WO2007057032A1 - Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines stresszustandes einer person - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines stresszustandes einer person Download PDF

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WO2007057032A1
WO2007057032A1 PCT/EP2005/012241 EP2005012241W WO2007057032A1 WO 2007057032 A1 WO2007057032 A1 WO 2007057032A1 EP 2005012241 W EP2005012241 W EP 2005012241W WO 2007057032 A1 WO2007057032 A1 WO 2007057032A1
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interval
stress
rri
variability
determined
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PCT/EP2005/012241
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Gerold Schwarz
Marc Weitl
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Energy-Lab Technologies Gmbh
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    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
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    • A61B5/346—Analysis of electrocardiograms
    • A61B5/349—Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
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    • A61B5/349—Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
    • A61B5/352—Detecting R peaks, e.g. for synchronising diagnostic apparatus; Estimating R-R interval

Definitions

  • the present invention relates to a method for monitoring a person's stress condition, wherein stress and heart condition parameters are determined.
  • Cardiac diagnostic procedures which suggest a strain on the heart or a person, usually require a lot of experience and medical training.
  • portable devices such as wristwatches
  • display the heart rate or blood pressure during physical exertion mainly portable devices, such as wristwatches
  • US Pat. No. 6,358,201 B1 proposes a method in which a heart rate variability is recorded over time and a training state of the person in question is determined on the basis of the energy distribution over the present heartbeat frequencies.
  • a heart rate variability is recorded over time and a training state of the person in question is determined on the basis of the energy distribution over the present heartbeat frequencies.
  • it is provided to derive a heart rate variability from the differences in successive heartbeat durations.
  • the duration of the heartbeat with regard to the heart load and the stress level of a particular person
  • a simple representation of such a training state is possible, it only allows a limited reliability of the training state determined in this way.
  • a general statement about the objective state of stress cannot be derived either.
  • a variability in cardiac activity is determined on the basis of complete cardiac excitation curves or electrocardiogram curves. For this purpose, the times of the respective R-waves are first identified and several RR interval durations are determined from them.
  • a reliable stress condition value according to the invention can be determined for the respective person.
  • This stress status value derived from an ECG curve is also referred to below as the Cardio Stress Index (CSI).
  • variables mentioned below can be combined with one another in any combination and can be calculated as measures of variability in cardiac activity:
  • a covariance of the heartbeat frequencies determined from the RR interval durations, which corresponds to the standard deviation of the heartbeat rate divided by an average heartbeat frequency;
  • a range which is the difference between a maximum and minimum RR interval divided by the mean RR interval, a respective maximum RR interval and a respective minimum RR interval being determined for the heart excitation curve in the time interval;
  • Interval durations the RR interval durations being assigned to histogram classes and each histogram class having a range of RR interval durations according to a histogram step size;
  • RR interval durations each of which has an RR interval duration extended or shortened by a predetermined tolerance value compared to a directly preceding or directly following RR interval duration;
  • morphological properties of the heart excitation curve in the form of the ratios of the T-wave voltage, U-wave voltage, P-wave voltage and R-wave voltage as heart condition parameters, an even more precise and reliable stress condition determination can be carried out.
  • the respective maximum T-wave voltages, R-wave voltages, Q-wave voltages and / or P-wave voltages are determined for the maximum deflection with respect to the isoelectric line and can therefore have both positive and negative values.
  • Further cardiac status parameters are preferably determined by calculating an averaged PQ route duration, an averaged QT interval duration and / or an averaged QRS group duration.
  • a further cardiac status parameter in the form of an averaged cardiac excitation curve voltage is also preferably determined at a predetermined point in time between the R wave and the end of the T wave.
  • the amplitude at the start of the T wave is determined and the amplitude at a certain time interval to the right of the start of the T wave.
  • At least one further stress parameter is then assigned to a heart condition parameter.
  • at least one of the further stress parameters is determined as a function of a respective cardiac condition parameter and one or more of the stress parameters that result from the variability measures.
  • the time interval is preferably predetermined by a number of heartbeats.
  • the cardio stress index is preferably displayed on a color scale.
  • the invention also provides a monitoring device with:
  • a digital-to-analog converter for receiving and digitally converting a heart's excitation curve
  • a display device for displaying the stress condition value determined by the evaluation device.
  • the display device preferably has a color scale.
  • the monitoring device thus reliably informs the user of his stress state on the basis of the monitoring method according to the invention. This person can then independently adjust their lifestyle and subjective stress levels, for example.
  • the monitoring device according to the invention also supplies the stress status value, which can simultaneously correspond to an objective stress value to which the person is exposed. Therefore, the monitoring device according to the invention can also be used to detect pathological changes caused by a person's heart or stress at an early stage and to initiate medical steps. In particular, the monitoring device according to the invention and the methods according to the invention can be used for the early detection of heart diseases.
  • the Cardio Stress Index is therefore an understandable quantity for users and / or therapists.
  • the invention further relates to a computer program product with a computer program stored in a machine-readable manner on a storage medium, which causes the method according to the invention to be carried out on a computer.
  • a computer program product can be, for example, a floppy disk, CD-ROM or some other storage medium which, in coded form, provides the method steps according to the invention for computer-implemented execution.
  • Figure 1 a flowchart of the inventive method
  • FIG. 2 a heart excitation curve used according to the method according to the invention
  • Figure 3-5 Diagrams for assigning stress parameters according to the invention
  • FIG. 6 a histogram representation to illustrate a measure of variability
  • Figure 7, 8 Diagrams for assigning inventive
  • FIG. 9 an averaged ECG curve to explain the cardiac status parameters according to the invention.
  • FIG. 14 a block diagram of a monitoring device according to the invention.
  • FIG. 15 a Poincare representation of successive RR intervals.
  • FIG. 1 schematically shows a flow diagram of the method according to the invention for monitoring a person's stress state.
  • a complete heart excitation curve or an electrocardiogram (EKG) is recorded over a predetermined time interval ⁇ t.
  • the time interval can be defined, for example, over 60 heartbeats or can also be a constant time period of, for example, one minute.
  • This recorded heart excitation curve can now be stored, for example, and can be evaluated as a cardio stress index CSI to determine the stress state according to the invention.
  • the method steps S2, S3, S4 determine a stress grade or a stress condition value primarily from variability measures.
  • a heart condition value or an ECG note is determined primarily from morphological data of the ECG curve in steps S5, S6, S7, S8.
  • a stress status value CSI is then determined as a function of the stress grade and the ECG grade in step S9 and output in the following display step S10.
  • FIG. 2 shows a typical heart excitation curve with commonly used designations for the P-wave P, Q-wave Q, R-wave R, S-wave S, T-wave T and U-wave U.
  • the periodically repeating ECG features form the heart excitation curve over time.
  • the heart excitation curve is recorded over a time interval ⁇ t.
  • a covariance KOV RR is determined for determining a first stress parameter CVN.
