WO2023036447A1 - Method and device for determining excitation potentials of the human heart - Google Patents

Method and device for determining excitation potentials of the human heart Download PDF

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WO2023036447A1
WO2023036447A1 PCT/EP2021/075107 EP2021075107W WO2023036447A1 WO 2023036447 A1 WO2023036447 A1 WO 2023036447A1 EP 2021075107 W EP2021075107 W EP 2021075107W WO 2023036447 A1 WO2023036447 A1 WO 2023036447A1
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WO
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excitation
potential
space
determined
heart
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/075107
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German (de)
French (fr)
Inventor
Tino KREUTZBERGER
Jan KNOBELOCH
Original Assignee
Mycor Gmbh
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Publication date
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7253Details of waveform analysis characterised by using transforms
    • A61B5/7257Details of waveform analysis characterised by using transforms using Fourier transforms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/339Displays specially adapted therefor
    • A61B5/341Vectorcardiography [VCG]

Definitions

  • the invention relates to a method for determining excitation potentials of the human heart using at least 4 electrodes, which are arranged on the body surface of a person and from which at least three derivatives, preferably bipolar derivatives, of the electrical potential of the excitation of the human heart are determined, wherein the connecting lines between the electrodes arranged on the body surface, which form the at least three leads, span a three-dimensional space.
  • the invention relates to a device for carrying out the method.
  • the human heart is made up of myocardial cells, which contract by passing electrical signals through the myocardial cells themselves.
  • the excitation potentials of ventricular excitation and regression of ventricular excitation can be measured on the body surface of a human being.
  • the course of cardiac muscle excitation and excitation recovery is also used to analyze abnormal changes in the heart. For example, the use of an electrocardiogram (ECG) to diagnose myocardial infarction is well known.
  • ECG electrocardiogram
  • Methods of cardiogoniometry are also used for the same purpose, with a cardiogoniogram being able to determine indications of an existing infarction or ischemia, i.e. an undersupply of the heart muscle tissue.
  • Amyloidosis refers to a group of diseases in which deposits of proteins occur in various human organs.
  • cardiac amyloidosis the heart muscle thickens and stiffens, preventing the heart from contracting and expanding evenly.
  • the abnormal proteins deposited in the intercellular spaces, which are called amyloid lead to cardiac insufficiency as the disease progresses, which manifests itself in shortness of breath and a reduction in exercise capacity.
  • heart diseases that lead to a structural change in the heart muscle tissue.
  • a method for determining excitation potentials of the human heart using at least 4 electrodes which is suitable for determining data for diagnosing structural diseases of the heart to be deployed.
  • a method for determining data for a diagnostic method for detecting cardiac amyloidosis is to be provided, so that a diagnosis no longer requires technically complex or invasive methods.
  • a device for carrying out the method should also be specified.
  • the stated object is achieved by a generic method mentioned at the outset for determining excitation potentials of the human heart using at least 4 electrodes in that
  • the measured values of the leads are fed to a signal processor in order to obtain a processed excitation potential signal, preferably in each lead,
  • the corrected excitation potential signal of the at least three leads the main orientation of the corrected excitation potential is determined, preferably in the form of an electric potential vector RDir with maximum length during the propagation of the ventricular excitation of the QRS excitation complex of the heart in the spanned space and
  • a measure for the spatial orientation of the ascertained corrected excitation potential of the ventricular excitation of the QRS excitation potential, preferably of the electric potential vector RDir is determined.
  • the method according to the invention can be carried out with at least four electrodes, which can in principle be arranged in any arrangement on the body surface of a person, as long as at least three Derivatives or the associated electrodes each have straight connecting lines that span a space.
  • the leads A, D, Ho, Ve and 1, as shown in FIG. 2 span such a space.
  • At least four electrodes are preferably used, which are arranged on the body surface of the patient in such a way that they allow the formation of three leads, preferably bipolar leads, which are preferably perpendicular to one another and span a space.
  • bipolar leads which are preferably perpendicular to one another and span a space.
  • the bipolar leads A, D, Ho, Ve and 1 according to FIG. 2 are preferably used.
  • the term derivation is always also understood to mean a bipolar derivation.
  • the electrical potential of the ventricular excitation of the heart can be represented three-dimensionally as a loop via at least three leads.
  • the evaluation of the signal can be limited to the measurement data assigned to this excitation complex.
  • the planned signal processing of the measured values of the derivatives serves to eliminate all possible external interference, for example interference from high-frequency electromagnetic radiation from mobile phones, etc. in the signal as far as possible.
  • the excitation potential signal is corrected by an offset value so that constant contributions in the excitation potential signal are eliminated and the main orientation of the corrected excitation potential signal in space can be determined correctly and substantially comparably.
  • the principal orientation of the corrected capture potential signal is preferably determined in the form of an electrical potential vector RDir of maximum length during ventricular capture of the heart.
  • the orientation of the electric potential vector RDir describes the main orientation of the corrected excitation potential signal, ie the direction in which the corrected excitation potential signal has the greatest extent in space.
  • the main direction of the corrected excitation potential signal can be determined not only by a maximum length electric potential vector RDir but also in other ways. For example, by considering the obtained measured values of the corrected excitation potential signal as a cloud of points, the geometric extent of which, starting from the center of gravity of the cloud of points, which has the value zero, is described using eigenvectors. Eigenvectors are perpendicular to each other.
  • the eigenvector with the largest eigenvalue can also be used to determine the principal orientation of the corrected excitation potential signal.
  • the latter eigenvector and the electric potential vector RDir are not mathematically identical. However, both essentially indicate the main orientation of the corrected excitation potential signal during ventricular excitation in the space formed by the chosen leads.
  • a measure of its orientation or position in space can then be determined from the main orientation of the corrected excitation potential signal.
  • the measure of the spatial orientation can be, for example, an angle or another value, for example also a vector.
  • the method according to the invention can then be used in a diagnostic method by comparison with a reference angle or a reference vector.
  • cardiac amyloidosis has been shown to affect the principal orientation of the excitation potential of the spread of ventricular excitation of the heart, so a measure of the spatial orientation of the principal orientation of the corrected excitation potential signal, for example by comparison to a reference orientation, or reference angle, indicates cardiac amyloidosis declining, deviating ventricular excitation of the heart can be concluded in a diagnostic procedure.
  • the method according to the invention can also be used in diagnostic methods of other structural excitation disorders of the human heart.
  • diagnostic methods of other structural excitation disorders of the human heart due to the low cost of screening methods with the Methods according to the invention, for example for cardiac amyloidosis, can be carried out easily, since a large number of people can be examined at low cost.
  • the T-wave of the excitation regressions of the heart chambers is detected in the at least three leads,
  • the processed excitation potential signal is corrected by an offset value in order to obtain a corrected excitation potential signal
  • the main orientation of the corrected excitation potential of the excitation recovery of the heart chambers preferably in the form of an electric potential vector TDir with maximum length in the spanned space during the excitation recovery of the heart chambers is determined and
  • a measure of the alignment of the main alignment of the corrected excitation potential signal of the excitation recovery of the heart chambers can indicate a changed excitation recovery of the chambers of the heart.
  • the determination of the main orientation of QRS excitation complexes via eigenvectors can be used here analogously for the T waves.
  • the latter eigenvectors and the electric potential vector TDir are not mathematically identical. However, both essentially give the main orientation of the corrected excitation potential signal of the De-excitation of the heart in the space formed by the selected leads.
  • the respective electrical potential vectors RDir, TDir or both together can, for example, also be used in a comparison with one or more reference vectors.
  • the reference vectors are preferably determined by a multivariate discriminant analysis. Other analysis options using the electrical potential vectors RDir, TDir or both vectors are also conceivable.
  • At least one angle of the electrical potential vectors RDir and/or TDir in the spanned space is determined, for example. Determining an angle in space is a particularly simple measure for determining the main orientation of the corrected excitation potential. At least one of these angles can be used to discriminate against or belong to a group affected by amyloidosis.
  • a simplified way of determining the orientation of the electrical potential vector RDir or TDir is achieved by determining the determined electrical potential vector RDir and/or TDir in spherical coordinates in the spanned space and using the elevation angle 0 for the orientation of the electrical potential vector RDir or TDir and/or the azimuth angle cp can be determined.
  • Other coordinate systems such as cylindrical coordinates, can also be used in analyzing the principal orientation of the corrected excitation potential signals.
  • the time of the start of the QRS excitation complex and/or the T-wave is determined in at least one derivation of the processed excitation potential signal and the measured electrical potential value is determined in at least one derivation at the time of the start of the QRS excitation complex or the T-wave used as an offset value for the correction of the excitation potential in the respective lead.
  • the beginning of the QRS excitation complex can be determined in the individual leads.
  • the determination of the beginning of the QRS excitation complexes can also be improved statistically, for example by averaging, in the respective leads or independently of the leads.
  • the determined candidates for the beginning of QRS excitation complexes can be combined statistically, for example by averaging, into a QRS excitation complex that is representative for the measurement, or this can be selected from the candidates.
  • electrical potentials are measured for a plurality of propagations and regressions of the ventricular excitation of the heart in each lead and the main orientation of the corrected excitation potential signal is determined using statistical measurement variables, for example medians or mean values, which are derived from the majority of the propagations and regressions measured the ventricular excitation of the heart were determined. This generally leads to higher measurement certainty with regard to determining the orientation of the corrected excitation potential signals.
  • the offset values used to determine the corrected excitation potential signals can be determined, for example, by detecting the QRS excitation complexes. They preferably correspond to the amplitude of the beginning of the respective QRS excitation complex in at least one derivation. In preparation for the detection of the QRS excitation complexes, for example, selection QRS-typical frequencies formed a QRS detection signal for at least one derivation. An amplification of the relevant QRS areas is then carried out in the QRS detection signals formed. The precise start and end points of the QRS ranges are determined using adaptive threshold values, which can be calculated from statistical measurement variables in the QRS detection signal. The starting points of the QRS excitation complexes form the offset values. The same procedure can also be followed when determining the start of the T-wave, whose offset value can be used as an alternative.
  • a space curve of the electrical potential is determined during the propagation and regression of the ventricular excitation of the heart in the spanned space, the space curve of the electrical potential is subjected to a shape analysis, with a projection being used for the shape analysis of the space curve of the electric potential is carried out in the main plane of the space curve or in at least one plane in space and the projection of the space curve in the respective plane is subjected to a shape analysis.
  • the space curve has at least three dimensions due to the at least 3 derivatives used. When using 4 derivatives, the space curve can also have 4 dimensions, for example.
  • the principal plane is defined by N coordinate axes, where N is at least 2. A comparison with reference values or a reference space curve is preferably carried out.
  • the problem of Analysis of the space curve can be reduced to a form analysis in two-dimensional space.
  • a projection into the main plane is preferably carried out using principal component analysis.
  • the main plane is the plane which, after a main component analysis, preferably results from the first two main components of the three-dimensional space curve of the electric potential.
  • a three-dimensional statistical variable such as the space curve of the electric potential, is approximated and the principal components are calculated in this way.
  • the axes of the main plane can consist of a linear combination of the spatial axes defined by the at least three derivations.
  • the projection of the space curve of the electrical potential into the main plane leads to a plane in which the space curve of ventricular excitation essentially lies.
  • a projection can also be used, for example, in any plane in space, in order to only carry out an analysis in at least two dimensions in the shape analysis.
  • the shape analysis is carried out on the basis of the aforementioned projection of the space curve.
  • This analysis can be performed using shape-defining parameters. These are, for example, roundness, compactness or the expansion of the space curve in at least one space dimension. These parameters can be determined, for example, directly from the entire space curve or from the determined QRS and T complexes.
  • the measured space curve of the electrical potential of the ventricular excitation and regression of the heart is transformed into the frequency space by a discrete Fourier transformation and the associated Fourier descriptors are thus determined.
  • An exact image of the measured space curve of the electrical potential can then be obtained by using all Fourier descriptors in the inverse transformation.
  • the number of Fourier descriptors for the inverse transformation is reduced, reduced basic forms of the measured space curves of the electrical potentials are obtained, which allow a simplified evaluation of the shape analysis of the space curves.
  • a reduced number of Fourier descriptors can smooth the measured spatial curves in the respective plane and reduce them to pathological or healthy basic forms.
  • a particularly simple shape analysis of the two-dimensional projections of the space curve can be carried out by a further embodiment in that the roundness of the projection of the space curve is determined as a shape analysis in the respective plane, with the roundness being the ratio of the greatest width and the greatest height of the projection of the space curve is equivalent to. Roundness thus provides a particularly simple shape analysis parameter.
  • the compactness of the projection of the space curve in the respective plane from the ratio of the square of the circumference of the projection of the space curve and the area enclosed by the projection of the space curve can also be used as a shape analysis.
  • the compactness is at a minimum in the case of an approximately circular course of the projection of the space curve in the respective plane, since the enclosed area of the space curve is then at a maximum.
  • the compactness can also be used to infer a changed electrical excitation of the heart, for example caused by cardiac amyloidosis.
  • the shape analysis can also be carried out using determined Fourier descriptors, in that a feature vector is formed with the determined Fourier descriptors as components and a comparison is carried out with at least one reference feature vector. Since the determined Fourier descriptors are used here directly for the shape analysis, the step of generating a space curve using the Fourier descriptors and the subsequent shape analysis of the space curve generated from the Fourier descriptors is omitted.
