ist, mindestens eine bestimmte Amplitudenänderung (14) zu bestimmen, welche für eine P-Welle oder R-Zacke charakteristisch ist. Claims Control and regulation unit (10) for extracorporeal circulatory support, which is set up to receive a measurement of an ECG signal (12) of a supported patient over a predetermined period of time, the ECG signal (12) for each point in time within a cardiac cycle comprises a plurality of data points, wherein the control and regulation unit (10) comprises an evaluation unit (100) which is set up to spatially and/or temporally evaluate the data points for at least one point in time and from the evaluated data points at least one amplitude change (14) within the determine the heart cycle, and wherein the control and regulation unit (10) is further set up to output a control and/or regulation signal (16) for the extracorporeal circulatory support at a predetermined point in time after the at least one amplitude change (14). Control and regulation unit (10) according to claim 1, wherein the evaluation unit (100) is set up to evaluate the data points for a predetermined time interval (18) based on at least one heart cycle phase of the ECG signal (12) and the at least one amplitude change (14 ) within the time interval (18). Control and regulation unit (10) according to claim 1 or 2, wherein the evaluation unit (100) is set up to determine the at least one amplitude change (14) based on data points for at least two points in time. Control and regulation unit (10) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (100) is set up to determine at least one specific amplitude change (14) which is characteristic of a heart cycle phase. Control and regulation unit (10) according to claim 4, wherein the evaluation unit (100) is set up to determine at least one specific amplitude change (14) which is characteristic of a P wave or R wave.
. Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das EKG- Signal (12) mindestens ein erstes Messsignal (12A) aus einer ersten EKG-Ableitung (O, T) und ein zweites Messsignal (12B) aus einer zweiten EKG-Ableitung (O, T) umfasst, wobei die erste und zweite EKG-Ableitungen (O, T) räumlich voneinander getrennt sind und wobei die Auswerteeinheit (100) dazu eingerichtet ist, die Datenpunkte räumlich auszuwerten und die mindestens eine Amplitudenänderung (14) basierend auf einer Addition oder Mittelung der Messsignale 12A, 12B) zu bestimmen. . Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das EKG- Signal (12) ein Messsignal (12A, 12B) einer transthorakalen EKG-Ableitung (T) und/oder einer transösophagealen EKG-Ableitung (O) umfasst und/oder wobei das EKG-Signal (12) ein EKG-Signal (12) eines herzstimulierten Patienten ist. . Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (100) dazu eingerichtet ist, für mindestens zwei Herzzyklen eine Amplitudenänderung (14) und einen zeitlichen Abstand und/oder eine Frequenz der Amplitudenänderungen (14) zu bestimmen, wobei die Steuer- und Regeleinheit (10) dazu eingerichtet ist, ein für den zeitlichen Abstand und/oder die Frequenz kennzeichnendes Signal auszugeben. . Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (100) dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Amplitudenänderung (14) kontinuierlich, bevorzugt in Echtzeit, bei jedem sukzessiven aus dem EKG-Signal (12) erfassten Herzzyklus zu bestimmen. 0. Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (100) dazu eingerichtet ist, die Datenpunkte zeitlich auszuwerten und die mindestens eine Amplitudenänderung (14), basierend auf einer Addition oder Mittelung der Datenpunkte, für mindestens einen in den mindestens zwei Herzzyklen zeitlich entsprechenden Zeitpunkt zu bestimmen. 1 . Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß Anspruch 10, wobei die Auswerteeinheit (100) dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Amplitudenänderung (14) basierend auf einer Mittelung oder Addition der Datenpunkten aus 10 bis 40 Herzzyklen oder 10 bis 100 Herzzyklen zu bestimmen, bevorzugt zwischen 40 und 80 Herzzyklen. 2. Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß Anspruch 10 oder 1 1 , wobei der zeitlich in den mindestens zwei Herzzyklen entsprechende Zeitpunkt durch identische zeitliche Beabstandung von demselben in den mindestens zwei Herzzyklen jeweils auftretenden Referenzpunkt, wobei der Referenzpunkt bevorzugt morphologisch und/oder physiologisch durch ein Signal im EKG vorgegeben ist, insbesondere durch ein Maximum im EKG-Signal. Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, welche im gekoppelten Zustand mit einem Display dazu eingerichtet ist, ein Signal zur Darstellung von aus dem EKG-Signal (12) erfassten sukzessiven Herzzyklen für jeweils zeitlich entsprechende Zeitpunkte; der bestimmten mindestens einen Amplitudenänderung (14); und eine manipulierbare zeitliche Bereichsangabe, welche den Bereich der ausgewerteten Datenpunkte kennzeichnet an das Display auszugeben, wobei die Auswerteeinheit (100) weiterhin dazu eingerichtet ist, ein Anpassungssignal von dem gekoppelten Display zu empfangen und die mindestens eine Amplitudenänderung (14) bei einer Anpassung des zeitlichen Bereichs für sukzessive Herzzyklen im angepassten relativen Zeitbereich zu bestimmen. Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das EKG- Signal (12) mindestens ein erstes Messsignal (12 A) aus einer ersten EKG-Ableitung (O, T) und ein zweites Messsignal (12B) aus einer zweiten EKG-Ableitung (O, T) umfasst, wobei die erste und zweite EKG-Ableitungen (O, T) räumlich voneinander getrennt sind und wobei die Auswerteeinheit (100) dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Amplitudenänderung (14) basierend auf einer Mittelung oder Addition der Datenpunkte für die mindestens zwei Messsignale (12A, 12B) zu bestimmen. Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (100) dazu eingerichtet ist, die jeweiligen Datenpunkte oder die ausgewerteten Datenpunkte zu potenzieren, bevorzugt mit einem Exponenten von größer als 1 ,3. Steuer- und Regeleinheit (10) gemäß Anspruch 15, wobei der Exponent 1 ,3 bis 5,0 oder 1 ,3 bis 2.0 beträgt. System zur extrakorporalen Kreislaufunterstützung eines Patienten, umfassend: . Control and regulation unit (10) according to one of the preceding claims, wherein the EKG signal (12) at least a first measurement signal (12A) from a first EKG derivation (O, T) and a second measurement signal (12B) from a second EKG - derivation (O, T), wherein the first and second ECG derivations (O, T) are spatially separated from one another and wherein the evaluation unit (100) is set up to spatially evaluate the data points and the at least one amplitude change (14) based to be determined by adding or averaging the measurement signals 12A, 12B). . Control and regulation unit (10) according to one of the preceding claims, wherein the EKG signal (12) comprises a measurement signal (12A, 12B) of a transthoracic EKG lead (T) and/or a transesophageal EKG lead (O) and/ or wherein the ECG signal (12) is an ECG signal (12) of a cardiac paced patient. . Control and regulation unit (10) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (100) is set up to determine an amplitude change (14) and a time interval and/or a frequency of the amplitude changes (14) for at least two heart cycles, wherein the control and regulation unit (10) is set up to output a signal characterizing the time interval and/or the frequency. . Control and regulation unit (10) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (100) is set up to continuously, preferably in real time, the at least one amplitude change (14) with each successive heart cycle detected from the ECG signal (12). determine. 0. Control and regulation unit (10) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (100) is set up to evaluate the data points over time and the at least one amplitude change (14), based on an addition or averaging of the data points, for at least one to determine the corresponding point in time in the at least two cardiac cycles. 1 . Control and regulation unit (10) according to claim 10, wherein the evaluation unit (100) is set up to determine the at least one amplitude change (14) based on averaging or adding the data points from 10 to 40 cardiac cycles or 10 to 100 cardiac cycles, preferably between 40 and 80 cardiac cycles. 