  • ⁇ RR is the standard deviation of the RR interval durations
  • the covariance Kov ⁇ as a measure of variability now serves as the basis for a first stress parameter CVN, also referred to as a covariance grade, which is determined as a function of the percentage value of the covariance KOV RÜ .
  • a possible respective assignment is given in FIG.
  • the corresponding stress parameter CVN can thus have values in a range from -2.5 to +2.5.
  • a span note SWN is used as the second stress parameter.
  • a span SW from the maximum value RR ⁇ ma and the minimum value RR m i is first n of certain RR interval durations RRi detected.
  • the range is:
  • the calculated span SW is assigned the span note SWN as a stress parameter.
  • the range note can be between -2.5 and +2.5.
  • a pulse note PuIsN is calculated as the third stress parameter, which is derived directly from the mean RR interval duration RR mean . The corresponding assignment is shown in FIG. 5.
  • the pulse note PuIsN is larger for long medium RR intervals than for short ones.
  • the pulse notes PuIsN shown in the figure result.
  • a heartbeat frequency v mean between 45 / min and 70 / min, the pulse note is 0, and with lower heartbeat frequencies, a pulse note according to FIG. 5 is assigned.
  • the pulse note PuIsN assigned to the mean RR interval duration RR mean or the mean heartbeat frequency V mean is between -2.5 and +2.5.
  • a fourth stress parameter HistN is referred to here as the histogram grade HistN and results from an evaluation of a histogram with histogram classes of the same RR interval duration.
  • FIG. 6 For illustration purposes, an exemplary histogram is shown in FIG. 6, in which a respective
  • Histogram class H n has a histogram step size ⁇ H of, for example, 50 ms and the determined RR interval durations RRi, RR j are assigned to the histogram classes H n , H n ⁇ 1 , H n + I.
  • Interval periods RRi considered in the total number of RR interval periods.
  • 22 RR interval durations are classified in the histogram, of which seven RR interval durations were assigned to the histogram class H max .
  • the proportion is 7/22, which corresponds to approximately 32%.
  • the histogram grade HistN is assigned to this portion.
  • This fourth stress parameter or the histogram grade HistN can have values between -
  • arhythmias are considered that are based on the number of extended or shortened RR time intervals in relation to neighboring RR
  • time intervals be derived.
  • the successive determined RR interval durations RRi are compared with one another.
  • a respective RR time interval RRi is considered to be shortened compared to a directly following or preceding RR time interval RRi + i if the time interval is shortened by a certain tolerance value, for example by 41%.
  • a respective RR interval RRi is considered to be an extended RR interval if compared to a directly preceding RRi-i or following RRi + i is longer by a tolerance value of, for example, 41%.
  • This additional penalty note ZN as the fifth stress parameter is calculated from the maximum of the number of extended ⁇ verl or shortened ⁇ verk RR interval durations and a factor F v / V :
  • the factor F v / V has a profile, which is shown in FIG. 8, where PARS is the sum of the covariance grade CVN,
  • Range note SWN, pulse note PuIsN and the histogram note HistN is:
  • step S4 the variability measures covariance Kov RR , span SW, the mean RR interval duration RR mean , the proportion of RR interval durations in the histogram class H max with the most assigned RR interval durations and an additional mark ZN has been determined.
  • the total stress grade SN is in step S4 according to the equation:
  • This stress grade SN essentially specifies a percentage that gives a measure of a stress load on the heart.
  • step S5 an averaging over the RR intervals is carried out first. In this way, an averaged ECG section is obtained, as is shown, for example, in FIG. 9.
  • a first further cardiac status parameter TRM is derived from the ratio of the maximum T-wave voltage T max and the maximum R-wave voltage R max .
  • T max / R max has been determined, a corresponding stress parameter TRN according to FIG. 10 is assigned.
  • T max / R max > 0.7
  • TRN 1
  • a second further cardiac status parameter PRM is determined from the ratio of the maximum P-wave voltage P max and the maximum R-wave voltage R max .
  • the corresponding stress parameter is assigned depending on the stress grade SN that has already been determined.
  • Table 1 shows the assignment of the stress parameter PRN as a function of the determined stress grade SN and the PR ratio PRM.
  • a third cardiac status parameter PQM is derived as a function of the PQ route duration t PQ .
  • the third additional stress parameter PQN is assigned from the determined PQ route duration t PQ at a heart rate of 60 bpm. High and low values of t PQ are assigned PQN points.
  • a fourth stress parameter obtained from heart condition variables is derived from the QT interval duration t QT .
  • the corresponding assignment is shown in FIG. 12. High t QT values are assigned larger QTN values than low t QT values.
  • a fifth further stress parameter is derived from the QRS group duration t QRS .
  • FIG. 13 shows the corresponding assignment for the QRSN stress parameter from this
  • a stress parameter STN is assigned, for example according to Table 2.
  • a seventh further stress parameter is determined from the ratio QRM of the maximum Q-peak voltage Q max to the maximum R-peak voltage R max .
  • the stress parameter QRN results from the equation
  • step S8 The stress parameters derived from cardiac condition variables are now, as indicated in FIG. 1 in step S8, first combined to form an EKG malus EM.
  • This ECG penalty is the maximum of the seven stress parameters described above:
  • step S9 By using the stress grade SN from step S4 and the EKG grade EN from step S8, the stress status value CSI is now determined in step S9. This depends on the ECG malus EM and is shown in Table 3.
  • the stress condition value CSI reliably represents a stress condition of the person examined. Since both variability measures in the context of the stress grade SN and the morphological changes in the ECG are taken into account by the ECG grade EN, a particularly good overall picture of the condition of the person is obtained.
  • extrasystoles can be identified by comparing adjacent recorded RR intervals RRi, which can be taken into account by increasing / decreasing the respective stress status value. Is z. For example, the number of extended or shortened RR intervals, as was already calculated when determining the stress grade, above a certain a threshold of 1 is deducted as a penalty point. It is also possible to deduct a penalty of 0.75 from a certain excessive stress of, for example, SN> 50% and / or existing extrasystoles, or extended or shortened RR intervals.
  • the method proposed here according to the invention for determining a stress status value or cardio stress index CSI or for assessing the stress status of the respective person is particularly suitable for use in a CSI monitoring system.
  • the monitoring system 1 includes, in particular, a monitoring device 6 for a person 3.
  • a cardiac excitation curve or an EKG of the person 3 is recorded via a suitable recording means 4, for example a chest belt.
  • the heart excitation curve EKG is fed to the monitoring device 6 via cable 5.
  • Wireless methods such as Bluetooth, ZigBee, GSM, IRDA or other transmissions can also be used here as the transmission medium.
  • a complete ECG curve should be present in the monitoring device 6.
  • This monitoring device 6 has an analog-to-digital converter 7, a program-controlled evaluation device 8 and a display device 9.
  • the cardiac excitation curve EKG of the person 3 is fed to the analog-digital converter 7.
  • the digital EKG data DEKG converted by the analog-digital converter 7 are fed to the evaluation device 8.