  • the signal processing includes at least smoothing and/or filtering of the measured electrical potentials of the at least three leads, so that the main disturbances, such as movement artifacts, mains frequency disturbances or high-frequency disturbances, such as high-frequency interference from the patient, are present in the processed excitation potential signal, for example Muscle tremors should be reduced as much as possible in all three leads.
  • the signal processing preferably includes a classification of the measured electrical potentials of the at least three Derivations, so that ventricular excitations of the heart, in particular ventricular extrasystoles, which deviate from the normal excitation complex, in particular the QRS complex, are not used for further excitation complex analysis.
  • a corresponding classification can be carried out, for example, by analyzing the electrical potentials in relation to the characteristic morphology of the excitation complex, in particular the QRS complex, and in the event of a deviation this can result in this measurement of electrical potentials not being permitted for further analysis.
  • the classification can also exclude supraventricular extrasystoles or other forms of extrasystoles that lead to a change in the excitation complex from further analysis.
  • Means for analyzing the shape of the projection of the space curve of the electrical potential in a main plane or in at least one plane in space the means for analyzing the shape preferably carrying out a comparison with a reference space curve and means for outputting the determined extent of the alignment of the electrical potential vectors or the results of the shape analysis, solved.
  • the method according to the invention can be carried out with the device.
  • the device is characterized by a low expenditure on equipment and can therefore be used particularly well in a diagnostic method. Due to the different possibilities for analyzing the measured electrical excitation potential signals by determining the alignment of the corrected excitation potentials on the one hand and the shape analysis of the space curve of the electrical potential on the other hand and their combined application, a very precise analysis with regard to the presence of pathologically altered electrical excitation potentials of the heart with the Device allows.
  • the device can be further developed, for example, in that it analyzes the measurement data online, ie during the measurement of the derivations, and can also carry out a more extensive offline analysis of the data determined.
  • the same also applies to the method according to the invention, which can optionally be divided into an online measurement method and an analysis method carried out offline. It is also conceivable to carry out a pure online analysis of the measurement data of the at least three derivations. If only the recording of the measurement data, ie the measurement of the derivatives, takes place online, it is possible to carry out the further analysis completely offline according to a further embodiment.
  • Fig. 2 shows a preferred arrangement of at least four electrodes on the
  • 6a, 6b a representation of the projection of the space curves into the main plane after a discrete Fourier transformation and inverse transformation using the first three Fourier descriptors without findings
  • the P wave is an expression of the spread of excitation in the atria starting from the sinus node of the heart.
  • the first part of the P wave represents the electrical excitation of the right atrium, the second part the electrical excitation of the left atrium.
  • the PQ interval comprises the time from the onset of the P wave to the beginning of ventricular excitation. It reflects the time it takes for electrical impulses generated by the sinus node to travel through the atrium, AV node, and bundle of His to the ventricles.
  • the QRS excitation complex then corresponds to the spread of excitation in the two heart chambers.
  • the ventricles are fully excited at the beginning of the ST segment.
  • the ST segment then transitions into the T wave of ventricular resuscitation.
  • the maximum value of the T-wave represents the maximum repolarization of the regression of ventricular excitation. This is followed by the U-wave and then the propagation of excitation at the sinus node of the heart begins again.
  • at least 4 electrodes are used to determine excitation potentials of the human heart in order to determine at least three leads, preferably bipolar leads.
  • the electrodes are preferably arranged on the surface of the upper body of a person, as shown in FIG.
  • the lines connecting the electrodes of leads Ho, Ve and 1 span a space.
  • This electrode arrangement is also characterized by mutually perpendicular connection lines between the electrodes of leads Ho, Ve and I.
  • a fifth electrode can also be used, which can serve as a neutral electrode.
  • more electrodes can also be used, in which case several triple derivations that span a space can be formed from the electrodes and evaluated.
  • FIGS. 4a and 4b show the spatial curves of the electrical potential for two different pathological changes in the electrical excitation of the heart which can be attributed to cardiac amyloidosis.
  • determined electric potential vectors RDir and TDir are plotted as the main orientation of the corrected excitation potential.
  • a comparison of the three-dimensional representations of the pathological space curves in FIGS. 4a and 4b with the non-pathological space curves in FIGS diagnostic methods can be used.
  • a measure of the alignment can be specified on the basis of the alignment of the electrical potential vectors RDir and TDir and also the alignment of the vectors RDir and TDir to one another, so that it is possible to conclude that electrical excitation of the heart has been altered by cardiac amyloidosis.
  • FIGS. 5a, 5b the projection of the space curve into the main plane is shown in a diagram in which the X and Y axes represent the first and second main components of the space curve. It can be seen that this projection of the space curve of the electrical potential onto the level of the main components clearly shows a unification of the two non-pathological space curves.
  • a shape analysis of these obtained basic shapes of the projection of the space curves into the main plane shows further standardization of the values compared to a shape analysis of the projections in FIGS. 5a and 5b.
  • the Fourier descriptors FD2 and FD3 of the projections into the main plane are plotted against one another for a plurality of space curves.
  • Pathological excitation potentials are marked with an x and non-pathological ones with an o. It is shown that pathological and non-pathological measurements can be separated with a high degree of certainty using the linear separation function shown.
  • the separation function used is not limited to a linear form; higher-order functions are also possible.
  • This separation function can also be expressed in terms of reference vectors. A comparison with these reference vectors can result in a diagnosis of cardiac amyloidosis, for example.
  • the separation of the pathological and non-pathological space curves of the electrical potential can therefore be carried out with a very high level of quality.
  • the pathological measurements can be separated from non-pathological measurements using a plurality of Fourier descriptors or also other features, such as angles or extensions of the space curves. Depending on the number of features (dimensions), a corresponding hyperplane is then necessary for this.
  • the selected features are combined in feature vectors, which are also used to evaluate pathological or non-pathological changes in the excitation of the heart.
  • the recorded measured values of the at least three derivatives (b1, b2, b3j) are fed to a signal processing unit in block 1.
  • the QRS excitation complexes for the propagation of the ventricular excitation of the heart in the at least three derivatives are detected in block 2.
  • These are detected QRS Excitatory complexes are fed to the optional classification unit in block 3 and divided into different classes. This classification also includes the division of excitation potential signals into the class of extrasystoles.
  • a normal class is preferably defined, which corresponds to the normal physiological course of the heartbeats, which is preferably evaluated, for example.
  • the processed excitation potential signal is subjected to an offset correction and an offset-corrected angle determination is carried out for all detected QRS excitation complexes and their main alignment in the leads.
  • the angles determined for example the elevation angle and the azimuth angle in spherical coordinates as a measure of the main alignment of the QRS excitation complexes, are compared in block 5 with reference values or reference vectors, ie reference features. The result of this comparison is forwarded or output to block D, an optional diagnostics block.
  • the diagnosis block D either outputs the determined degree of alignment as a value or already indicates a diagnosis, for example of a structural heart disease, preferably of cardiac amyloidosis.
  • FIG. 11 shows an embodiment according to the second aspect of the invention, in which the steps of the embodiment according to the first aspect are carried out analogously for the T-wave of the heart's resuscitation.
  • the recorded measured values of the at least three leads (b1, b2, b3j) are fed to a signal processing unit in block 1.
  • the T waves of the propagation of the excitation regression of the heart are detected in the at least three leads in block 6.
  • These detected T - Waves are fed to the optional classification unit in block 7 and divided into different classes analogous to block 3.
  • the orientation of the electric potential vector TDir indicates the main orientation of the corrected capture potential signal of decapitation of the ventricles in the leads.
  • the angles determined as a measure of the main orientation are compared in block 5 with reference values or reference vectors, ie reference features.
  • the result of the comparison is forwarded or output to block D, an optional diagnostics block.
  • the diagnosis block D either outputs the determined degree of alignment as a value or already indicates a diagnosis, for example of a structural heart disease, preferably of cardiac amyloidosis.
  • a combination of the alignment measures of the electrical potential vectors RDir and TDir of FIGS. 10 and 11 can preferably also be used to provide a combined evaluation measure of an alignment of the corrected excitation potential signals in block 5 for a diagnostic method.
  • the main alignments RDir and TDir themselves can be combined in that the alignment with one another is evaluated and a comparison with reference values is also carried out in block 5, for example.
  • FIG. 12 shows a schematic view of an exemplary embodiment according to the third aspect of the invention, which includes a shape analysis of the space curve of the electrical potentials.
  • the recorded measured values of the at least three leads (b1, b2, b3) are sent to a signal processing unit in block 1.
  • the QRS excitation complexes for the propagation of the ventricular excitation of the heart in the at least three leads are detected in the exemplary embodiment.
  • These detected QRS excitation complexes are fed to the optional classification unit in block 3 and divided into different classes.
  • This classification also includes marking as an extrasystole. It is also preferably a Normal class set, which corresponds to the normal physiological course of the heartbeats, which is preferably evaluated, for example.
  • the space curves of the measured electrical potential are projected into the main plane of the space curve or into a plane in space, which can be formed by at least two derivatives, for example.
  • a space curve based on a corrected excitation potential signal can also be used in the projection.
  • the determined projection of the space curve is subjected to a shape analysis in block 10 .
  • the shape analysis values determined as a measure of the shape are then fed to block 5 and compared by it with reference values or reference vectors, ie reference features.
  • the result of the comparison is forwarded to block D, an optional diagnostics block, or output.
  • the diagnosis block D either outputs the determined measure of the shape as a value or already indicates a diagnosis, for example of a structural heart disease, preferably of cardiac amyloidosis.
  • the shape analysis can be done directly using the projection of the space curve or using an approximated projection obtained by a discrete Fourier transformation of the projection of the space curve into Fourier space and the inverse transformation using, for example, only the first three Fourier descriptors. As already explained, these only have typical basic forms, which can be classified with greater certainty into at least two groups to be discriminated; these are preferably defined as non-pathological or pathological.
  • the shape analysis of the projections of the space curve using Fourier descriptors can also take place in block 10 .
  • the shape analysis can be carried out in different ways. For example, as will be shown below, by determining the compactness of the projection of the space curve, which results from the ratio of the square of the circumference of the projection of the space curve with the area enclosed by the projection of the space curve, a differentiation between pathological and non-pathological space curves of the electrical excitation potential signal can be achieved and a cardiac amyloidosis can thus be concluded. This also applies, for example, to the roundness of the projection of the space curve.
  • FIG. 13 also shows an embodiment of the device V according to the fourth aspect of the invention, which can execute each individual method according to the first to third aspects of the invention, but also any combination thereof.
  • the angles between RDir and TDir can also be determined in block 11 as a measure of the alignment with one another.
  • this measure of alignment is compared with reference values or reference vectors, ie reference features. Again, the result of the comparison is forwarded or output to block D, an optional diagnostics block.
  • the diagnosis block D either outputs the determined degree of alignment as a value or already indicates a diagnosis, for example of a structural heart disease, preferably of cardiac amyloidosis.
  • signal processing is carried out as for all exemplary embodiments, for example via smoothing and/or filtering of the measured electrical potentials of the at least three leads.
  • the optional classification of the electrical excitation potential signals occurs in Block 3.
  • block 5 in Fig. 13 The purpose of block 5 in Fig. 13 is to perform a combination of the results of blocks 4, 8, 10 and 11 described above. Those in blocks 4, 8, 10 and 11 the detected features are output to block 5.
  • Block 5 in FIG. 13 can then combine the features with one another and carry out a clear separation between at least two groups, preferably defined by non-pathological and pathological groups with a high hit probability.
  • a separation function can be defined, which divides the feature vectors into at least two groups, of which at least one can be defined as pathological and at least one as non-pathological.
  • the features can be linked in any combination to derive group information. The combinations include the calculated values or ratios between these calculated values.
  • the group information can be forwarded to the optional block D.
  • This provides a simple way of screening for structural heart diseases, for example cardiac amyloidosis, in order to detect them as early as possible.

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Abstract

The invention relates to a method for determining excitation potentials of the human heart. The invention also relates to a device for carrying out this method. The problem of the present invention is solved according to claim 1, 2 or 10 and by a device according to claim 17.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Erregungspotentialen des menschlichen Herzens Method and device for determining excitation potentials of the human heart
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Erregungspotentialen des menschlichen Herzens unter Verwendung von mindestens 4 Elektroden, welche auf der Körperoberfläche eines Menschen angeordnet sind und aus welchen mindestens drei Ableitungen, vorzugsweise bipolare Ableitungen, des elektrischen Potentials der Erregung des menschlichen Herzens ermittelt werden, wobei die Verbindungsgeraden zwischen den auf der Körperoberfläche angeordneten Elektroden, welche die mindestens drei Ableitungen bilden, einen dreidimensionalen Raum aufspannen. Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for determining excitation potentials of the human heart using at least 4 electrodes, which are arranged on the body surface of a person and from which at least three derivatives, preferably bipolar derivatives, of the electrical potential of the excitation of the human heart are determined, wherein the connecting lines between the electrodes arranged on the body surface, which form the at least three leads, span a three-dimensional space. In addition, the invention relates to a device for carrying out the method.