2. Control and regulation unit (10) according to claim 10 or 11, wherein the corresponding point in time in the at least two heart cycles is identical in time to the reference point occurring in the at least two heart cycles, the reference point preferably being morphological and/or is physiologically predetermined by a signal in the ECG, in particular by a maximum in the ECG signal. Control and regulation unit (10) according to any one of claims 10 to 12, which is set up in the coupled state with a display to a signal for displaying from the ECG signal (12) detected successive heart cycles for respective temporally corresponding points in time; the determined at least one amplitude change (14); and to output to the display a manipulable time range specification that characterizes the range of the evaluated data points, the evaluation unit (100) also being set up to receive an adjustment signal from the coupled display and the at least one amplitude change (14) when the time range for successive cardiac cycles in the adjusted relative time domain. Control and regulation unit (10) according to any one of claims 10 to 13, wherein the EKG signal (12) at least a first measurement signal (12 A) from a first EKG derivation (O, T) and a second measurement signal (12B). a second ECG derivation (O, T), wherein the first and second ECG derivations (O, T) are spatially separated from one another and wherein the evaluation unit (100) is set up to calculate the at least one amplitude change (14) based on a averaging or adding the data points for the at least two measurement signals (12A, 12B). Control and regulation unit (10) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (100) is set up to raise the respective data points or the evaluated data points to a power, preferably with an exponent of greater than 1.3. Control and regulation unit (10) according to claim 15, wherein the exponent is 1.3 to 5.0 or 1.3 to 2.0. A system for extracorporeal circulatory support of a patient, comprising:
- eine Vorrichtung zur extrakorporalen Kreislaufunterstützung, umfassend eine Blutpumpe, welche fluidisch mit einem venösen Patientenzugang und einem arteriellen Patientenzugang verbindbar und zum Bereitstellen eines Blutflusses vom venösen Patientenzugang zum arteriellen Patientenzugang ausgelegt ist, - A device for extracorporeal circulatory support, comprising a blood pump which is fluidly connected to a venous patient access and a arterial patient access can be connected and is designed to provide a blood flow from the venous patient access to the arterial patient access,
- eine Schnittstelle zum Empfangen eines EKG-Signals des Patienten, und - an interface for receiving an ECG signal from the patient, and
- eine Steuer- und Regeleinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche mit der Vorrichtung kommunikativ gekoppelt ist und wobei das Steuer- und Regelsignal ein Steuer- und Regelsignal zum Einstellen der Blutpumpe ist. System gemäß Anspruch 17, ferner umfassend ein EKG-Gerät, welches mit der Schnittstelle kommunikativ verbunden ist. Verfahren zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung, umfassend die Schritte: - A control and regulation unit according to one of the preceding claims, which is communicatively coupled to the device and wherein the control and regulation signal is a control and regulation signal for adjusting the blood pump. 18. The system of claim 17, further comprising an EKG machine communicatively coupled to the interface. Method for controlling/regulating an extracorporeal circulatory support, comprising the steps:
Empfangen einer Messung eines EKG-Signals eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum, wobei das EKG-Signal für jeden Zeitpunkt innerhalb eines Herzzyklus mehrere Datenpunkte umfasst, receiving a measurement of an assisted patient's ECG signal over a predetermined period of time, the ECG signal including multiple data points for each time point within a cardiac cycle,
Auswerten der Datenpunkte für mindestens einen Zeitpunkt, wobei das Auswerten räumlich und/oder zeitlich erfolgt und wobei aus den ausgewerteten Datenpunkten mindestens eine Amplitudenänderung innerhalb des Herzzyklus bestimmt wird, undEvaluation of the data points for at least one point in time, the evaluation taking place spatially and/or temporally and at least one amplitude change within the heart cycle being determined from the evaluated data points, and