  • Evaluation device 8 is set up such that a method according to the invention for monitoring the stress state of person 3 is carried out. For example, programming via a computer program product 10 is possible, the computer program product having a conventional storage medium such as floppy disks, CD-ROMs, memory sticks or other known storage media.
  • the evaluation device 8 designed and programmed in this way thus carries out the method steps S1-SlO, as shown in FIG. 1, and outputs the stress state value CSI to the display device 9.
  • the display device 9 shows, for example, the stress state of the person 3 on a color scale.
  • the display 9 can also be carried out by numerically displaying the corresponding stress state value CSI.
  • the monitoring system 1 and in particular the monitoring device 6 can be designed as a portable hand-held device.
  • FIG. 15 describes a further advantageous measure of variability for use in the inventive method explained above.
  • FIG. 15 shows a Poincare
  • the respective points HS 1 correspond to the successive heartbeats RR 1 , RR 1 + 1 .
  • the main axes, HA1 and HA2 can be determined in this Poincare plot.
  • the points HS 1 shown are located in an area which is approximately similar to an ellipse.
  • the main axes are each the largest or smallest extension of an area in which, for example, 80% of the points HS 1 are located.
  • the ratio of the standard deviations of the distances D1, D2 from the main axes is also suitable as a measure of variability, ie ⁇ D i / ⁇ D2 .
  • the shortest distances D1, D2 to the respective main axis HA1, HA2 are used here.
  • the present invention thus provides a method with which the stress status as a cardio stress index of a person can be reliably determined from variability measures and cardiac status parameters.

Abstract

Verfahren zum Überwachen eines Stresszustandes einer Person (3) mit den Verfahrensschritten: Aufnehmen einer Herzerregungskurve (EKG) über ein vorbestimmtes Zeitintervall (Δt), Bestimmen mehrerer RR-Intervalldauern (RRi) über das Zeitintervall (Δt), Berechnen einer gemittelten RR-Intervalldauer (RRmean) des Herzens in dem vorbestimmten Zeitintervall (Δt), Berechnen mehrerer Variabilitätsmasse einer Herzaktivität in Abhängigkeit von den RR-Intervalldauern (RRi) und der gemittelten RR-Intervalldauer (RRmean) und Bestimmen des Stresszustandes der Person in Abhängigkeit von den Variabilitätsmassen, wobei jedem Variabilitätsmass ein Stressparameter (SWN, HistN, CVN, PulsN, ZN) zugeordnet wird und die Stressparameter (SWN, HistN, CVN, PulsN, ZN) zu einem Stresszustandswert (CSI) addiert werden.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Stresszustandes einer Person
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Stresszustandes einer Person, wobei Stress- und Herzzustandsparameter ermittelt werden.
Verfahren zur Herzdiagnostik, die auf eine Belastung des Herzens oder einer Person an sich schließen lassen, erfordern in der Regel viel Erfahrung und eine medizinische Ausbildung. Um beispielsweise Sportlern die Überwachung ihrer Kondition oder ihres Stresszustandes zu ermöglichen, sind in der Vergangen- heit hauptsächlich tragbare Einrichtungen, wie beispielsweise Armbanduhren vorgeschlagen worden, die die Herzfrequenz oder den Blutdruck bei körperlicher Belastung anzeigen. Es ist jedoch häufig gewünscht, ein umfassendes Bild des physiologischen Zustandes der betreffenden Person zu entwerfen, um frühzeitig eine Überlastung, beispielsweise des Herzens, zu erkennen und so ein Stresstraining anzupassen. Es ist ferner gewünscht, unabhängig von physischer Belastung einen aussagekräftigen Gesundheits- oder Stresszustand zu bestimmen.
Die US 6,358,201 Bl schlägt beispielsweise ein Verfahren vor, bei dem eine Herzfrequenzvariabilität zeitlich erfasst wird und anhand der Energieverteilung auf die vorliegenden Herzschlagfrequenzen ein Trainingszustand der betreffenden Person ermittelt wird. Gemäß der US 6,358,201 Bl ist vorgesehen, ei- ne Herzfrequenzvariabilität aus den Unterschieden aufeinanderfolgender Herzschlagdauern abzuleiten. Lediglich die Berücksichtigung der Herzschlagdauer hinsichtlich der Herzbelastung und des Stresszustandes einer jeweiligen Person er- möglicht zwar eine einfache Darstellung eines derartigen Trainingszustandes, erlaubt jedoch nur eine begrenzte Zuverlässigkeit des so ermittelten Trainingszustandes. Eine allgemeine Angabe zum objektiven Stresszustand lässt sich auch nicht ableiten.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das auf zuverlässige Art und Weise unter Verwendung mehrerer aus einer Herzerregungskurve abgeleiteter Parameter einen aussagekräftigen Stresszustand einer Person ermittelt und dieser in einer einfachen Weise darstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Überwachen eines Stresszustandes einer Person mit den in dem Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrensschritten gelöst. Ferner löst eine Ü- berwachungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 19 die Aufgabe.
Demgemäß sind erfindungsgemäß die folgenden Verfahrensschritte vorgesehen:
a) Aufnehmen einer Herzerregungskurve über ein vorbestimmtes Zeitintervall;
b) Bestimmen mehrerer RR- Intervalldauern über das Zeitintervall;
c) Berechnen einer gemittelten RR- Intervalldauer des Herzens in dem vorbestimmten Zeitintervall ; d) Berechnen mehrerer Variabilitätsmaße einer Herzaktivität in Abhängigkeit von den RR- Intervalldauern und der gemittel - ten RR- Intervalldauer; und
e) Bestimmen des Stresszustandes der Person in Abhängigkeit von den Variabilitätsmaßen, wobei jedem Variabilitätsmaß ein Stressparameter zugeordnet wird und die Stressparameter zu einem Stresszustandswert addiert werden.
Gemäß der Erfindung wird eine Variabilität der Herzaktivität anhand vollständiger Herzerregungskurven bzw. Elektrokardiogrammkurven ermittelt. Dazu werden zunächst die Zeitpunkte der jeweiligen R-Zacken identifiziert und daraus mehrere RR- Intervalldauern bestimmt. Durch Zuordnung von Stressparame- tern an die jeweiligen Variabilitätsmaße und eine gewichtete Addition derselben kann ein zuverlässiger erfindungsgemäßer Stresszustandswert für die jeweilige Person bestimmt werden. Dieser von einer EKG-Kurve abgeleitete Stresszustandswert wird im Folgenden auch als Cardio Stress Index (CSI) bezeich- net.