Das menschliche Herz besteht aus Herzmuskelzellen, deren Kontraktion durch Weiterleitung von elektrischen Signalen über die Herzmuskelzellen selbst erfolgt. Auf der Körperoberfläche eines Menschen können die Erregungspotentiale der Herzkammererregung und der Rückbildung der Herzkammererregung gemessen werden. Der Verlauf der Herzmuskelerregung und Erregungsrückbildung wird auch zur Analyse von kranhaften Veränderungen des Herzens verwendet. Zur Diagnose von Herzmuskelinfarkten ist beispielsweise die Verwendung eines Elektrokardiogramms (EKG) allgemein bekannt. Zum gleichen Zweck werden auch Verfahren der Kardiogoniometrie verwendet, wobei aus einem Kardiogoniogramm Hinweise auf einen bestehenden Infarkt oder eine Ischämie, einer Unterversorgung des Herzmuskelgewebes, ermittelt werden können. The human heart is made up of myocardial cells, which contract by passing electrical signals through the myocardial cells themselves. The excitation potentials of ventricular excitation and regression of ventricular excitation can be measured on the body surface of a human being. The course of cardiac muscle excitation and excitation recovery is also used to analyze abnormal changes in the heart. For example, the use of an electrocardiogram (ECG) to diagnose myocardial infarction is well known. Methods of cardiogoniometry are also used for the same purpose, with a cardiogoniogram being able to determine indications of an existing infarction or ischemia, i.e. an undersupply of the heart muscle tissue.
Aus dem Aufsatz „Non-invasive diagnosis of coronary artery disease using cardiogoniometry performed at rest", W. M. Michael Schühbach et. Al, Swiss Med WKLY 2008; 138 (15-16):230-238 ist bekannt, über eine kardiogoniometrische Untersuchung eine Herzmuskelunterversorgung durch eine veränderte Erregungsausbildung in einem Kardiogoniogramm festzustellen. Ein Verfahren zur Kardiogoniometrie und ein Kardiogoniometer sind ferner auch aus dem europäischen Patent EP 0 086429 Bl bekannt. From the article "Non-invasive diagnosis of coronary artery disease using cardiogoniometry performed at rest", WM Michael Schühbach et. Al, Swiss Med WKLY 2008; 138 (15-16):230-238 it is known that a cardiac muscle undersupply can be detected via a cardiogoniometric examination determined by altered excitation training in a cardiogoniogram Cardiogoniometry and a cardiogoniometer are also known from European patent EP 0 086429 B1.
Neben dem Herzinfarkt oder der Ischämie sind weitere Erkrankungen des Herzens bekannt. Mit Amyloidose wird beispielsweise eine Gruppe von Erkrankungen bezeichnet, bei welchen es zu Ablagerungen von Eiweißen in unterschiedlichen menschlichen Organen kommt. Im Falle einer kardialen Amyloidose verdickt und versteift sich der Herzmuskel, so dass sich das Herz nicht mehr gleichmäßig zusammenziehen und ausdehnen kann. Die in den Zellzwischenräumen abgelagerten, abnormen Eiweiße, welche Amyloid genannt werden, führen im Verlauf der Krankheit zu einer Herzinsuffizienz, welche sich durch Luftnot und eine Einschränkung der Belastbarkeit bemerkbar macht. Daneben gibt es weitere Herzerkrankungen, die zu einer strukturellen Änderung des Herzmuskelgewebes führen. In addition to myocardial infarction or ischemia, other heart diseases are known. Amyloidosis, for example, refers to a group of diseases in which deposits of proteins occur in various human organs. In cardiac amyloidosis, the heart muscle thickens and stiffens, preventing the heart from contracting and expanding evenly. The abnormal proteins deposited in the intercellular spaces, which are called amyloid, lead to cardiac insufficiency as the disease progresses, which manifests itself in shortness of breath and a reduction in exercise capacity. There are also other heart diseases that lead to a structural change in the heart muscle tissue.
Als Diagnoseverfahren für die kardiale Amyloidose werden bisher bildgebende Verfahren wie Echokardiographie oder kardiale MRT angewendet. Dabei wird in der Regel auch eine Untersuchung unter Belastung durchgeführt. Auch die Durchführung einer Herzmuskelbiopsie sowie die Szintigrafie werden zur Diagnose von kardialer Amyloidose angewendet. Eine weitere Möglichkeit Amyloidose zu diagnostizieren, ist gemäß dem europäischen Patent EP 3 417 295 Bl durch ein Verfahren zur Extrahierung und Bestimmung von Eiweißen der Amyloidose-Erkrankung anhand einer biologischen Probe bekannt. Zur Diagnose einer kardialen Amyloidose ist daher auch bei diesem Verfahren eine Biopsie notwendig, die am Herzen ein aufwändiger Eingriff ist. Alle bisherigen Verfahren sind mit relativ großem Aufwand verbunden und aufgrund der hohen Kosten nicht besonders gut für ein Screening auf kardiale Amyloidose geeignet, um die Erkrankung auch im Frühstadium zu erkennen. To date, imaging methods such as echocardiography or cardiac MRI have been used as diagnostic methods for cardiac amyloidosis. An examination under stress is usually also carried out. A heart muscle biopsy and scintigraphy are also used to diagnose cardiac amyloidosis. A further possibility of diagnosing amyloidosis is known according to European patent EP 3 417 295 B1 using a method for extracting and determining proteins of the amyloidosis disease using a biological sample. To diagnose cardiac amyloidosis, this method also requires a biopsy, which is a complex procedure on the heart. All previous methods are associated with relatively great effort and, due to the high costs, are not particularly suitable for screening for cardiac amyloidosis in order to detect the disease even in the early stages.
Von diesem Stand der Technik ausgehend, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung von Erregungspotentialen des menschlichen Herzens unter Verwendung von mindestens 4 Elektroden vorzuschlagen, welches geeignet ist, zur Ermittlung von Daten zur Diagnose struktureller Erkrankungen des Herzens eingesetzt zu werden. Beispielsweise soll ein Verfahren zur Ermittlung von Daten für ein Diagnoseverfahren zur Erkennung kardialer Amyloidose bereitgestellt werden, so dass eine Diagnose keine technisch aufwendigen oder invasiven Verfahren mehr benötigt. Schließlich soll auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden. Proceeding from this prior art, it is the object of the present invention to propose a method for determining excitation potentials of the human heart using at least 4 electrodes, which is suitable for determining data for diagnosing structural diseases of the heart to be deployed. For example, a method for determining data for a diagnostic method for detecting cardiac amyloidosis is to be provided, so that a diagnosis no longer requires technically complex or invasive methods. Finally, a device for carrying out the method should also be specified.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die aufgezeigte Aufgabe durch ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung von Erregungspotentialen des menschlichen Herzens unter Verwendung von mindestens 4 Elektroden dadurch gelöst, dass According to a first aspect of the present invention, the stated object is achieved by a generic method mentioned at the outset for determining excitation potentials of the human heart using at least 4 electrodes in that
- zumindest das elektrische Potential der Ausbreitung und/oder Rückbildung der Kammererregung des Herzens in jeder Ableitung gemessen wird und - at least the electrical potential of the propagation and/or regression of ventricular excitation of the heart is measured in each lead and
- die Messwerte der Ableitungen einer Signalaufbereitung zugeführt werden, um ein aufbereitetes Erregungspotentialsignal, vorzugsweise in jeder Ableitung zu erhalten,- the measured values of the leads are fed to a signal processor in order to obtain a processed excitation potential signal, preferably in each lead,
- in dem aufbereiteten Erregungspotentialsignal die QRS-Erregungskomplexe für die Ausbreitung der Kammererregung des Herzens in den mindestens drei Ableitungen detektiert werden, - the QRS excitation complexes for the propagation of the ventricular excitation of the heart in the at least three leads are detected in the processed excitation potential signal,
- das aufbereitete Erregungspotentialsignal der Ableitungen um einen Offsetwert korrigiert wird, um ein korrigiertes Erregungspotentialsignal zu erhalten, - the processed excitation potential signal of the leads is corrected by an offset value in order to obtain a corrected excitation potential signal,
- wobei in dem korrigierten Erregungspotentialsignal der mindestens drei Ableitungen die Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentials, vorzugsweise in Form eines elektrischen Potentialvektors RDir mit maximaler Länge während der Ausbreitung der Kammererregung des QRS-Erregungskomplexes des Herzens in dem aufgespannten Raum ermittelt wird und - wherein in the corrected excitation potential signal of the at least three leads the main orientation of the corrected excitation potential is determined, preferably in the form of an electric potential vector RDir with maximum length during the propagation of the ventricular excitation of the QRS excitation complex of the heart in the spanned space and
- ein Maß für die räumliche Ausrichtung des ermittelten korrigierten Erregungspotentials der Kammererregung des QRS-Erregungspotentials, vorzugsweise des elektrischen Potentialvektors RDir bestimmt wird. - a measure for the spatial orientation of the ascertained corrected excitation potential of the ventricular excitation of the QRS excitation potential, preferably of the electric potential vector RDir is determined.
Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren mit mindestens vier Elektroden durchgeführt werden, welche prinzipiell in beliebiger Anordnung auf der Körperoberfläche eines Menschen angeordnet seien können, solange mindestens drei Ableitungen, respektive die zugehörigen Elektroden jeweils Verbindungsgeraden besitzen, die einen Raum aufspannen. Beispielsweise spannen die Ableitungen A, D, Ho, Ve und 1, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, einen solchen Raum auf. In principle, the method according to the invention can be carried out with at least four electrodes, which can in principle be arranged in any arrangement on the body surface of a person, as long as at least three Derivatives or the associated electrodes each have straight connecting lines that span a space. For example, the leads A, D, Ho, Ve and 1, as shown in FIG. 2, span such a space.
Bevorzugt werden mindestens vier Elektroden verwendet, welche derart auf der Körperoberfläche des Patienten angeordnet werden, dass diese die Bildung von drei Ableitungen, vorzugsweise bipolare Ableitungen erlauben, die jeweils bevorzugt senkrecht zueinanderstehen und einen Raum aufspannen. Allerdings sind auch beliebige Anordnungen von mindestens vier Elektroden möglich, welche einen Raum aufspannen. Bevorzugt werden beispielsweise die bipolaren Ableitungen A, D, Ho, Ve und 1 gemäß Fig. 2 verwendet. Im Weiteren wird unter dem Begriff Ableitung in einer bevorzugten Variante immer auch eine bipolare Ableitung verstanden. Über mindestens drei Ableitungen lässt sich das elektrische Potential der Kammererregung des Herzens dreidimensional als Schleife darstellen. Durch die Detektion des QRS- Erregungskomplexes der Ausbreitung der Kammererregung des Herzens im Signal der Ableitungen kann die Auswertung des Signals auf die diesem Erregungskomplex zugeordneten Messdaten beschränkt werden. Die vorgesehene Signalaufbereitung der Messwerte der Ableitungen dient dazu, alle möglichen Störeinflüsse von außen, beispielweise Störungen durch hochfrequente elektromagnetische Strahlungen durch Mobiltelefone etc. im Signal nach Möglichkeit auszuschalten. Zusätzlich wird das Erregungspotentialsignal durch einen Offsetwert korrigiert, so dass konstante Beiträge in dem Erregungspotentialsignal eliminiert werden und die Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals im Raum korrekt und im Wesentlichen vergleichbar ermittelt werden kann. At least four electrodes are preferably used, which are arranged on the body surface of the patient in such a way that they allow the formation of three leads, preferably bipolar leads, which are preferably perpendicular to one another and span a space. However, any arrangement of at least four electrodes that span a space is also possible. For example, the bipolar leads A, D, Ho, Ve and 1 according to FIG. 2 are preferably used. Furthermore, in a preferred variant, the term derivation is always also understood to mean a bipolar derivation. The electrical potential of the ventricular excitation of the heart can be represented three-dimensionally as a loop via at least three leads. By detecting the QRS excitation complex of the propagation of the ventricular excitation of the heart in the signal of the leads, the evaluation of the signal can be limited to the measurement data assigned to this excitation complex. The planned signal processing of the measured values of the derivatives serves to eliminate all possible external interference, for example interference from high-frequency electromagnetic radiation from mobile phones, etc. in the signal as far as possible. In addition, the excitation potential signal is corrected by an offset value so that constant contributions in the excitation potential signal are eliminated and the main orientation of the corrected excitation potential signal in space can be determined correctly and substantially comparably.
Die Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals wird vorzugsweise in Form eines elektrischen Potentialvektors RDir mit maximaler Länge während der Kammererregung des Herzens ermittelt. Die Ausrichtung des elektrischen Potentialvektors RDir beschreibt die Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals, also die Richtung in der das korrigierte Erregungspotentialsignal die größte Ausdehnung im Raum hat. Die Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals lässt sich nicht nur durch einen elektrischen Potentialvektor RDir mit maximaler Länge bestimmen, sondern auch auf anderen Wegen. Beispielsweise, indem die gewonnen Messwerte des korrigierten Erregungspotentialsignals als Punktewolke betrachtet werden, deren geometrische Ausdehnung ausgehend vom Schwerpunkt der Punktewolke, der den Wert Null hat, über Eigenvektoren beschrieben wird. Eigenvektoren stehen senkrecht zueinander. Der Eigenvektor mit dem größten Eigenwert kann ebenfalls zur Ermittlung der Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals verwendet werden. Der zuletzt genannte Eigenvektor und der elektrische Potentialvektor RDir sind mathematisch nicht identisch. Beide geben aber im Wesentlichen die Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals während der Kammererregung im durch die gewählten Ableitungen gebildeten Raum an. The principal orientation of the corrected capture potential signal is preferably determined in the form of an electrical potential vector RDir of maximum length during ventricular capture of the heart. The orientation of the electric potential vector RDir describes the main orientation of the corrected excitation potential signal, ie the direction in which the corrected excitation potential signal has the greatest extent in space. The main direction of the corrected excitation potential signal can be determined not only by a maximum length electric potential vector RDir but also in other ways. For example, by considering the obtained measured values of the corrected excitation potential signal as a cloud of points, the geometric extent of which, starting from the center of gravity of the cloud of points, which has the value zero, is described using eigenvectors. Eigenvectors are perpendicular to each other. The eigenvector with the largest eigenvalue can also be used to determine the principal orientation of the corrected excitation potential signal. The latter eigenvector and the electric potential vector RDir are not mathematically identical. However, both essentially indicate the main orientation of the corrected excitation potential signal during ventricular excitation in the space formed by the chosen leads.