Einstellen eines Steuer- und/oder Regelsignals für die extrakorporale Kreislaufunterstützung an einem vorgegebenen Zeitpunkt nach der mindestens einen Amplitudenänderung. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die mindestens eine bestimmte Amplitudenänderung für eine P-Welle oder R-Zacke charakteristisch ist. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, wobei das EKG-Signal mindestens ein erstes Messsignal aus einer ersten EKG-Ableitung und ein zweites Messsignal aus einer zweiten EKG-Ableitung umfasst, wobei die erste und zweite EKG-Ableitungen räumlich voneinander getrennt sind und wobei die Datenpunkte räumlich ausgewertet werden und die mindestens eine Amplitudenänderung basierend auf einer Addition und/oder Mittelung der Messsignale bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , wobei das EKG-Signal ein Messsignal einer transthorakalen EKG-Ableitung und/oder einer transösophagealen Ableitung umfasst. 31 Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei mindestens eine Amplitudenänderung für mindestens zwei Herzzyklen und ein zeitlicher Abstand und/oder eine Frequenz der Amplitudenänderungen bestimmt werden, wobei ein für den zeitlichen Abstand und/oder die Frequenz kennzeichnendes Signal ausgegeben wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei die mindestens eine Amplitudenänderung kontinuierlich bei jedem sukzessiven aus dem EKG-Signal erfassten Herzzyklus bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei jeder Zeitpunkt in zeitlicher Beabstandung vom Referenzpunkt gleichbleibend für jeden Herzzyklus gewählt ist und wobei die Datenpunkte zeitlich ausgewertet und die mindestens eine Amplitudenänderung basierend auf einer Mittelung oder Addition der Datenpunkte für mindestens einen zeitlich gegenüber einem Referenzpunkt entsprechenden Zeitpunkt aus mindestens zwei Herzzyklen bestimmt werden. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die mindestens eine Amplitudenänderung basierend auf einer Mittelung oder Addition der Datenpunkten aus 10 bis 100 Herzzyklen oder 10 bis 40 Herzzyklen, bevorzugt zwischen 40 und 80 Herzzyklen, bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei der Zeitpunkt für jeden Herzzyklus zeitlich gegenüber einem Referenzpunkt gleichbleibend ist, wobei der Referenzpunkt bevorzugt morphologisch und/oder physiologisch durch ein EKG-Signal vorgegeben ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei aus dem EKG-Signal erfassten sukzessiven Herzzyklen für zeitlich gegenüber einem Referenzpunkt entsprechende Zeitpunkte, die mindestens eine Amplitudenänderung und eine manipulierbare zeitliche Bereichsangabe, welche den Bereich der ausgewerteten Datenpunkte kennzeichnet, auf einem Display dargestellt werden und wobei ein von dem gekoppelten Display empfangenes Anpassungssignal das Bestimmen der mindestens einen Amplitudenänderung im angepassten relativen Zeitbereich für sukzessive Herzzyklen bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 28, wobei das EKG-Signal mindestens ein erstes Messsignal aus einer ersten EKG-Ableitung und ein zweites Messsignal aus einer zweiten EKG-Ableitung umfasst, wobei die erste und zweite EKG-Ableitungen räumlich voneinander getrennt sind und wobei die mindestens eine Amplitudenänderung basierend auf einer Mittelung oder Addition der Datenpunkte für die mindestens zwei Messsignale bestimmt wird. 32 Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 29, wobei die jeweiligen Datenpunkte oder die ausgewerteten Datenpunkte potenziert werden, bevorzugt mit einem Exponenten von größer als 1 ,3. Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Exponent 1 ,3 bis 5,0 oder 1 ,3 bis 2,0 beträgt. Verfahren zum Überwachen einer zeitlichen Triggerstabilität einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung, umfassend die Schritte: Setting a control and/or regulation signal for the extracorporeal circulatory support at a predetermined point in time after the at least one amplitude change. 20. The method of claim 19, wherein the at least one determined amplitude change is characteristic of a P-wave or R-wave. The method according to claim 19 or 20, wherein the ECG signal comprises at least a first measurement signal from a first ECG derivation and a second measurement signal from a second ECG derivation, the first and second ECG derivations being spatially separated from one another and the data points are evaluated spatially and the at least one amplitude change is determined based on an addition and/or averaging of the measurement signals. Method according to one of claims 19 to 21, wherein the EKG signal comprises a measurement signal of a transthoracic EKG derivation and/or a transesophageal derivation. 