In Ausführungsbeispielen der Erfindung können die im Folgenden genannten Größen beliebig miteinander kombinierbar als Variabilitätsmaße der Herzaktivität berechnet werden:
- eine Standardabweichung der RR- Intervalldauern bezogen auf das jeweilige vorbestimmte Zeitintervall, in dem die Herzerregungskurve aufgenommen wird;
- eine Kovarianz der R- Intervalldauern, welche der Standardabweichung der RR- Intervalldauern dividiert durch die gemit- telte RR-Intervalldauer entspricht; - eine aus der gemittelten RR- Intervalldauer bestimmten Herzschlagfrequenz ;
- eine Standardabweichung der aus den RR-Intervalldauern be- stimmten Herzschlagfrequenzen;
- eine Kovarianz der aus den RR-Intervalldauern bestimmten Herzschlagfrequenzen, welche der Standardabweichung der Herzschlagfrequenz, dividiert durch eine gemittelte Herzschlag- frequenz entspricht;
- eine Spannweite, welche sich als Differenz einer maximalen und minimalen RR- Intervalldauer dividiert durch die gemittelte RR- Intervalldauer ergibt, wobei eine jeweilige maximale RR- Intervalldauer und eine jeweilige minimale RR-Intervall- dauer für die Herzerregungskurve in dem Zeitintervall bestimmt wird;
- ein Anteil der in einer Histogrammklasse mit den meisten zugeordneten RR-Intervalldauern an der Gesamtzahl der RR-
Intervalldauern, wobei die RR- Intervalldauern Histogrammklas- sen zugeordnet werden und jede Histogrammklasse einen Bereich von RR-Intervalldauern gemäß einer Histogrammschrittweite aufweist;
- eine Anzahl von RR- Intervalldauern, welche jeweils gegenüber einer direkt vorhergehenden oder direkt folgenden RR- Intervalldauer eine um einen vorbestimmten Toleranzwert verlängerte oder verkürzte RR- Intervalldauer aufweisen;
- ein Verhältnis der Standardabweichungen der Abstände von den Hauptachsen einer Poincare-Darstellung von jeweils aufeinanderfolgenden RR- Intervalllängen; und/oder - eine Standardabweichung oder Kovarianz der Atemfrequenz der Person.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen eines Stresszustandes einer Person werden ferner die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt :
f) Bestimmen einer gemittelten isoelektrischen Linie der Herzerregungskurve;
g) Bestimmen einer gemittelten auf die isoelektrische Linie bezogenen maximalen T-Wellenspannung, maximalen R-Zacken- spannung, maximalen Q-Zackenspannung und/oder maximalen P- Wellenspannung; und
h) Berechnen eines Verhältnisses der maximalen T-Wellen- spannung, maximalen Q-Zackenspannung und/oder der maximalen P-Wellenspannung zu der maximalen R-Zackenspannung zum Bestimmen von Herzzustandsparametern.
Durch Einbeziehung von morphologischen Eigenschaften der Herzerregungskurve in Form der Verhältnisse der T-Wellen- spannung, U-Zackenspannung, P-Wellenspannung und R-Zacken- Spannung als Herzzustandsparameter lässt sich eine noch genauere und zuverlässigere Stresszustandsbestimmung durchführen. Die jeweiligen maximalen T-Wellenspannungen, R-Zackenspannungen, Q-Zackenspannungen und/oder P-Wellenspannungen sind dabei auf den Maximalausschlag gegenüber der isoelektri- sehen Linie bestimmt, können daher also sowohl positive wie auch negative Werte aufweisen. Bevorzugt werden weitere Herzzustandsparameter bestimmt, indem eine gemittelte PQ-Streckendauer, eine gemittelte QT- Intervalldauer und/oder eine gemittelte QRS-Gruppendauer berechnet wird.
Bevorzugt wird auch ein weiterer Herzzustandsparameter in Form einer gemittelten Herzerregungskurvenspannung an einem vorbestimmten Zeitpunkt zwischen der R-Zacke und dem Ende der T-Welle bestimmt. Dazu wird beispielsweise die Amplitude zu Beginn der T-Welle bestimmt und die Amplitude in einem bestimmten zeitlichen Abstand rechts von dem Beginn der T- Welle. Als günstiger Wert hat sich beispielsweise 108 ms rechts des Zeitpunktes der R-Zacke ergeben.
Vorteilhafterweise wird dann mindestens ein weiterer Stressparameter einem Herzzustandsparameter zugeordnet. Besonders bevorzugterweise wird mindestens einer der weiteren Stresεpa- rameter in Abhängigkeit von einem jeweiligen Herzzustandsparameter und von einem oder mehreren der Stressparameter, die sich aus den Variabilitätsmaßen ergeben, bestimmt. Bevorzugterweise ist das Zeitintervall durch eine Anzahl von Herzschlägen vorbestimmt. Ferner wird vorzugsweise der Cardio Stress Index über eine Farbskala angezeigt.
Die Erfindung schafft ferner eine Überwachungseinrichtung mit :
a) einem Digital-Analog-Wandler zum Entgegennehmen und Digitalwandeln einer Herzerregungskurve einer Person;
b) einer an den Digital-Analog-Umsetzer gekoppelten programmgesteuerte Auswerteeinrichtung, die derart eingerichtet ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen eines Stresszustandes einer Person ausgeführt wird; und mit
c) einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des von der Auswer- teeinrichtung bestimmten Stresszustandswertes .
Bevorzugt weist die Anzeigeeinrichtung eine Farbskala auf. Die Überwachungseinrichtung teilt dem Nutzer somit in zuverlässiger Weise auf Grundlage der erfindungsgemäßen Überwa- chungsverfahren seinen Stresszustand mit. Diese Person kann dann selbstständig beispielsweise ihre Lebensführung und subjektive Stressbelastung anpassen.
Die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung liefert ferner den Stresszustandswert , der gleichzeitig einem objektiven Stresswert entsprechen kann, dem die Person ausgesetzt ist. Daher kann die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung auch dazu dienen, krankhafte Veränderungen durch eine Herz- oder Stressbelastung der Person frühzeitig zu erkennen und medizi- nische Schritte einzuleiten. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung und die erfindungsgemäßen Verfahren zur Früherkennung von Herzkrankheiten verwendet werden. Der Cardio Stress Index ist also eine verständliche Größe für Nutzer und/oder Therapeuten.
Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt mit einem auf einem Speichermittel maschinenlesbar gespeicherten Computerprogramm, welches auf einem Computer die Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren veranlasst. Ein Computerpro- grammprodukt kann beispielsweise eine Diskette, CD-ROM oder ein sonstiges Speichermedium sein, welches in codierter Form die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte zur Computerimplementierten Ausführung bereitstellt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnah- me auf die Zeichnungen.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigt dabei:
Figur 1: ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens ;
Figur 2 : eine gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ver- wendete Herzerregungskurve;
Figur 3-5: Diagramme zur Zuordnung von erfindungsgemäßen Stressparametern;
Figur 6: eine Histogrammdarstellung zur Verdeutlichung eines Variabilitätsmaßes;
Figur 7, 8: Diagramme zur Zuordnung von erfindungsgemäßen
Stressparametern;
Figur 9: eine gemittelte EKG-Kurve zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Herzzustandsparameter;
Figur 10-13: Diagramme zur Zuordnung von erfindungsgemäßen Stressparametern; Figur 14 : ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ü- berwachungseinrichtung; und
Figur 15: eine Poincare-Darstellung von aufeinanderfolgen- den RR- Intervallen.