Aus der Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals kann dann ein Maß für dessen Ausrichtung oder Lage im Raum bestimmt werden. Das Maß für die räumliche Ausrichtung kann beispielsweise ein Winkel oder ein anderer Wert, beispielsweise auch ein Vektor, sein. Durch Vergleich mit einem Referenzwinkel oder einem Referenzvektor kann das erfindungsgemäße Verfahren dann in einem Diagnoseverfahren verwendet werden. A measure of its orientation or position in space can then be determined from the main orientation of the corrected excitation potential signal. The measure of the spatial orientation can be, for example, an angle or another value, for example also a vector. The method according to the invention can then be used in a diagnostic method by comparison with a reference angle or a reference vector.
Es hat sich zum Beispiel gezeigt, dass kardiale Amyloidose die Hauptausrichtung des Erregungspotentials der Ausbreitung der Kammererregung des Herzens beeinflusst, sodass anhand des Maßes für die räumliche Ausrichtung der Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals, beispielsweise durch Vergleich mit einer Referenzausrichtung, oder einem Referenzwinkel eine auf kardiale Amyloidose zurückgehende, abweichende Kammererregung des Herzens in einem Diagnoseverfahren geschlossen werden kann. For example, cardiac amyloidosis has been shown to affect the principal orientation of the excitation potential of the spread of ventricular excitation of the heart, so a measure of the spatial orientation of the principal orientation of the corrected excitation potential signal, for example by comparison to a reference orientation, or reference angle, indicates cardiac amyloidosis declining, deviating ventricular excitation of the heart can be concluded in a diagnostic procedure.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in Diagnoseverfahren von anderen strukturellen Erregungsstörungen des menschlichen Herzens verwendet werden. Insbesondere können aufgrund des geringen Aufwands Screening-Verfahren mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, beispielsweise auf kardiale Amyloidose einfach durchgeführt werden, da bei geringen Kosten eine große Anzahl an Menschen untersucht werden kann. The method according to the invention can also be used in diagnostic methods of other structural excitation disorders of the human heart. In particular, due to the low cost of screening methods with the Methods according to the invention, for example for cardiac amyloidosis, can be carried out easily, since a large number of people can be examined at low cost.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird alternativ oder kumulativ zur Detektion der QRS-Erregungskomplexe in dem aufbereiteten Erregungspotentialsignal die T-Welle der Erregungsrückbildungen der Herzkammern in den mindestens drei Ableitungen detektiert, According to a further aspect of the present invention, alternatively or cumulatively to the detection of the QRS excitation complexes in the processed excitation potential signal, the T-wave of the excitation regressions of the heart chambers is detected in the at least three leads,
- das aufbereitete Erregungspotentialsignal um einen Offsetwert korrigiert, um ein korrigiertes Erregungspotentialsignal zu erhalten, - the processed excitation potential signal is corrected by an offset value in order to obtain a corrected excitation potential signal,
- wobei in dem korrigierten Erregungspotentialsignal der Erregungsrückbildung des Herzens der mindestens drei Ableitungen die Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentials der Erregungsrückbildung der Herzkammern, vorzugsweise in Form eines elektrischen Potentialvektors TDir mit maximaler Länge in dem aufgespannten Raum während der Erregungsrückbildung der Herzkammern ermittelt wird und - wherein in the corrected excitation potential signal of the excitation recovery of the heart of the at least three leads, the main orientation of the corrected excitation potential of the excitation recovery of the heart chambers, preferably in the form of an electric potential vector TDir with maximum length in the spanned space during the excitation recovery of the heart chambers is determined and
- ein Maß für die Ausrichtung der Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals der Erregungsrückbildung der T-Welle, vorzugsweise die Ausrichtung des elektrischen Potentialvektors TDir in dem durch die mindestens drei Ableitungen aufgespannten Raum bestimmt wird. - a measure for the alignment of the main alignment of the corrected excitation potential signal of the excitation recovery of the T-wave, preferably the alignment of the electric potential vector TDir in the space spanned by the at least three leads is determined.
Es hat sich gezeigt, dass auch ein Maß für die Ausrichtung der Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals der Erregungsrückbildung der Herzkammern (die T-Wellen), vorzugsweise die Ausrichtung des elektrischen Potentialvektors TDir mit maximaler Länge eine veränderte Erregungsrückbildung der Kammern des Herzens anzeigen kann. Die Bestimmung der Hauptausrichtung von QRS- Erregungskomplexen über Eigenvektoren, kann hier analog für die T-Wellen verwendet werden. Die zuletzt genannte Eigenvektoren und der elektrische Potentialvektor TDir sind mathematisch nicht identisch. Beide geben aber im Wesentlichen die Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals der Erregungsrückbildung des Herzens im durch die gewählten Ableitungen gebildeten Raum an. It has been shown that a measure of the alignment of the main alignment of the corrected excitation potential signal of the excitation recovery of the heart chambers (the T-waves), preferably the alignment of the electrical potential vector TDir with maximum length, can indicate a changed excitation recovery of the chambers of the heart. The determination of the main orientation of QRS excitation complexes via eigenvectors can be used here analogously for the T waves. The latter eigenvectors and the electric potential vector TDir are not mathematically identical. However, both essentially give the main orientation of the corrected excitation potential signal of the De-excitation of the heart in the space formed by the selected leads.
Die jeweiligen elektrischen Potentialvektoren RDir, TDir oder beide zusammen können beispielsweise auch in einem Vergleich mit einem oder mehreren Referenzvektoren verwendet werden. Vorzugsweise werden die Referenzvektoren durch eine multivariate Diskriminanzanalyse bestimmt. Andere Analysemöglichkeiten unter Verwendung der elektrischen Potentialvektoren RDir, TDir oder beider Vektoren sind darüber hinaus denkbar. The respective electrical potential vectors RDir, TDir or both together can, for example, also be used in a comparison with one or more reference vectors. The reference vectors are preferably determined by a multivariate discriminant analysis. Other analysis options using the electrical potential vectors RDir, TDir or both vectors are also conceivable.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird beispielsweise mindestens ein Winkel der elektrischen Potentialvektoren RDir und/oder TDir im aufgespannten Raum bestimmt. Die Bestimmung eines Winkels im Raum ist ein besonders einfaches Maß zur Bestimmung der Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentials. Mindestens einer dieser Winkel kann zur Diskriminierung einer von Amyloidose betroffenen Gruppe oder der Zugehörigkeit zu dieser Gruppe verwendet werden. According to one embodiment of the method, at least one angle of the electrical potential vectors RDir and/or TDir in the spanned space is determined, for example. Determining an angle in space is a particularly simple measure for determining the main orientation of the corrected excitation potential. At least one of these angles can be used to discriminate against or belong to a group affected by amyloidosis.
Eine vereinfachte Möglichkeit, die Ausrichtung des elektrischen Potentialvektors RDir oder TDir zu ermitteln, wird dadurch erreicht, dass der ermittelte elektrische Potentialvektor RDir und/oder TDir im aufgespannten Raum in Kugelkoordinaten bestimmt wird und die für die Ausrichtung des elektrischen Potentialvektors RDir oder TDir der Höhenwinkel 0 und/oder der Azimutwinkel cp bestimmt werden. Andere Koordinatensysteme, beispielsweise Zylinderkoordinaten, können ebenfalls bei der Analyse der Hauptausrichtung der korrigierten Erregungspotentialsignale eingesetzt werden. A simplified way of determining the orientation of the electrical potential vector RDir or TDir is achieved by determining the determined electrical potential vector RDir and/or TDir in spherical coordinates in the spanned space and using the elevation angle 0 for the orientation of the electrical potential vector RDir or TDir and/or the azimuth angle cp can be determined. Other coordinate systems, such as cylindrical coordinates, can also be used in analyzing the principal orientation of the corrected excitation potential signals.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens, mindestens einen Winkel zwischen den elektrischen Potentialvektoren RDir und TDir zu bestimmen. Auch dieser Winkel kann in einem Diagnoseverfahren auf eine kardiale Amyloidose oder eine andere Herzerkrankung durch Vergleich mit Referenzwerten verwendet werden. In addition, according to a further embodiment of the method, there is the possibility of determining at least one angle between the electrical potential vectors RDir and TDir. This angle can also be used in a diagnostic procedure for cardiac amyloidosis or another heart disease by comparison with reference values.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird in dem aufbereiteten Erregungspotentialsignal in mindestens einer Ableitung der Zeitpunkt des Beginns des QRS-Erregungskomplexes und/oder der T-Welle bestimmt und der gemessene elektrische Potentialwert in mindestens einer Ableitung zum Zeitpunkt des Beginns des QRS-Erregungskomplexes oder der T-Welle als Offsetwert für die Korrektur des Erregungspotentials in der jeweiligen Ableitung verwendet. Die Bestimmung des Beginns des QRS-Erregungskomplexes kann in den einzelnen Ableitungen erfolgen. Die Bestimmung des Beginns der QRS-Erregungskomplexe kann auch statistisch, beispielsweise durch Mittelung, in den jeweiligen Ableitungen oder unabhängig von den Ableitungen verbessert werden. Die ermittelten Kandidaten für den Beginn von QRS-Erregungskomplexen können statistisch, beispielsweise durch Mittelung zu einem für die Messung repräsentativen QRS-Erregungskomplex zusammengefasst oder dieser aus den Kandidaten ausgewählt werden. According to a further embodiment of the method, the time of the start of the QRS excitation complex and/or the T-wave is determined in at least one derivation of the processed excitation potential signal and the measured electrical potential value is determined in at least one derivation at the time of the start of the QRS excitation complex or the T-wave used as an offset value for the correction of the excitation potential in the respective lead. The beginning of the QRS excitation complex can be determined in the individual leads. The determination of the beginning of the QRS excitation complexes can also be improved statistically, for example by averaging, in the respective leads or independently of the leads. The determined candidates for the beginning of QRS excitation complexes can be combined statistically, for example by averaging, into a QRS excitation complex that is representative for the measurement, or this can be selected from the candidates.
Ferner werden gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens für eine Mehrzahl an Ausbreitungen und Rückbildungen der Kammererregung des Herzens in jeder Ableitung elektrische Potentiale gemessen und die Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals anhand von statistischen Messgrößen, beispielsweise Mediane oder Mittelwerte, welche aus der Mehrzahl der gemessenen Ausbreitungen und Rückbildungen der Kammererregung des Herzens ermittelt wurden, bestimmt. Dies führt generell zu höherer Messsicherheit in Bezug auf die Bestimmung der Ausrichtung der korrigierten Erregungspotentialsignale. Furthermore, according to a further embodiment of the method, electrical potentials are measured for a plurality of propagations and regressions of the ventricular excitation of the heart in each lead and the main orientation of the corrected excitation potential signal is determined using statistical measurement variables, for example medians or mean values, which are derived from the majority of the propagations and regressions measured the ventricular excitation of the heart were determined. This generally leads to higher measurement certainty with regard to determining the orientation of the corrected excitation potential signals.
Die zur Bestimmung der korrigierten Erregungspotentialsignale verwendeten Offsetwerte können beispielsweise durch die Detektion der QRS-Erregungskomplexe ermittelt werden. Bevorzugt entsprechen sie der Amplitude des Beginns des jeweiligen QRS-Erregungskomplexes in mindestens einer Ableitung. Zur Vorbereitung der Detektion der QRS-Erregungskomplexe wird beispielsweise mittels Selektion QRS-typischer Frequenzen ein QRS-Detektionssignal für mindestens eine Ableitung gebildet. In den gebildeten QRS-Detektionssignalen wird dann eine Verstärkung der relevanten QRS-Bereiche durchgeführt. Die Bestimmung der genauen Anfangs- und Endpunkte der QRS-Bereiche erfolgt mittels adaptiver Schwellwerte, welche sich aus statistischen Messgrößen im QRS-Detektionssignal errechnen lassen. Die Anfangspunkte der QRS-Erregungskomplexe bilden die Offsetwerte. Identisch kann auch bei der Bestimmung des Beginns der T-Welle vorgegangen werden, dessen Offsetwert alternativ verwendet werden kann. The offset values used to determine the corrected excitation potential signals can be determined, for example, by detecting the QRS excitation complexes. They preferably correspond to the amplitude of the beginning of the respective QRS excitation complex in at least one derivation. In preparation for the detection of the QRS excitation complexes, for example, selection QRS-typical frequencies formed a QRS detection signal for at least one derivation. An amplification of the relevant QRS areas is then carried out in the QRS detection signals formed. The precise start and end points of the QRS ranges are determined using adaptive threshold values, which can be calculated from statistical measurement variables in the QRS detection signal. The starting points of the QRS excitation complexes form the offset values. The same procedure can also be followed when determining the start of the T-wave, whose offset value can be used as an alternative.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird alternativ oder kumulativ zu den bisher beschriebenen Verfahren eine Raumkurve des elektrischen Potentials während der Ausbreitung und Rückbildung der Kammererregung des Herzens in dem aufgespannten Raum ermittelt, die Raumkurve des elektrischen Potentials einer Formanalyse unterzogen, wobei zur Formanalyse eine Projektion der Raumkurve des elektrischen Potentials in die Hauptebene der Raumkurve oder in mindestens eine Ebene im Raum durchgeführt wird und die Projektion der Raumkurve in der jeweiligen Ebene einer Formanalyse unterzogen wird. Die Raumkurve weist mindestens drei Dimensionen aufgrund der mindestens 3 verwendeten Ableitungen auf. Bei Verwendung von 4 Ableitungen kann die Raumkurve auch beispielsweise 4 Dimensionen aufweisen. Die Hauptebene ist durch N Koordinatenachsen definiert, wobei N mindestens 2 ist. Vorzugsweise wird ein Vergleich mit Referenzwerten oder einer Referenzraumkurve durchgeführt. According to a further aspect of the present invention, as an alternative or in addition to the methods described so far, a space curve of the electrical potential is determined during the propagation and regression of the ventricular excitation of the heart in the spanned space, the space curve of the electrical potential is subjected to a shape analysis, with a projection being used for the shape analysis of the space curve of the electric potential is carried out in the main plane of the space curve or in at least one plane in space and the projection of the space curve in the respective plane is subjected to a shape analysis. The space curve has at least three dimensions due to the at least 3 derivatives used. When using 4 derivatives, the space curve can also have 4 dimensions, for example. The principal plane is defined by N coordinate axes, where N is at least 2. A comparison with reference values or a reference space curve is preferably carried out.