31 Method according to one of claims 19 to 22, wherein at least one amplitude change for at least two heart cycles and a time interval and/or a frequency of the amplitude changes are determined, with a signal characterizing the time interval and/or the frequency being output. Method according to one of Claims 19 to 23, in which the at least one change in amplitude is determined continuously for each successive heart cycle detected from the ECG signal. The method according to any one of claims 19 to 24, wherein each point in time at a time interval from the reference point is chosen to be the same for each heart cycle and the data points are evaluated over time and the at least one amplitude change is based on an averaging or addition of the data points for at least one corresponding in time to a reference point Time can be determined from at least two heart cycles. Method according to claim 25, wherein the at least one change in amplitude is determined based on an averaging or addition of the data points from 10 to 100 heart cycles or 10 to 40 heart cycles, preferably between 40 and 80 heart cycles. Method according to Claim 25 or 26, in which the point in time for each cardiac cycle remains the same in terms of time in relation to a reference point, the reference point preferably being predetermined morphologically and/or physiologically by an EKG signal. The method according to any one of claims 25 to 27, wherein successive heart cycles recorded from the ECG signal for times corresponding in time to a reference point, the at least one amplitude change and a manipulable time range specification, which characterizes the range of the evaluated data points, are shown on a display and wherein an adjustment signal received from the coupled display is used to determine the at least one amplitude change in the adjusted relative time domain for successive cardiac cycles. The method according to any one of claims 19 to 28, wherein the ECG signal comprises at least a first measurement signal from a first ECG derivation and a second measurement signal from a second ECG derivation, the first and second ECG derivations being spatially separated from one another and wherein the at least one change in amplitude is determined based on an averaging or addition of the data points for the at least two measurement signals. 32 Method according to one of claims 19 to 29, wherein the respective data points or the evaluated data points are raised to a power, preferably with an exponent of greater than 1.3. The method according to claim 30, wherein the exponent is 1.3 to 5.0 or 1.3 to 2.0. Method for monitoring a temporal trigger stability of an extracorporeal circulatory support, comprising the steps:
Empfangen einer Messung eines EKG-Signals eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum, wobei das EKG-Signal für jeden Zeitpunkt innerhalb eines Herzzyklus mehrere Datenpunkte umfasst, receiving a measurement of an assisted patient's ECG signal over a predetermined period of time, the ECG signal including multiple data points for each time point within a cardiac cycle,
Auswerten der Datenpunkte für mindestens einen Zeitpunkt, wobei das Auswerten räumlich und/oder zeitlich erfolgt und wobei aus den ausgewerteten Datenpunkten mindestens eine Amplitudenänderung innerhalb des Herzzyklus bestimmt wird, wobei die mindestens eine bestimmte Amplitudenänderung bevorzugt für eine P- Welle oder R-Zacke charakteristisch ist, und wobei mindestens eine Amplitudenänderung für mindestens zwei Herzzyklen bestimmt werden,Evaluation of the data points for at least one point in time, the evaluation being spatial and/or temporal and at least one amplitude change within the heart cycle being determined from the evaluated data points, the at least one determined amplitude change preferably being characteristic of a P wave or R wave , and wherein at least one change in amplitude is determined for at least two heart cycles,
Bestimmen eines zeitlichen Abstands und/oder einer Frequenz der Amplitudenänderungen, und determining a time interval and/or a frequency of the amplitude changes, and
Ausgeben eines Signals, wenn der zeitliche Abstand und/oder die Frequenz der Amplitudenänderungen einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Outputting a signal when the time interval and/or the frequency of the amplitude changes exceeds a predetermined threshold.
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