In der Figur 1 ist ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen eines Stresszustandes einer Person schematisch dargestellt.
In einem ersten Verfahrensschritt Sl wird eine vollständige Herzerregungskurve bzw. ein Elektrokardiogramm (EKG) über ein vorbestimmtes Zeitintervall Δt aufgenommen. Das Zeitintervall kann beispielsweise über 60 Herzschläge definiert sein oder auch eine konstante Zeitdauer von beispielsweise einer Minute betragen. Diese aufgenommene Herzerregungskurve kann nun beispielsweise in abgespeicherter Form vorliegen und zum Bestimmen des erfindungsgemäßen Stresszustandes als Cardio Stress Index CSI ausgewertet werden.
Dabei wird in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung durch die Verfahrensschritte S2, S3 , S4 eine Stressnote bzw. ein Stresszustandswert vor allem aus Variabi- litätsmaßen bestimmt.
Ferner wird ein Herzzustandswert oder eine EKG-Note vor allem aus morphologischen Daten der EKG-Kurve in den Schritten S5, S6, S7, S8 ermittelt.
Anschließend wird im Schritt S9 ein Stresszustandswert CSI in Abhängigkeit von der Stressnote und der EKG-Note ermittelt und im folgenden Anzeigeschritt SlO ausgegeben. In der Figur 2 ist eine typische Herzerregungskurve mit allgemein verwendeten Bezeichnungen für die P-Welle P, Q-Zacke Q, R-Zacke R, S-Zacke S, T-Welle T und U-Welle U dargestellt. Die sich periodisch wiederholenden EKG-Merkmale bilden im Zeitverlauf die Herzerregungskurve. Zur Bestimmung der Variabilitätsmaße gemäß Schritt S2 in Figur 1 wird die Herzerregungskurve über ein Zeitintervall Δt aufgenommen.
Für die Bestimmung eines ersten Stressparameters CVN wird ei- ne Kovarianz KOVRR ermittelt. Dazu wird zunächst eine gemit- telte RR-Intervalldauer RRmean, beispielsweise aus N identifizierten RR- Intervallen RRi, i = 1 ... N, berechnet:
Figure imgf000012_0001
Die Kovarianz KovRR ergibt sich zu
(Gl . 2 \ KovRR = σy
RR,
wobei σRR die Standardabweichung der RR- Intervalldauern ist
Figure imgf000012_0002
Die Kovarianz Kov^ als Variabilitätsmaß dient nun als Grund- läge für einen ersten Stressparameter CVN, auch als Kovari- anznote bezeichnet, der in Abhängigkeit von dem prozentual ausgedrückten Wert der Kovarianz KOVRÜ ermittelt wird. In der Figur 3 ist eine mögliche jeweilige Zuordnung angegeben. Der entsprechende Stressparameter CVN kann damit Werte in einem Bereich von -2,5 bis +2,5 aufweisen. Je niedriger die Kovari- anz KOVRR ausfällt, desto geringer ist der zugeordnete Stressparameter CVN.
Eine Spannweitennote SWN wird als zweiter Stressparameter verwendet. Dazu wird zunächst eine Spannweite SW aus dem Maximalwert RRmaχ und dem Minimalwert RRmin der bestimmten RR- Intervalldauern RRi erfasst. Die Spannweite ergibt sich zu:
RR ■RR.
(Gl. 4) SW = ——
RRmean
Der berechneten Spannweite SW wird entsprechend der Figur 4 die Spannweitennote SWN als Stressparameter zugeordnet. Die Spannweitennote kann dabei zwischen -2,5 und +2,5 liegen.
Als dritter Stressparameter wird eine Pulsnote PuIsN berechnet, die sich direkt aus der gemittelten RR- Intervalldauer RRmean ableitet. Die entsprechende Zuordnung ist in der Figur 5 dargestellt. Dabei ist die Pulsnote PuIsN für lange mittlere RR- Intervalle größer als für Kurze.
Der gemittelten RR- Intervalldauer RRmean entspricht einer mittleren Herzschlagfrequenz vmean = l/RRmean- Bei einer entsprechenden mittleren Herzfrequenz vmean > 70/min ergeben sich die in der Figur angegebenen Pulsnoten PuIsN. Bei einer Herz- schlagfrequenz vmean zwischen 45/min und 70/min ist die Pulsnote 0, und bei niedrigeren Herzschlagfrequenzen wird eine Pulsnote gemäß der Figur 5 zugeordnet. Die der gemittelten RR- Intervalldauer RRmean bzw. der mittleren Herzschlagfrequenz Vmean zugeordnete Pulsnote PuIsN liegt zwischen -2,5 und +2,5.
Ein vierter Stressparameter HistN wird hier als Histogrammnote HistN bezeichnet und ergibt sich aus einer Auswertung ei- nes Histogramms mit Histogrammklassen jeweils gleicher RR- Intervalldauer .
Zur Erläuterung ist in der Figur 6 ein beispielhaftes Histogramm dargestellt, bei dem eine jeweilige
Histogrammklasse Hn eine Histogrammschrittweite ΔH von beispielsweise 50 ms aufweist und die ermittelten RR- Intervalldauern RRi, RRj in die Histogrammklassen Hn, Hn-1, Hn+I zugeordnet sind. Es wird der Anteil der RRi in der Histogrammklasse Hmax mit den meisten zugeordneten RR-
Intervalldauern RRi an der Gesamtzahl der RR- Intervalldauern betrachtet. In dem Beispielhistogramm der Figur 6 sind 22 RR- Intervalldauern in dem Histogramm klassifiziert, wovon sieben RR- Intervalldauern in die Histogrammklasse Hmax zugeordnet wurden. Der Anteil beträgt demnach 7/22, was in etwa 32 % entspricht .
Entsprechend der Figur 7 erfolgt eine Zuordnung der Histogrammnote HistN auf diesen Anteil. Dieser vierte Stress- parameter bzw. die Histogrammnote HistN kann Werte zwischen -
2,5 und +2,5 aufweisen.
Für einen fünften Stressparameter ZN werden Arhythmien betrachtet, die sich anhand der Anzahl von verlängerten oder verkürzten RR-Zeitintervallen bezogen auf benachbarte RR-
Zeitintervalle ableiten lassen. Dazu werden die jeweils aufeinanderfolgenden ermittelten RR-Intervalldauern RRi miteinander verglichen. Ein jeweiliges RR-Zeitintervall RRi gilt gegenüber einem direkt folgenden oder vorhergehenden RR- Zeitintervall RRi+i als verkürzt, wenn das Zeitintervall um einen bestimmten Toleranzwert verkürzt ist, beispielsweise um 41 %. Ein jeweiliges RR- Intervall RRi gilt als verlängertes RR-Intervall , wenn gegenüber einem direkt vorhergehenden RRi-i oder folgenden RRi+i um einen Toleranzwert von beispielsweise 41 % länger ist. Diese Zusatzstrafennote ZN als fünfter Stressparameter wird aus dem Maximum der Anzahl von verlängerten ∑verl oder verkürzten ∑verk RR- Intervalldauern und ei- nem Faktor Fv/V berechnet :
(Gl. 5) ZN = max(∑verl, ^verk)-Fv/v
Der Faktor Fv/V hat einen Verlauf, der in der Fig. 8 darge- stellt ist, wobei PARS die Summe der Kovarianznote CVN,
Spannweitennote SWN, Pulsnote PuIsN und der Histogrammnote HistN ist:
(Gl. 6) PARS = CVN + SWN + PuIsN+ HistN.