Es wurde von den Erfindern herausgefunden, dass die Störungen der Ausbreitung und Rückbildung der Kammererregung nicht nur die Hauptausrichtung der Erregungspotentiale RDir und/oder TDir beeinflussen, sondern insbesondere auch eine Änderung der Raumkurve des elektrischen Potentials der Kammererregung oder Rückbildung des Herzens zur Folge haben. It was found by the inventors that the disturbances in the propagation and regression of ventricular excitation not only affect the main orientation of the excitation potentials RDir and/or TDir, but in particular also result in a change in the space curve of the electrical potential of ventricular excitation or regression of the heart.
Durch die Projektion der Raumkurve des elektrischen Potentials in die Hauptebene der Raumkurve oder in mindestens eine Ebene im Raum, kann das Problem der Analyse der Raumkurve auf eine Formanalyse im zweidimensionalen Raum reduziert werden. By projecting the space curve of electric potential into the main plane of the space curve or into at least one plane in space, the problem of Analysis of the space curve can be reduced to a form analysis in two-dimensional space.
Eine Projektion in die Hauptebene wird bevorzugt mittels Hauptkomponentenanalyse durchgeführt. Hier wird als Hauptebene die Ebene bezeichnet, welche sich nach einer Hauptkomponentenanalyse vorzugsweise aus den ersten beiden Hauptkomponenten der dreidimensionalen Raumkurve des elektrischen Potentials ergibt. Bei der Hauptkomponentenanalyse wird eine dreidimensionale statistische Variable, wie die Raumkurve des elektrischen Potentials, angenähert und so die Hauptkomponenten errechnet. Im vorliegenden Fall können beispielsweise die Achsen der Hauptebene aus einer Linearkombination der durch die mindestens drei Ableitungen festgelegten räumlichen Achsen bestehen. Besteht beispielsweise die Raumkurve des elektrischen Potentials der Kammererregung im Wesentlichen aus einer schräg im Raum liegenden Erregungsschleife, so führt die Projektion der Raumkurve des elektrischen Potentials in die Hauptebene zu einer Ebene, in welcher die Raumkurve der Kammererregung im Wesentlichen liegt. Darüber hinaus kann auch eine Projektion beispielsweise in eine beliebige Ebene im Raum verwendet werden, um in der Formanalyse lediglich eine Analyse in mindestens zwei Dimensionen durchzuführen. A projection into the main plane is preferably carried out using principal component analysis. Here, the main plane is the plane which, after a main component analysis, preferably results from the first two main components of the three-dimensional space curve of the electric potential. In the principal component analysis, a three-dimensional statistical variable, such as the space curve of the electric potential, is approximated and the principal components are calculated in this way. In the present case, for example, the axes of the main plane can consist of a linear combination of the spatial axes defined by the at least three derivations. If, for example, the space curve of the electrical potential of ventricular excitation essentially consists of an excitation loop lying obliquely in space, the projection of the space curve of the electrical potential into the main plane leads to a plane in which the space curve of ventricular excitation essentially lies. In addition, a projection can also be used, for example, in any plane in space, in order to only carry out an analysis in at least two dimensions in the shape analysis.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der dritten Lehre erfolgt die Formanalyse auf Grundlage der vorgenannten Projektion der Raumkurve. Diese Analyse kann durch formbeschreibende Parameter erfolgen. Dies sind beispielsweise Rundheit, Kompaktheit oder die Ausdehnung der Raumkurve in mindestens einer Raumdimension. Diese Parameter können beispielsweise direkt aus der gesamten Raumkurve oder aus den ermittelten QRS und T-Komplexen bestimmt werden. According to a further embodiment of the method according to the third teaching, the shape analysis is carried out on the basis of the aforementioned projection of the space curve. This analysis can be performed using shape-defining parameters. These are, for example, roundness, compactness or the expansion of the space curve in at least one space dimension. These parameters can be determined, for example, directly from the entire space curve or from the determined QRS and T complexes.
Weiterhin kann gemäß einer Ausgestaltung die Formanalyse der Projektion der Raumkurve anhand einer unter Verwendung von Fourierdeskriptoren generierten, vereinfachten Raumkurve durchgeführt werden, wobei die Projektion der Raumkurve des elektrischen Potentials durch den komplexen Wert c(m] in der ausgewählten Ebene dargestellt wird, so dass gilt: c(m) = x(m) + iy(m) , [1] wobei x(m], y(m) den m-ten Messwert des elektrischen Potentials in der jeweiligen Projektion darstellen und für die Fourierdeskriptoren in der Ebene für N Messwerte gilt:
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Furthermore, according to one embodiment, the shape analysis of the projection of the space curve can be carried out using a simplified space curve generated using Fourier descriptors, the projection of the space curve of the electrical potential being represented by the complex value c(m] in the selected plane, so that applies : c(m) = x(m) + iy(m) , [1] where x(m], y(m) represent the mth measured value of the electric potential in the respective projection and for the Fourier descriptors in the plane for N measured values applies:
Figure imgf000012_0001
Bei der Verwendung von Fourierdeskriptoren zur Aufbereitung der Messdaten für die Formanalyse wird die gemessene Raumkurve des elektrischen Potentials der Kammererregung und Rückbildung des Herzens durch eine diskrete Fourier- Transformation in den Frequenzraum transformiert und damit die zugehörigen Fourierdeskriptoren bestimmt. Ein exaktes Abbild der gemessenen Raumkurve des elektrischen Potentials kann dann durch Verwendung aller Fourierdeskriptoren bei der Rücktransformation erreicht werden. Reduziert man jedoch die Anzahl der Fourierdeskriptoren für die Rücktransformation, erhält man reduzierte Grundformen der gemessenen Raumkurven der elektrischen Potentiale, welche eine vereinfachte Auswertung der Formanalyse der Raumkurven erlauben. When using Fourier descriptors to prepare the measurement data for the shape analysis, the measured space curve of the electrical potential of the ventricular excitation and regression of the heart is transformed into the frequency space by a discrete Fourier transformation and the associated Fourier descriptors are thus determined. An exact image of the measured space curve of the electrical potential can then be obtained by using all Fourier descriptors in the inverse transformation. However, if the number of Fourier descriptors for the inverse transformation is reduced, reduced basic forms of the measured space curves of the electrical potentials are obtained, which allow a simplified evaluation of the shape analysis of the space curves.
Eine reduzierte Anzahl an Fourierdeskriptoren kann dabei ähnlich wie ein komplexer Filter die gemessenen Raumkurven in der jeweiligen Ebene glätten und auf pathologische oder gesunde Grundformen reduzieren. Similar to a complex filter, a reduced number of Fourier descriptors can smooth the measured spatial curves in the respective plane and reduce them to pathological or healthy basic forms.
Beispielsweise kann durch eine weitere Ausgestaltung eine besonders einfache Formanalyse der zweidimensionalen Projektionen der Raumkurve dadurch erfolgen, dass als Formanalyse in der jeweiligen Ebene die Rundheit der Projektion der Raumkurve bestimmt wird, wobei die Rundheit dem Verhältnis der größten Breite und der größten Höhe der Projektion der Raumkurve entspricht. Die Rundheit stellt damit einen besonders einfachen Formanalyseparameter bereit. Alternativ oder kumulativ dazu kann auch die Kompaktheit der Projektion der Raumkurve in der jeweiligen Ebene aus dem Verhältnis des Quadrats des Umfangs der Projektion der Raumkurve und der von der Projektion der Raumkurve eingeschlossenen Fläche als Formanalyse herangezogen werden. Die Kompaktheit besitzt bei annähernd kreisförmigem Verlauf der Projektion der Raumkurve in der jeweiligen Ebene ein Minimum, da dann der eingeschlossene Flächeninhalt der Raumkurve maximal ist. Auch anhand der Kompaktheit kann auf eine geänderte elektrische Erregung des Herzens, beispielsweise verursacht durch kardiale Amyloidose, geschlossen werden. For example, a particularly simple shape analysis of the two-dimensional projections of the space curve can be carried out by a further embodiment in that the roundness of the projection of the space curve is determined as a shape analysis in the respective plane, with the roundness being the ratio of the greatest width and the greatest height of the projection of the space curve is equivalent to. Roundness thus provides a particularly simple shape analysis parameter. Alternatively or in addition to this, the compactness of the projection of the space curve in the respective plane from the ratio of the square of the circumference of the projection of the space curve and the area enclosed by the projection of the space curve can also be used as a shape analysis. The compactness is at a minimum in the case of an approximately circular course of the projection of the space curve in the respective plane, since the enclosed area of the space curve is then at a maximum. The compactness can also be used to infer a changed electrical excitation of the heart, for example caused by cardiac amyloidosis.
Darüber hinaus kann die Formanalyse auch unter Verwendung von ermittelten Fourierdeskriptoren erfolgen, indem ein Merkmalsvektor mit den ermittelten Fourierdeskriptoren als Komponenten gebildet wird und ein Vergleich mit mindestens einem Referenzmerkmalsvektor durchgeführt wird. Da hier die ermittelten Fourierdeskriptoren direkt zur Formanalyse verwendet werden, entfällt der Schritt der Erzeugung einer Raumkurve unter Verwendung der Fourierdeskriptoren und der anschließenden Formanalyse der aus den Fourierdeskriptoren erzeugten Raumkurve. In addition, the shape analysis can also be carried out using determined Fourier descriptors, in that a feature vector is formed with the determined Fourier descriptors as components and a comparison is carried out with at least one reference feature vector. Since the determined Fourier descriptors are used here directly for the shape analysis, the step of generating a space curve using the Fourier descriptors and the subsequent shape analysis of the space curve generated from the Fourier descriptors is omitted.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens umfasst die Signalaufbereitung zumindest eine Glättung und/oder Filterung der gemessenen elektrischen Potentiale der mindestens drei Ableitungen, sodass in dem aufbereiteten Erregungspotentialsignal die wesentlichen Störungen, wie Bewegungsartefakte, Netzfrequenzstörungen oder hochfrequente Störungen, wie hochfrequente Störeinflüsse des Patienten, beispielsweise durch Muskelzittern so weit wie möglich in allen drei Ableitungen reduziert werden. According to a further embodiment of the method, the signal processing includes at least smoothing and/or filtering of the measured electrical potentials of the at least three leads, so that the main disturbances, such as movement artifacts, mains frequency disturbances or high-frequency disturbances, such as high-frequency interference from the patient, are present in the processed excitation potential signal, for example Muscle tremors should be reduced as much as possible in all three leads.
Ventrikuläre Extrasystolen des menschlichen Herzens können darüber hinaus die Analyse auf eine strukturelle Herzerkrankung wie Amyloidose stören. Vorzugsweise umfasst die Signalaufbereitung einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens eine Klassifizierung der gemessenen elektrischen Potentiale der mindestens drei Ableitungen, so dass vom normalen Erregungskomplex, insbesondere QRS-Komplex, abweichende Kammererregungen des Herzens, insbesondere ventrikuläre Extrasystolen, nicht zur weiteren Erregungskomplexanalyse herangezogen werden. Eine entsprechende Klassifizierung kann beispielsweise durch Analyse der elektrischen Potentiale in Bezug auf die charakteristische Morphologie des Erregungskomplexes, insbesondere des QRS-Komplexes erfolgen und bei einer Abweichung dazu führen, dass diese Messung an elektrischen Potentialen nicht für die weitere Analyse zugelassen wird. Die Klassifizierung kann hierdurch auch supraventrikuläre Extrasystolen oder andere Formen von Extrasystolen, die zu einer Veränderung des Erregungskomplexes führen, von der weiteren Analyse ausschließen. In addition, ventricular extrasystoles of the human heart can interfere with the analysis for a structural heart disease such as amyloidosis. In a further embodiment of the method, the signal processing preferably includes a classification of the measured electrical potentials of the at least three Derivations, so that ventricular excitations of the heart, in particular ventricular extrasystoles, which deviate from the normal excitation complex, in particular the QRS complex, are not used for further excitation complex analysis. A corresponding classification can be carried out, for example, by analyzing the electrical potentials in relation to the characteristic morphology of the excitation complex, in particular the QRS complex, and in the event of a deviation this can result in this measurement of electrical potentials not being permitted for further analysis. The classification can also exclude supraventricular extrasystoles or other forms of extrasystoles that lead to a change in the excitation complex from further analysis.
Schließlich wird gemäß einem vierten Aspekt die oben genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit Finally, according to a fourth aspect, the above-mentioned object is also achieved by a device for carrying out a method according to the invention
- Mitteln zur Messung von elektrischen Potentialen von mindestens 4 auf der Körperoberfläche eines Menschen angeordneten Elektroden zur Bestimmung von mindestens drei Ableitungen, vorzugsweise von mindestens drei bipolaren Ableitungen, wobei die Verbindungsgeraden zwischen den auf der Körperoberfläche angeordneten Elektroden, welche die mindestens drei Ableitungen bilden, einen dreidimensionalen Raum aufspannen, - Means for measuring electrical potentials of at least 4 electrodes arranged on the body surface of a person for the determination of at least three leads, preferably at least three bipolar leads, wherein the straight lines connecting the electrodes arranged on the body surface, which form the at least three leads, one span three-dimensional space,
- Mitteln zur Signalaufbereitung der gemessenen elektrischen Potentiale der mindestens drei Ableitungen zur Erzeugung eines aufbereiteten Erregungspotentialsignals, vorzugsweise in jeder Ableitung, - Means for signal processing of the measured electrical potentials of the at least three leads to generate a processed excitation potential signal, preferably in each lead,
-Mitteln zur Korrektur des aufbereiteten Erregungspotentialsignals der Ableitungen um einen Offsetwert, um ein korrigiertes Erregungspotentialsignal zu erhalten,-means for correcting the processed excitation potential signal of the leads by an offset value in order to obtain a corrected excitation potential signal,
- Mitteln zur Bestimmung eines elektrischen Potentialvektors RDir des QRS- Erregungskomplexes des Herzens und/oder eines elektrischen Potentialvektors TDir der T-Welle der Erregungsrückbildung des Herzens und/oder Mittel zur Bestimmung der Raumkurve des elektrischen Potentials aus dem korrigierten Erregungspotentialsignal im durch die Elektroden aufgespannten Raum, - Mitteln zur Bestimmung eines elektrischen Potentialvektors RDir für die Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentials der Kammererregung und/oder eines elektrischen Potentialvektors für die Hauptausrichtung der Erregungsrückbildung des Herzens TDir im Raum und - Means for determining an electrical potential vector RDir of the QRS excitation complex of the heart and/or an electrical potential vector TDir of the T-wave of the excitation recovery of the heart and/or means for determining the space curve of the electrical potential from the corrected excitation potential signal in the space spanned by the electrodes , - means for determining in space an electric potential vector RDir for the main orientation of the corrected excitation potential of ventricular excitation and/or an electric potential vector for the main orientation of de-excitation of the heart TDir and
- Mitteln zur Bestimmung eines Maßes für die räumliche Ausrichtung des ermittelten elektrischen Potentialvektors RDir und/oder des ermittelten elektrischen Potentialvektors TDir und/oder - Means for determining a measure for the spatial orientation of the determined electrical potential vector RDir and/or the determined electrical potential vector TDir and/or
- Mitteln zur Formanalyse der Projektion der Raumkurve des elektrischen Potentials in eine Hauptebene oder in mindestens eine Ebene im Raum, wobei die Mittel zur Formanalyse vorzugsweise einen Vergleich mit einer Referenzraumkurve durchführen und Mittel zur Ausgabe des ermittelten Maßes der Ausrichtung der elektrischen Potentialvektoren oder der Formanalyseergebnisse, gelöst. - Means for analyzing the shape of the projection of the space curve of the electrical potential in a main plane or in at least one plane in space, the means for analyzing the shape preferably carrying out a comparison with a reference space curve and means for outputting the determined extent of the alignment of the electrical potential vectors or the results of the shape analysis, solved.
Mit der Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden. Die Vorrichtung zeichnet sich durch einen geringen apparativen Aufwand aus und kann deshalb besonders gut in einem Diagnoseverfahren eingesetzt werden. Durch die unterschiedlichen Möglichkeiten zur Analyse der gemessenen elektrischen Erregungspotentialsignale durch Bestimmungen der Ausrichtung der korrigierten Erregungspotentiale einerseits und der Formanalyse der Raumkurve des elektrischen Potentials andererseits sowie deren kombinierte Anwendung, wird eine sehr präzise Analyse in Bezug auf ein Vorliegen pathologisch veränderter elektrischer Erregungspotentiale des Herzens mit der Vorrichtung ermöglicht. The method according to the invention can be carried out with the device. The device is characterized by a low expenditure on equipment and can therefore be used particularly well in a diagnostic method. Due to the different possibilities for analyzing the measured electrical excitation potential signals by determining the alignment of the corrected excitation potentials on the one hand and the shape analysis of the space curve of the electrical potential on the other hand and their combined application, a very precise analysis with regard to the presence of pathologically altered electrical excitation potentials of the heart with the Device allows.
Die Vorrichtung kann beispielsweise dadurch weiter ausgestaltet werden, dass diese die Messdaten online, also während der Messung der Ableitungen, analysiert und darüber hinaus eine weitergehende Offline-Analyse der ermittelten Daten durchführen kann. Gleiches gilt auch für das erfindungsgemäße Verfahren, welches optional in ein Online-Messverfahren und ein offline durchgeführtes Analyseverfahren aufgeteilt werden kann. Denkbar ist auch eine reine Online-Analyse der Messdaten der mindestens drei Ableitungen durchzuführen. Sofern nur die Aufzeichnung der Messdaten, also die Messung der Ableitungen online erfolgt, ist es möglich, die weitere Analyse gemäß einer weiteren Ausgestaltung, auch vollständig offline durchzuführen. The device can be further developed, for example, in that it analyzes the measurement data online, ie during the measurement of the derivations, and can also carry out a more extensive offline analysis of the data determined. The same also applies to the method according to the invention, which can optionally be divided into an online measurement method and an analysis method carried out offline. It is also conceivable to carry out a pure online analysis of the measurement data of the at least three derivations. If only the recording of the measurement data, ie the measurement of the derivatives, takes place online, it is possible to carry out the further analysis completely offline according to a further embodiment.
Im Weiteren soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in The invention is to be explained in more detail below using exemplary embodiments in conjunction with the drawing. The drawing shows in
Fig. 1 die Erregungsausbreitung und Rückbildung im Herzen anhand eines typischen Elektrokardiogramms, 1 shows the spread of excitation and regression in the heart using a typical electrocardiogram,
Fig. 2 eine bevorzugte Anordnung von mindestens vier Elektroden auf derFig. 2 shows a preferred arrangement of at least four electrodes on the
Oberfläche des Oberkörpers eines Patienten, surface of a patient's torso,
Fig. 3a, 3b korrigierte Erregungspotentialsignale zweier gesunder Herzen ermittelt aus drei Ableitungen in dreidimensionaler Darstellung, 3a, 3b corrected excitation potential signals of two healthy hearts determined from three leads in a three-dimensional representation,
Fig. 4a, 4b korrigierte Erregungspotentialsignale mit aufgrund kardialer Amyloidose veränderter elektrischer Erregung in dreidimensionaler Darstellung, 4a, 4b corrected excitation potential signals with altered electrical excitation due to cardiac amyloidosis in a three-dimensional representation,
Fig. 5a, 5b eine Projektion von Raumkurven des elektrischen Potentials in die Hauptebene der Raumkurve jeweils ohne Befund, 5a, 5b a projection of space curves of the electrical potential in the main plane of the space curve, each without findings,
Fig. 6a, 6b eine Darstellung der Projektion der Raumkurven in die Hauptebene nach einer diskreten Fouriertransformation und Rücktransformation unter Verwendung der ersten drei Fourierdeskriptoren ohne Befund, 6a, 6b a representation of the projection of the space curves into the main plane after a discrete Fourier transformation and inverse transformation using the first three Fourier descriptors without findings,
Fig. 7a, 7b Projektionen der Raumkurve des elektrischen Potentials in die Hauptebene mit kardialer Amyloidose, Fig. 8a, 8b die unter Verwendung der ersten drei Fourierdeskriptoren ermittelte rücktransformierte Projektion der Raumkurve des elektrischen Potentials in die Hauptebene, 7a, 7b projections of the space curve of the electric potential in the main plane with cardiac amyloidosis, 8a, 8b the back-transformed projection of the space curve of the electrical potential into the main plane determined using the first three Fourier descriptors,
Fig. 9 ein Diagramm mit dem 2. und 3. Fourierdeskriptoren als Achse und eingetragenen Merkmalsvektoren mit Befund (x) und ohne Befund (o) sowie 9 shows a diagram with the 2nd and 3rd Fourier descriptors as the axis and entered feature vectors with findings (x) and without findings (o) and
Fig. 10 bis 14 schematische Darstellung verschiedener Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung von Erregungspotentialen des menschlichen Herzens. 10 to 14 schematic representation of different exemplary embodiments of the method according to the invention for determining excitation potentials of the human heart.
In Fig. 1 ist zunächst der typische Ablauf eines EKG-Komplexes von der Vorhoferregung bis zur Kammererregung und Rückbildung der Erregung des menschlichen Herzens dargestellt. Die P-Welle ist dabei Ausdruck der Erregungsausbreitung in den Vorhöfen ausgehend vom Sinusknoten des Herzens. Der erste Anteil der P-Welle stellt die elektrische Erregung des rechten Vorhofes, der zweite Anteil die elektrische Erregung des linken Vorhofs dar. Das PQ-lntervall umfasst die Zeit vom Einsetzen der P-Welle bis zum Beginn der Kammererregung. Es spiegelt die Zeit wider, die vom Sinusknoten gebildete elektrische Impulse brauchen, um über den Vorhof, den AV-Knoten und das His-Bündel zu den Herzkammern zu gelangen. 1 shows the typical course of an ECG complex from atrial stimulation to ventricular stimulation and regression of the stimulation of the human heart. The P wave is an expression of the spread of excitation in the atria starting from the sinus node of the heart. The first part of the P wave represents the electrical excitation of the right atrium, the second part the electrical excitation of the left atrium. The PQ interval comprises the time from the onset of the P wave to the beginning of ventricular excitation. It reflects the time it takes for electrical impulses generated by the sinus node to travel through the atrium, AV node, and bundle of His to the ventricles.
Der QRS-Erregungskomplex entspricht dann der Erregungsausbreitung in den beiden Herzkammern. Vollständig erregt sind die Herzkammern zu Beginn der ST-Strecke. Die ST-Strecke geht dann in die T-Welle der Rückbildung der Kammererregung über. Der Maximalwert der T-Welle stellt die maximale Repolarisation der Rückbildung der Kammererregung dar. Danach folgt die U-Welle und anschließend beginnt die Erregungsausbreitung am Sinusknoten des Herzens neu. Zur Bestimmung von Erregungspotentialen des menschlichen Herzens werden erfindungsgemäß mindestens 4 Elektroden verwendet, um daraus mindestens drei Ableitungen, vorzugsweise bipolare Ableitungen zu ermitteln. Bevorzugt werden die Elektroden wie in Fig. 2 dargestellt, auf der Oberfläche des Oberkörpers eines Menschen angeordnet. Die Verbindungsgeraden der Elektroden der Ableitungen Ho, Ve und 1 spannen einen Raum auf. Diese Elektrodenanordnung zeichnet sich zudem durch senkrecht zueinanderstehende Verbindungeraden zwischen den Elektroden der Ableitungen Ho, Ve und 1 aus. Darüber hinaus kann auch eine fünfte Elektrode verwendet werden, welche als Neutralelektrode dienen kann. Schließlich sind auch mehr Elektroden verwendbar, wobei mehrere Tripel Ableitungen, die einen Raum aufspannen, aus den Elektroden gebildet und ausgewertet werden können. The QRS excitation complex then corresponds to the spread of excitation in the two heart chambers. The ventricles are fully excited at the beginning of the ST segment. The ST segment then transitions into the T wave of ventricular resuscitation. The maximum value of the T-wave represents the maximum repolarization of the regression of ventricular excitation. This is followed by the U-wave and then the propagation of excitation at the sinus node of the heart begins again. According to the invention, at least 4 electrodes are used to determine excitation potentials of the human heart in order to determine at least three leads, preferably bipolar leads. The electrodes are preferably arranged on the surface of the upper body of a person, as shown in FIG. The lines connecting the electrodes of leads Ho, Ve and 1 span a space. This electrode arrangement is also characterized by mutually perpendicular connection lines between the electrodes of leads Ho, Ve and I. In addition, a fifth electrode can also be used, which can serve as a neutral electrode. Finally, more electrodes can also be used, in which case several triple derivations that span a space can be formed from the electrodes and evaluated.
Die Fig. 3a und 3b zeigen nun in einem dreidimensionalen Diagramm die gemessenen Raumkurven des elektrischen Potentials der Kammererregung und Rückbildung der Erregung des Herzens für zwei nicht pathologische Fälle. In Fig. 4a und 4b sind dagegen die Raumkurven des elektrischen Potentials für zwei unterschiedliche pathologische, auf kardiale Amyloidose zurückzuführende Veränderungen der elektrischen Erregung des Herzens dargestellt. In allen vier dreidimensionalen Diagrammen sind ermittelte elektrische Potentialvektoren RDir und TDir als Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentials eingezeichnet. 3a and 3b now show the measured spatial curves of the electrical potential of the ventricular excitation and regression of the excitation of the heart in a three-dimensional diagram for two non-pathological cases. In contrast, FIGS. 4a and 4b show the spatial curves of the electrical potential for two different pathological changes in the electrical excitation of the heart which can be attributed to cardiac amyloidosis. In all four three-dimensional diagrams, determined electric potential vectors RDir and TDir are plotted as the main orientation of the corrected excitation potential.