Es sind damit in den Schritten S2 und S3 aus den Variabili- tätsmaßen Kovarianz KovRR, Spannweite SW, der gemittelten RR- Intervalldauer RRmean, dem Anteil der RR- Intervalldauern in der Histogrammklasse Hmax mit den meisten zugeordneten RR- Intervalldauern und eine Zuatznote ZN bestimmt worden. Die gesamte Stressnote SN wird im Schritt S4 gemäß der Gleichung:
(Gl. 7) SN = (2 +SWN + HistN +PU1SN)2+ZN
berechnet. Diese Stressnote SN gibt im Wesentlichen eine Prozentzahl an, die ein Maß für eine Stressbelastung des Herzens angibt. Um einen zuverlässigeren Stresszustand als Cardio Stress Index CSI anzugeben, werden nun in den Schritten S5- S8, wie in der Figur 1 dargestellt ist, noch weitere Herzzu- Standsparameter berücksichtigt.
Weitere Stressparameter werden nun von Herzzustandsgrößen, die im Folgenden beschrieben sind, abgeleitet. Um morphologi- sehe Veränderungen der Herzerregungskurve sicher feststellen zu können, wird im Schritt S5 zunächst eine Mittelung über die RR- Intervalle vorgenommen. Dadurch wird ein gemittelter EKG-Ausschnitt gewonnen, wie er beispielsweise in der Figur 9 dargestellt ist.
Im Folgeschritt S6 wird ein erster weiterer Herzzustandspara- meter TRM aus dem Verhältnis der maximalen T-WeIlenspannung Tmax und der maximalen R-Zackenspannung Rmax abgeleitet. Nach dem Bestimmen von Tmax/Rmax wird ein entsprechender Stressparameter TRN gemäß der Figur 10 zugeordnet.
Sofern das Verhältnis Tmax/Rmax > 0,7 ist, wird maximal ein TRN = 1 vergeben. Üblicherweise liegen die TR-Verhältnisse zwischen 0,1 und 0,7. Niedrigere Werte deuten daher auf eine hohe Belastung hin, die als hohe TRN-Werte berücksichtigt sind.
Ein zweiter weiterer Herzzustandsparameter PRM wird aus dem Verhältnis der maximalen P-WeIlenspannung Pmax und der maximalen R-Zackenspannung Rmax ermittelt. Die Zuordnung des entsprechenden Stressparameters erfolgt hierbei in Abhängigkeit von der bereits ermittelten Stressnote SN. In der Tabelle 1 ist die Zuordnung des Stressparameters PRN in Abhängigkeit von der ermittelten Stressnote SN und dem PR-Verhältnis PRM dargestellt .
(Tab. 1) Pmax/R max SN PRN
0 % - 50 % 1
< 0 50 % - 75 % 1 , 5
> 75 % 2
0 % - 50 % 0 , 5
0 - 0 , 05 50 % - 75 % 0 , 75
> 75 % 1
> 0 , 25 0 % - 100 % Pmax/Rmax " 0 , 25 Ein dritter Herzzustandsparameter PQM wird in Abhängigkeit von der PQ-Streckendauer tPQ abgeleitet. Dabei werden zwei Schwellwerte PQrain = 0,12 sec . und PQmaχ = 0,2 sec . + (60 -
Vmin) /1000 verwendet. Aus der ermittelten PQ-Streckendauer tPQ wird wie in der Figur 11 dargestellt bei einer Herzschlagfrequenz von 60/min der dritte weitere Stressparameter PQN zugeordnet. Hohe und niedrige Werte von tPQ werden mit PQN- Punkten belegt.
Ein vierter aus Herzzustandsgrößen gewonnener Stressparameter wird aus der QT- Intervalldauer tQT abgeleitet . Die entsprechende Zuordnung ist in der Figur 12 dargestellt. Hohe tQT- Werte, werde mit größeren QTN-Werten belegt als niedrige tQT- Werte .
Ein fünfter weiterer Stressparameter wird aus der QRS- Gruppendauer tQRS abgeleitet. Die Figur 13 zeigt die entspre- chende Zuordnung für den QRSN-Stressparameter aus dieser
Herzzustandsgröße QRSM.
Ein sechster weiterer Stressparameter ergibt sich aus Amplituden der Herzerregungskurve an vorbestimmten Zeitpunkten tsτ zwischen der R-Zacke und dem Ende der T-Welle, wobei beispielsweise ein erster Zeitpunkt TStart zu Beginn der T-Welle verwendet wird und ein zweiter Zeitpunkt tsτ = 108 ms rechts der R-Zacke Rmax liegt. Nachdem diese Amplituden ASτ, AStart bzw. Spannungen der Herzerregungskurve zu den Zeitpunkten tsτ und TStart ermittelt wurden, wird ein Stressparameter STN beispielsweise gemäß der Tabelle 2 zugeordnet. ( Tab . 2 )
Figure imgf000018_0001
Es wird maximal ein Wert von STN = 3 vergeben.
Ein siebter weiterer Stressparameter wird aus dem Verhältnis QRM von maximaler Q-Zackenspannung Qmax der maximalen R- Zackenspannung Rmax ermittelt. Der Stressparameter QRN ergibt sich aus der Gleichung
(Gl. 8) QRN = (-Qmax/Rmax) * 2,5 - 0,5
Dabei wird jedoch maximal ein Wert von 2 zugewiesen und minimal ein Wert von 0. Falls Qmax positiv oder Rmax negativ oder 0 sein sollte, wird der QRSN-Parameter nicht verwendet.
Die aus Herzzustandsgrößen abgeleiteten Stressparameter werden nun, wie es in der Figur 1 in Schritt S8 angedeutet ist, zunächst zu einem EKG-Malus EM zusammengefasst . Dieser EKG- Malus ist das Maximum der oben beschriebenen sieben Stressparameter:
(Gl. 9) EM = max (TRN, PRN, PQN, QTN, QRSN, STN, QRN) .
Falls der Mittelwert der sieben oben dargestellten Stresspa- rameter TRN, PRN, PQN, QTN, QRSN, STN und QRN größer als ein Drittel des EKG-Malus EM ist, wird ein zusätzlicher Wert auf EM aufgeschlagen. Im Verfahrensschritt S8 wird eine EKG-Note EN gemäß (Gl. 10) EN = 5 - EN
berechnet .
Durch die Verwendung der Stressnote SN aus dem Schritt S4 und der EKG-Note EN aus dem Schritt S8 wird nun der Stresszu- standswert CSI im Schritt S9 ermittelt. Dies erfolgt in Abhängigkeit von dem EKG-Malus EM und ist in der Tabelle 3 dargestellt .
(Tab. 3)
Figure imgf000019_0001
Der Stresszustandswert CSI gibt in zuverlässiger Weise einen Belastungszustand der untersuchten Person wieder. Da sowohl Variabilitätsmaße im Rahmen der Stressnote SN wie auch die morphologischen Veränderungen des EKGs durch die EKG-Note EN berücksichtigt werden, ergibt sich ein besonders gutes Gesamtbild des Zustandes der Person.
In einer modifizierten Version des Stresszustandswertes CSI können weitere Parameter berücksichtigt werden. Beispielsweise können Extrasystolen durch Vergleich benachbarter erfass- ter RR- Intervalle RRi erkannt werden, welche durch eine Erhö- hung/Erniedrigung des jeweiligen Stresszustandswertes berücksichtigt werden können. Liegt z. B. die Anzahl der verlängerten oder verkürzten RR- Intervalle, wie es bereits bei der Bestimmung der Stressnote berechnet wurde, oberhalb einer be- stimmten Schwelle wird ein Wert von 1 als Strafpunkt abgezogen. Es ist ebenfalls möglich, ab einem bestimmten übermäßigen Stress von beispielsweise SN > 50 % und/oder vorliegenden Extrasystolen, bzw. verlängerten oder verkürzten RR- Intervallen, einen Strafpunkt von 0,75 abzuziehen.
Das hier erfindungsgemäße vorgeschlagene Verfahren zur Bestimmung eines Stresszustandswertes bzw. Cardio Stress Index CSI bzw. der Beurteilung des Stresszustandes der jeweiligen Person eignet sich insbesondere zum Einsatz in einem CSI- Überwachungssystem .
In der Figur 14 ist schematisch ein derartiges System dargestellt. Das Überwachungssystem 1 umfasst insbesondere eine Überwachungseinrichtung 6 für eine Person 3. Über ein geeignetes Aufnahmemittel 4, beispielweise einen Brustgurt, wird eine Herzerregungskurve bzw. ein EKG der Person 3 aufgenommen. Beispielsweise über Kabel 5 wird die Herzerregungskurve EKG der Überwachungseinrichtung 6 zugeführt. Als Übertra- gungsmedium können hier auch drahtlose Verfahren, wie Bluetooth, ZigBee, GSM, IRDA oder andere Übertragungen verwendet werden. Jedoch sollte eine vollständige EKG-Kurve bei der Ü- berwachungseinrichtung 6 vorliegen.
Diese Überwachungseinrichtung 6 weist einen Analog-Digital- Umsetzer 7, eine programmgesteuerte Auswerteeinrichtung 8 und eine Anzeigeeinrichtung 9 auf. Dem Analog-Digital-Umsetzer 7 wird die Herzerregungskurve EKG der Person 3 zugeführt. Die durch den Analog-Digital -Wandler 7 umgesetzten digitalen EKG- Daten DEKG werden der Auswerteeinrichtung 8 zugeführt. Die
Auswerteeinrichtung 8 ist derart eingerichtet, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überwachung des Stresszustandes der Person 3 durchgeführt wird. Beispielsweise ist eine Programmierung über ein Computerprogrammprodukt 10 möglich, wobei das Computerprogrammprodukt ein übliches Speichermedium wie Disketten, CD-ROMs, Memo- rysticks oder andere bekannte Speichermedien aufweist. Die derart ausgeführte und programmierte Auswerteeinrichtung 8 führt somit die Verfahrensschritte Sl-SlO, wie sie in der Figur 1 dargestellt sind, durch und gibt den Stresszustandswert CSI an die Anzeigeeinrichtung 9 aus .
Die Anzeigeeinrichtung 9 stellt beispielsweise auf einer Farbskala den Stresszustand der Person 3 dar. Die Anzeige 9 kann ebenso durch eine numerische Anzeige des entsprechenden Stresszustandswertes CSI erfolgen. Das Überwachungssystem 1 und insbesondere die Überwachungseinrichtung 6 kann dabei als tragbares Handgerät ausgeführt sein.
In der Figur 15 ist ein weiteres günstiges Variabilitätsmaß zur Verwendung in dem oben erläuterten erfindungsgemäßen Ver- fahren näher beschrieben. Die Figur 15 zeigt ein Poincare-
Plot der aufeinanderfolgenden RR-Zeitintervalle . Die jeweiligen Punkte HS1 entsprechen jeweils den aufeinanderfolgenden Herzschlägen RR1, RR1+1. In diesem Poincare-Plot können Hauptachsen, HAl und HA2 , ermittelt werden. Die dargestellten Punkte HS1 sind in einem Bereich lokalisiert, der in etwa einer Ellipse ähnelt. Dabei sind die Hauptachsen jeweils die größte bzw. kleinste Ausdehnung eines Bereiches, in dem beispielsweise 80% der dargestellten Punkte HS1 liegen. Als Variabilitätsmaß eignet sich hier auch das Verhältnis der Stan- dardabweichungen der Abstände Dl, D2 von den Hauptachsen, also σDi/ σD2. Dabei sind hier die kürzesten Abstände Dl, D2 zur jeweiligen Hauptachse HAl, HA2 verwendet. Die vorliegende Erfindung stellt somit ein Verfahren bereit, mit dem der Stresszustand als Cardio Stress Index einer Person zuverlässig aus Variabilitätsmaßen und Herzzustandspara- metern ermittelt werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern vielfältig veränderbar. So sind beispielsweise weitere Variabilitätsmaße, die auf die gemittelten RR- Intervalldauern in einem vorbestimmten Zeitintervall zurückgehen, denkbar. Die Gewichtung und Zuordnung der Stressparameter auf die Variabilitätsmaße und der Herzzustandsparameter auf die entsprechenden Größen ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Um einen Stresszustand im Ruhezustand noch genauer darzustellen, sind Anpassungen der Gewichtung und Zuordnung möglich.