Bereits der Vergleich der dreidimensionalen Darstellungen der pathologischen Raumkurven in Fig. 4a und Fig. 4b mit den nicht pathologischen Raumkurven in Fig. 3a und Fig. 3b zeigt, dass hier deutliche Unterschiede in den Ausrichtungen von RDir und TDir zu erkennen sind, welche in einem Diagnoseverfahren verwendet werden können. A comparison of the three-dimensional representations of the pathological space curves in FIGS. 4a and 4b with the non-pathological space curves in FIGS diagnostic methods can be used.
Anhand der Ausrichtung der elektrischen Potentialvektoren RDir und TDir sowie auch die Ausrichtung der Vektoren RDir und TDir zueinander kann ein Maß für die Ausrichtung angegeben werden, so dass auf eine durch kardiale Amyloidose veränderte elektrische Erregung des Herzens geschlossen werden kann. In Fig. 5a, 5b ist die Projektion der Raumkurve in die Hauptebene in einem Diagramm dargestellt, bei welchem die X und-Y-Achse jeweils die erste und zweite Hauptkomponente der Raumkurve darstellt. Zu erkennen ist, dass durch diese Projektion der Raumkurve des elektrischen Potentials auf die Ebene der Hauptkomponenten eine Vereinheitlichung der beiden nicht pathologischen Raumkurven deutlich zu erkennen ist. A measure of the alignment can be specified on the basis of the alignment of the electrical potential vectors RDir and TDir and also the alignment of the vectors RDir and TDir to one another, so that it is possible to conclude that electrical excitation of the heart has been altered by cardiac amyloidosis. In FIGS. 5a, 5b the projection of the space curve into the main plane is shown in a diagram in which the X and Y axes represent the first and second main components of the space curve. It can be seen that this projection of the space curve of the electrical potential onto the level of the main components clearly shows a unification of the two non-pathological space curves.
Wendet man auf die so ermittelten Projektionen der Raumkurven eine diskrete Fouriertransformation an, so kann bei der Rücktransformation, beispielsweise unter Verwendung lediglich der ersten drei Fourierdeskriptoren eine weitere Vereinheitlichung der beiden, nicht pathologischen Raumkurven des elektrischen Potentials erfolgen. Die zugeordneten zweidimensionalen Projektionen sind in Fig. 6a und Fig. 6b dargestellt. If a discrete Fourier transformation is applied to the projections of the space curves determined in this way, a further standardization of the two non-pathological space curves of the electrical potential can take place during the inverse transformation, for example using only the first three Fourier descriptors. The associated two-dimensional projections are shown in Figures 6a and 6b.
Eine Formanalyse dieser erhaltenen Grundformen der Projektion der Raumkurven in die Hauptebene, beispielsweise in Bezug auf die Rundheit und/oder Kompaktheit, zeigt weiter eine Vereinheitlichung der Werte im Vergleich zu einer Formanalyse der Projektionen in Fig. 5a und 5b. A shape analysis of these obtained basic shapes of the projection of the space curves into the main plane, for example with regard to roundness and/or compactness, shows further standardization of the values compared to a shape analysis of the projections in FIGS. 5a and 5b.
Die gleiche Vereinheitlichung findet innerhalb der pathologischen Gruppe statt, wie in den in Fig. 7a, 7b sowie 8a, 8b mit den dargestellten Projektionen der Raumkurven des elektrischen Potentials pathologischer Herzen mit kardialer Amyloidose zu erkennen ist. Sowohl in der Projektion der Raumkurve in die Hauptebene als auch in der Rücktransformierten unter Verwendung lediglich der ersten drei Fourierdeskriptoren nach einer diskreten Fourier-Transformation, ist die Vereinheitlichung klar zu erkennen. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Vereinheitlichung nur innerhalb der jeweiligen Gruppe (nicht pathologisch gegen pathologisch) wirkt. Hieran wird deutlich, dass pathologische und nicht pathologische Raumkurven des elektrischen Potentials sehr deutlich voneinander unterschieden werden können. Hier ergeben die Formanalysewerte bezüglich der Kompaktheit oder der Rundheit der in Fig. 7a, 7b, 8a, 8b dargestellten Kurven deutlich andere Werte als die nicht pathologischen der Fig. 5a, 5b und 6a und 6b. The same standardization takes place within the pathological group, as can be seen in the projections of the space curves of the electrical potential of pathological hearts with cardiac amyloidosis shown in FIGS. 7a, 7b and 8a, 8b with the projections shown. The standardization can be clearly seen both in the projection of the space curve into the main plane and in the inverse transform using only the first three Fourier descriptors after a discrete Fourier transformation. It can be clearly seen that the standardization only works within the respective group (not pathological against pathological). This makes it clear that pathological and non-pathological space curves of the electrical potential can be very clearly distinguished from one another. Here, the shape analysis values in terms of compactness or the roundness of the curves shown in Fig. 7a, 7b, 8a, 8b clearly different values than the non-pathological ones of Fig. 5a, 5b and 6a and 6b.
In Fig. 9 sind für eine Mehrzahl von Raumkurven die Fourierdeskriptoren FD2 und FD3 der Projektionen in die Hauptebene gegeneinander aufgetragen. Pathologische Erregungspotentiale sind mit x gekennzeichnet und nicht pathologische mit einem o. Es zeigt sich, dass pathologische und nicht pathologische Messungen über die eingezeichnete lineare Trennfunktion mit hoher Sicherheit getrennt werden können. Die verwendete Trennfunktion ist nicht auf eine lineare Ausprägung beschränkt, es sind auch Funktionen höherer Ordnung möglich. Diese Trennfunktion kann auch durch Referenzvektoren ausgedrückt werden. Bei einem Vergleich mit diesen Referenzvektoren kann im Ergebnis beispielsweise eine Diagnose auf kardiale Amyloidose erstellt werden. Die Trennung der pathologischen und nicht pathologischen Raumkurven des elektrischen Potentials kann also mit sehr hoher Güte erfolgen. Die Trennung der pathologischen Messungen von nicht pathologischen Messungen, kann unter Verwendung von mehreren Fourierdeskriptoren oder auch anderen Merkmalen, wie Winkeln oder Ausdehnungen der Raumkurven, erfolgen. Dazu ist dann, abhängig von der Anzahl der Merkmale (Dimensionen), eine entsprechende Hyperebene notwendig. Die ausgewählten Merkmale werden in Merkmalsvektoren zusammengefasst, mit welchen ebenfalls eine Auswertung in Bezug auf pathologische oder nicht pathologische Veränderungen der Erregung des Herzens erfolgt. In FIG. 9, the Fourier descriptors FD2 and FD3 of the projections into the main plane are plotted against one another for a plurality of space curves. Pathological excitation potentials are marked with an x and non-pathological ones with an o. It is shown that pathological and non-pathological measurements can be separated with a high degree of certainty using the linear separation function shown. The separation function used is not limited to a linear form; higher-order functions are also possible. This separation function can also be expressed in terms of reference vectors. A comparison with these reference vectors can result in a diagnosis of cardiac amyloidosis, for example. The separation of the pathological and non-pathological space curves of the electrical potential can therefore be carried out with a very high level of quality. The pathological measurements can be separated from non-pathological measurements using a plurality of Fourier descriptors or also other features, such as angles or extensions of the space curves. Depending on the number of features (dimensions), a corresponding hyperplane is then necessary for this. The selected features are combined in feature vectors, which are also used to evaluate pathological or non-pathological changes in the excitation of the heart.
Fig. 10 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung für die Auswertung über die Winkel der Hauptausrichtung des elektrischen Erregungspotentialsignals in Form des elektrischen Potentialvektors RDir der QRS-Erregungskomplexe. Hierfür werden die aufgenommenen Messwerte der mindestens drei Ableitungen (bl, b2, b 3 j einer Signalaufbereitung in Block 1 zugeführt. In Block 2 werden im Ausführungsbeispiel die QRS-Erregungskomplexe für die Ausbreitung der Kammererregung des Herzens in den mindestens drei Ableitungen detektiert. Diese detektierten QRS- Erregungskomplexe werden der optionalen Klassifizierungseinheit in Block 3 zugeführt und in verschiedene Klassen eingeteilt. Diese Klassifizierung beinhaltet auch die Einteilung von Erregungspotentialsignalen in die Klasse der Extrasystolen. Bevorzugt wird zudem eine Normalklasse festgelegt, welche dem normalen physiologischen Verlauf der Herzschläge entspricht, die beispielsweise bevorzugt ausgewertet wird. 10 shows a schematic view of an embodiment according to the first aspect of the invention for the evaluation of the angle of the main orientation of the electrical excitation potential signal in the form of the electrical potential vector RDir of the QRS excitation complexes. For this purpose, the recorded measured values of the at least three derivatives (b1, b2, b3j) are fed to a signal processing unit in block 1. In the exemplary embodiment, the QRS excitation complexes for the propagation of the ventricular excitation of the heart in the at least three derivatives are detected in block 2. These are detected QRS Excitatory complexes are fed to the optional classification unit in block 3 and divided into different classes. This classification also includes the division of excitation potential signals into the class of extrasystoles. In addition, a normal class is preferably defined, which corresponds to the normal physiological course of the heartbeats, which is preferably evaluated, for example.
In Block 4 wird das aufbereitete Erregungspotentialsignal einer Offsetkorrektur unterzogen und eine offsetbereinigte Winkelbestimmung über alle detektierten QRS- Erregungskomplexe und deren Hauptausrichtung in den Ableitungen durchgeführt. Die ermittelten Winkel, beispielsweise der Höhenwinkel und der Azimutwinkel in Kugelkoordinaten als Maß der Hauptausrichtung der QRS-Erregungskomplexe werden in Block 5 mit Referenzwerten oder Referenzvektoren also Referenzmerkmalen verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird an den Block D, einem optionalen Diagnoseblock weitergeleitet oder ausgegeben. Der Diagnoseblock D gibt entweder das ermittelte Maß der Ausrichtung als Wert aus oder gibt bereits eine Diagnose, beispielsweise auf eine strukturelle Herzerkrankung, vorzugsweise auf kardiale Amyloidose an. In block 4, the processed excitation potential signal is subjected to an offset correction and an offset-corrected angle determination is carried out for all detected QRS excitation complexes and their main alignment in the leads. The angles determined, for example the elevation angle and the azimuth angle in spherical coordinates as a measure of the main alignment of the QRS excitation complexes, are compared in block 5 with reference values or reference vectors, ie reference features. The result of this comparison is forwarded or output to block D, an optional diagnostics block. The diagnosis block D either outputs the determined degree of alignment as a value or already indicates a diagnosis, for example of a structural heart disease, preferably of cardiac amyloidosis.
Fig 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, bei welchem die Schritte des Ausführungsbeispiels gemäß dem ersten Aspekt analog für die T-Welle der Erregungsrückbildung des Herzens durchgeführt werden. Hierfür werden die aufgenommenen Messwerte der mindestens drei Ableitungen (bl, b2, b 3 j einer Signalaufbereitung in Block 1 zugeführt. In Block 6 werden im Ausführungsbeispiel die T-Wellen der Ausbreitung der Erregungsrückbildung des Herzens in den mindestens drei Ableitungen detektiert. Diese detektierten T-Wellen werden der optionalen Klassifizierungseinheit in Block 7 zugeführt und in verschiedene Klassen analog zu Block 3 eingeteilt. FIG. 11 shows an embodiment according to the second aspect of the invention, in which the steps of the embodiment according to the first aspect are carried out analogously for the T-wave of the heart's resuscitation. For this purpose, the recorded measured values of the at least three leads (b1, b2, b3j) are fed to a signal processing unit in block 1. In the exemplary embodiment, the T waves of the propagation of the excitation regression of the heart are detected in the at least three leads in block 6. These detected T - Waves are fed to the optional classification unit in block 7 and divided into different classes analogous to block 3.
In Block 8 wird eine Offsetkorrektur der aufbereiteten Erregungspotentialsignale und eine Ausrichtung des elektrischen Potentialvektors TDir analog zum ORS- Erregungskomplex in dem korrigierten Erregungspotentialsignal über alle detektierten T-Wellen bestimmt. Die Ausrichtung des elektrischen Potentialvektors TDir zeigt die Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals der Erregungsrückbildung der Herzkammern in den Ableitungen an. Die ermittelten Winkel als Maß der Hauptausrichtung, beispielsweise der Höhenwinkel und der Azimutwinkel von TDir in Kugelkoordinaten werden in Block 5 mit Referenzwerten oder Referenzvektoren also Referenzmerkmalen verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs wird an den Block D, einem optionalen Diagnoseblock, weitergeleitet oder ausgegeben. Der Diagnoseblock D gibt entweder das ermittelte Maß der Ausrichtung als Wert aus oder gibt bereits eine Diagnose, beispielsweise auf eine strukturelle Herzerkrankung, vorzugsweise auf kardiale Amyloidose an. In block 8, an offset correction of the processed excitation potential signals and an alignment of the electrical potential vector TDir analogous to the ORS Excitation complex in the corrected excitation potential signal determined over all detected T-waves. The orientation of the electric potential vector TDir indicates the main orientation of the corrected capture potential signal of decapitation of the ventricles in the leads. The angles determined as a measure of the main orientation, for example the elevation angle and the azimuth angle of TDir in spherical coordinates, are compared in block 5 with reference values or reference vectors, ie reference features. The result of the comparison is forwarded or output to block D, an optional diagnostics block. The diagnosis block D either outputs the determined degree of alignment as a value or already indicates a diagnosis, for example of a structural heart disease, preferably of cardiac amyloidosis.