Bezugszeichenliste
Sl-SlO Verfahrensschritte
P P-Welle
Q Q-Zacke
S S-Zacke
T T-Welle
U U-Welle
Δt Zeitintervall
RR1 RR-Zeitintervall
ΔH Histogrammschrittweite
Hn Histogrammklasse
"max / Umax / Maximalamplituden
Tmax tpQ PQ-Dauer tQT QT-Dauer tQRS QRS-Dauer
1 ÜberwachungsSystem
3 Person
4 Brustgurt
5 Kabel
6 Überwachungseinrichtung
7 Digital-Analog-Wandler
8 Auswerteeinrichtung
9 Anzeigeeinrichtung
10 Speichermedium
PRG Programmierung
CSI Stresszustandswert
DEKG digitalisierte EKG-Daten
HAl , HA2 Hauptachse
Dl, D2 Abstand zur Hauptachse
HS1 aufeinanderfolgende Herzschläge

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Überwachen eines Stresszustandes einer Person (3) mit den Verfahrensschritten:
a) Aufnehmen einer Herzerregungskurve (EKG) über ein vorbestimmtes Zeitintervall (Δt) ;
b) Bestimmen mehrerer RR- Intervalldauern (RRi) über das Zeit- intervall (Δt) ;
c) Berechnen einer gemittelten RR- Intervalldauer (RRmean) des Herzens in dem vorbestimmten Zeitintervall (Δt) ;
d) Berechnen mehrerer Variabilitätsmaße einer Herzaktivität in Abhängigkeit von den RR-Intervalldauern (RRi) und der gemittelten RR- Intervalldauer (RRmean) ; und
e) Bestimmen des Stresszustandes der Person in Abhängigkeit von den Variabilitätsmaßen, wobei jedem Variabilitätsmaß ein Stressparameter (SWN, HistN, CVN, PuIsN, ZN) zugeordnet wird und die Stressparameter (SWN, HistN, CVN, PuIsN, ZN) zu einem Stresszustandswert (CSI) addiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als ein erstes Variabilitätsmaß die Standardabweichung
(σRR) der RR- Intervalldauern (RRi) berechnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als ein zweites Variabilitätsmaß die Kovarianz (KOVRR) der RR- Intervalldauern (RRi) berechnet wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als ein drittes Variabilitätsmaß eine aus der gemittel- ten RR- Intervalldauer (RRmean) bestimmten Herzschlagfrequenz (v) berechnet wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als ein viertes Variabilitätsmaß die Standardabweichung (σv) der aus einer jeweiligen RR- Intervalldauer (RRi) bestimmte Herzschlagfrequenz (vi) berechnet wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als ein fünftes Variabilitätsmaß die Kovarianz (Kovvi) der aus den RR- Intervalldauern (RRi) bestimmten Herzschlagfrequenzen (vi) berechnet wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine jeweilige maximale RR- Intervalldauer (RRmax) und eine jeweilige minimale RR- Intervalldauer (RRmin) in dem Zeitintervall (Δt) bestimmt wird, und als ein sechstes Variabili- tätsmaß eine Spannweite (SW) aus der auf die gemittelten RR- Intervalldauer (RRmean) normalisierte Differenz der maximalen und minimalen RR- Intervalldauer (RRmax - RRmin) berechnet wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die RR-Intervalldauern (RRi) Histogrammklassen (Hn) zugeordnet werden, wobei jede Histogrammklasse (Hn) einem Bereich von RR-Intervalldauern (RRi) gemäß einer Histogrammschrittweite (ΔH) aufweist, und als ein siebtes Variabilitätsmaß der Anteil der in der Histogrammklasse (Hn) mit den meisten zugeordneten RR- Intervalldauern (RRi) an der Gesamtzahl der RR- Intervalldauern (RRi) bestimmt wird.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als ein achtes Variabilitätsmaß die Anzahl (∑verk, ∑verl) von RR- Intervalldauern (RRi) bestimmt wird, welche je- weils gegenüber einer direkt vorhergehenden oder direkt folgenden RR-Intervalldauer (RRi-1, RRi+i) ) eine um einen vorbestimmten Toleranzwert verlängerte oder verkürzte RR- Intervalldauern (RRi) aufweisen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als ein neuntes Variabilitätsmaß das Verhältnis der Standardabweichungen (σDi, σD2) der Abstände (Dl, D2) von den Hauptachsen (HAl, HA2) einer Poincare-Darstellung von jeweils aufeinander folgenden RR- Intervalldauern (RRi, RRi+i) vorgesehen ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als ein zehntes Variabilitätsmaß eine Standardabweichung (σf) oder Kovarianz (Kovf) der Atemfrequenz (f) der Person berechnet wird.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ferner die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden: f) Bestimmen einer gemittelten isoelektrischen Linie (IEL) der Herzerregungskurve (EKG) ;
g) Bestimmen einer gemittelten auf die isoelektrische Linie (IEL) bezogenen maximalen T-Wellenspannung (Tmax) , maximalen
R- Zackenspannung (Rmaχ) , maximalen Q- Zackenspannung (Qmax) und/oder maximalen P-Wellenspannung (Pmax) ; und
h) Berechnen eines Verhältnisses der maximalen T- Wellenspannung (Tmax) , maximalen Q- Zackenspannung (Qmaχ) und/oder der maximalen P-Wellenspannung (Pmax) zu der maximalen R- Zackenspannung (Rmax) zum Bestimmen von Herzzustandspa- rametern (TRM, PRM, QRM) .
13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zum Bestimmen von weiteren Herzzustandsparametern (PQM, QTM, QRSM) eine gemittelte PQ-Streckendauer (tPQ) , eine ge- mittelte QT- Intervalldauer (tQT) und/oder eine gemittelte QRS-Gruppendauer (tQRS) berechnet wird.
14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als ein weiterer Herzzustandsparameter (STM) eine gemit- telte Herzerregungskurvenspannung (AΞτ) an einem vorbestimmten Zeitpunkt (tSτ) zwischen der R-Zacke (Rmax) und dem Ende der T-Welle (T) bestimmt wird.
15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 - 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens ein weiterer Stressparameter (TRN, PRN, PQN, QTN, QRSN, STN, QRN) einem Herzzustandsparameter (TRM, PRM, PQM, QTM, QRSM, STM, QRM) zugeordnet wird.
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens ein weiterer Stressparameter (PRM) in Abhän- gigkeit von einem jeweiligen Herzzustandsparameter und von einem oder mehreren der Stressparameter (SWN, HistN, CVN, PuIsN, ZN) bestimmt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Zeitintervall (Δt) durch eine Anzahl von Herzschlägen vorbestimmt ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Stresszustandswert (CSI) über eine Farbskala angezeigt wird.
19. Überwachungseinrichtung (6) mit:
a) einem Analog-Digital-Wandler (7) um Entgegennehmen und Digitalwandeln einer Herzerregungskurve (EKG) einer Person (3);
b) einer an den Analog-Digital-Wandler (7) gekoppelten pro- grammgesteuerten Auswerteeinrichtung (8), die derart eingerichtet ist, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 18 ausgeführt wird; und mit
c) einer Anzeigeeinrichtung (9) zum Anzeigen des von der Aus- Werteeinrichtung (8) bestimmten Stresszustandswertes (CSI) .
20. Überwachungseinrichtung (6) nach Anspruch 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anzeigeeinrichtung (9) eine Farbskala aufweist.
21. Computerprogrammprodukt (10) mit einem auf einem Speichermittel maschinenlesbar gespeicherten Computerprogramm, welches auf einem Computer die Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 18 veranlasst.
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