Bevorzugt kann auch eine Kombination der Ausrichtungsmaße der elektrischen Potentialvektoren RDir und TDir der Fig. 10 und 11 zur Bereitstellung eines kombinierten Auswertemaßes einer Ausrichtung der korrigierten Erregungspotentialsignale in Block 5 für ein Diagnoseverfahren genutzt werden. Darüber hinaus können die Hauptausrichtungen RDir und TDir selbst insofern kombiniert werden, als dass die Ausrichtung zueinander ausgewertet wird und ebenfalls beispielsweise ein Vergleich mit Referenzwerten in Block 5 durchgeführt wird. A combination of the alignment measures of the electrical potential vectors RDir and TDir of FIGS. 10 and 11 can preferably also be used to provide a combined evaluation measure of an alignment of the corrected excitation potential signals in block 5 for a diagnostic method. In addition, the main alignments RDir and TDir themselves can be combined in that the alignment with one another is evaluated and a comparison with reference values is also carried out in block 5, for example.
Fig 12 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel nach dem dritten Aspekt der Erfindung, welches eine Formanalyse der Raumkurve der elektrischen Potentiale umfasst. Hierfür werden die aufgenommenen Messwerte der mindestens drei Ableitungen (bl, b2, b3) einer Signalaufbereitung in Block 1 zugeführt. In Block 2 werden im Ausführungsbeispiel die QRS-Erregungskomplexe für die Ausbreitung der Kammererregung des Herzens in den mindestens drei Ableitungen detektiert. Diese detektierten QRS-Erregungskomplexe werden der optionalen Klassifizierungseinheit in Block 3 zugeführt und in verschiedene Klassen eingeteilt. Diese Klassifizierung beinhaltet auch die Markierung als Extrasystole. Es wird vorzugsweise zudem eine Normalklasse festgelegt, welche dem normalen physiologischen Verlauf der Herzschläge entspricht, die beispielsweise bevorzugt ausgewertet wird. FIG. 12 shows a schematic view of an exemplary embodiment according to the third aspect of the invention, which includes a shape analysis of the space curve of the electrical potentials. For this purpose, the recorded measured values of the at least three leads (b1, b2, b3) are sent to a signal processing unit in block 1. In block 2, the QRS excitation complexes for the propagation of the ventricular excitation of the heart in the at least three leads are detected in the exemplary embodiment. These detected QRS excitation complexes are fed to the optional classification unit in block 3 and divided into different classes. This classification also includes marking as an extrasystole. It is also preferably a Normal class set, which corresponds to the normal physiological course of the heartbeats, which is preferably evaluated, for example.
Anschließend erfolgt in Block 9 eine Projektion der Raumkurven des gemessenen elektrischen Potentials in die Hauptebene der Raumkurve oder in eine Ebene im Raum, die beispielsweise jeweils von mindestens zwei Ableitungen gebildet sein kann. Grundsätzlich kann bei der Projektion auch eine Raumkurve basierend auf einem korrigierten Erregungspotentialsignal verwendet werden. Die ermittelte Projektion der Raumkurve wird in Block 10 einer Formanalyse unterzogen. Die ermittelten Formanalysewerte als Maß der Form werden anschließend Block 5 zugeführt und von diesem mit Referenzwerten oder Referenzvektoren also Referenzmerkmalen verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs wird an den Block D, einem optionalen Diagnoseblock weitergeleitet oder ausgegeben. Der Diagnoseblock D gibt entweder das ermittelte Maß der Form als Wert aus oder gibt bereits eine Diagnose, beispielsweise auf eine strukturelle Herzerkrankung, vorzugsweise auf kardiale Amyloidose an. Subsequently, in block 9, the space curves of the measured electrical potential are projected into the main plane of the space curve or into a plane in space, which can be formed by at least two derivatives, for example. In principle, a space curve based on a corrected excitation potential signal can also be used in the projection. The determined projection of the space curve is subjected to a shape analysis in block 10 . The shape analysis values determined as a measure of the shape are then fed to block 5 and compared by it with reference values or reference vectors, ie reference features. The result of the comparison is forwarded to block D, an optional diagnostics block, or output. The diagnosis block D either outputs the determined measure of the shape as a value or already indicates a diagnosis, for example of a structural heart disease, preferably of cardiac amyloidosis.
Die Formanalyse kann anhand der Projektion der Raumkurve direkt erfolgen oder anhand einer genäherten Projektion, welche durch eine diskrete Fourier- Transformation der Projektion der Raumkurve in den Fourierraum und die Rücktransformation unter Verwendung beispielsweise lediglich der ersten drei Fourierdeskriptoren erhalten wird. Diese weisen, wie bereits ausgeführt, nur typische Grundformen auf, welche mit höherer Sicherheit in mindestens zwei zu diskriminierende Gruppen eingestuft werden können, vorzugsweise sind diese als nicht pathologisch beziehungsweise pathologisch definiert. Die Formanalyse der Projektionen der Raumkurve unter Verwendung von Fourierdeskriptoren kann ebenfalls im Block 10 erfolgen. The shape analysis can be done directly using the projection of the space curve or using an approximated projection obtained by a discrete Fourier transformation of the projection of the space curve into Fourier space and the inverse transformation using, for example, only the first three Fourier descriptors. As already explained, these only have typical basic forms, which can be classified with greater certainty into at least two groups to be discriminated; these are preferably defined as non-pathological or pathological. The shape analysis of the projections of the space curve using Fourier descriptors can also take place in block 10 .
Grundsätzlich lässt sich die Formanalyse auf unterschiedliche Weise durchführen. Beispielsweise kann, wie im Weiteren gezeigt wird, durch die Bestimmung der Kompaktheit der Projektion der Raumkurve, welche sich aus dem Verhältnis des Quadrats des Umfangs der Projektion der Raumkurve mit der von der Projektion der Raumkurve eingeschlossenen Fläche ergibt, eine Unterscheidung pathologischer und nicht pathologischer Raumkurven des elektrischen Erregungspotentialsignals erreicht werden und damit auf eine kardiale Amyloidose geschlossen werden. Dies gilt auch beispielweise für die Rundheit der Projektion der Raumkurve. In principle, the shape analysis can be carried out in different ways. For example, as will be shown below, by determining the compactness of the projection of the space curve, which results from the ratio of the square of the circumference of the projection of the space curve with the area enclosed by the projection of the space curve, a differentiation between pathological and non-pathological space curves of the electrical excitation potential signal can be achieved and a cardiac amyloidosis can thus be concluded. This also applies, for example, to the roundness of the projection of the space curve.
Schließlich können alle drei Ausführungsbeispiele der Fig. 10, 11 und 12, die hier alternativ dargestellt sind, kumulativ verwendet werden, um die Güte mindestens eines Auswertemaßes weiter zu verbessern, welches wiederrum den optionalen Diagnosevorschlag ebenfalls weiter verbessert. Diese Kombination ist in Fig. 13 dargestellt. Gleichzeitig ist in Fig. 13 auch ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung V gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung angedeutet, die jedes einzelne Verfahren nach dem ersten bis dritten Aspekt der Erfindung, aber auch eine beliebige Kombination derselben ausführen kann. Finally, all three exemplary embodiments of FIGS. 10, 11 and 12, which are shown here as alternatives, can be used cumulatively in order to further improve the quality of at least one evaluation measure, which in turn also further improves the optional diagnosis suggestion. This combination is shown in FIG. At the same time, FIG. 13 also shows an embodiment of the device V according to the fourth aspect of the invention, which can execute each individual method according to the first to third aspects of the invention, but also any combination thereof.
Durch die Kombination der QRS-Erregungskomplexe sowie der T-Wellen können auch die Winkel zwischen RDir und TDir in Block 11 als Maß der Ausrichtung zueinander ermittelt werden. In Block 5 wird dieses Ausrichtungsmaß mit Referenzwerten oder Referenzvektoren, also Referenzmerkmalen verglichen. Wiederum wird das Ergebnis des Vergleichs an den Block D, einem optionalen Diagnoseblock weitergeleitet oder ausgegeben. Der Diagnoseblock D gibt entweder das ermittelte Maß der Ausrichtung als Wert aus oder gibt bereits eine Diagnose, beispielsweise auf eine strukturelle Herzerkrankung, vorzugsweise auf kardiale Amyloidose an. By combining the QRS excitation complexes and the T waves, the angles between RDir and TDir can also be determined in block 11 as a measure of the alignment with one another. In block 5, this measure of alignment is compared with reference values or reference vectors, ie reference features. Again, the result of the comparison is forwarded or output to block D, an optional diagnostics block. The diagnosis block D either outputs the determined degree of alignment as a value or already indicates a diagnosis, for example of a structural heart disease, preferably of cardiac amyloidosis.
In Block 1 wird eine Signalaufbereitung wie für alle Ausführungsbeispiele, beispielsweise über eine Glättung und/oder eine Filterung der gemessenen elektrischen Potentiale der mindestens drei Ableitungen durchgeführt. Die optionale Klassifizierung der elektrischen Erregungspotentialsignale erfolgt in Block 3. In block 1, signal processing is carried out as for all exemplary embodiments, for example via smoothing and/or filtering of the measured electrical potentials of the at least three leads. The optional classification of the electrical excitation potential signals occurs in Block 3.
Die Aufgabe von Block 5 in Fig. 13 ist es, eine Kombination der Resultate der oben beschriebenen Blöcke 4, 8, 10 und 11 vorzunehmen. Die in den Blöcken 4, 8, 10 und 11 die delektierten Merkmale werden an Block 5 ausgegeben. Block 5 in Fig. 13 kann die Merkmale dann miteinander kombinieren und eine klare Trennung zwischen mindesten zwei Gruppen, vorzugsweise definiert durch nicht pathologische und pathologische Gruppen mit hoher Trefferwahrscheinlichkeit durchführen. Weiterhin kann eine Trennfunktion definiert werden, welche die Merkmalsvektoren in mindestens zwei Gruppen aufteilt, wovon mindestens eine als pathologisch und mindestens eine als nicht pathologisch definiert sein kann. Die Merkmale können in beliebigen Kombinationen verknüpft werden, um eine Gruppeninformation herzuleiten. Die Kombinationen umfassen die errechneten Werte oder auch Verhältnisse zwischen diesen errechneten Werten. Die Gruppeninformation kann an den optionalen Block D weitergeleitet werden. The purpose of block 5 in Fig. 13 is to perform a combination of the results of blocks 4, 8, 10 and 11 described above. Those in blocks 4, 8, 10 and 11 the detected features are output to block 5. Block 5 in FIG. 13 can then combine the features with one another and carry out a clear separation between at least two groups, preferably defined by non-pathological and pathological groups with a high hit probability. Furthermore, a separation function can be defined, which divides the feature vectors into at least two groups, of which at least one can be defined as pathological and at least one as non-pathological. The features can be linked in any combination to derive group information. The combinations include the calculated values or ratios between these calculated values. The group information can be forwarded to the optional block D.
Damit steht eine einfache Möglichkeit zur Verfügung, ein Screening auf strukturelle Herzerkrankungen, beispielsweise auf kardiale Amyloidose durchzuführen, um diese möglichst bereits im Frühstadium zu erkennen. This provides a simple way of screening for structural heart diseases, for example cardiac amyloidosis, in order to detect them as early as possible.

Claims

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Patentansprüche Verfahren zur Bestimmung von Erregungspotentialen des menschlichen Herzens unter Verwendung von mindestens 4 Elektroden, welche auf der Körperoberfläche eines Menschen angeordnet sind und aus welchen mindestens drei Ableitungen, vorzugsweise bipolare Ableitungen, des elektrischen Potentials der Erregung des menschlichen Herzens ermittelt werden und die Verbindungsgeraden zwischen den auf der Körperoberfläche angeordneten Elektroden, welche die mindestens drei Ableitungen bilden, einen dreidimensionalen Raum aufspannen, dadurch gekennzeichnet, dass Method for determining excitation potentials of the human heart using at least 4 electrodes, which are arranged on the body surface of a human and from which at least three derivatives, preferably bipolar derivatives, of the electrical potential of the excitation of the human heart are determined and the straight lines connecting the electrodes arranged on the body surface, which form the at least three leads, span a three-dimensional space, characterized in that
- zumindest das elektrische Potential der Ausbreitung und/oder Rückbildung der Kammererregung des Herzens in jeder Ableitung gemessen wird, - at least the electrical potential of the propagation and/or regression of the ventricular excitation of the heart is measured in each lead,
- die Messwerte der Ableitungen einer Signalaufbereitung (Block 1) zugeführt werden, um ein aufbereitetes Erregungspotentialsignal, vorzugsweise in jeder Ableitung, zu erhalten, - the measured values of the leads are fed to a signal processing unit (block 1) in order to obtain a processed excitation potential signal, preferably in each lead,
- in dem aufbereiteten Erregungspotentialsignal die QRS-Erregungskomplexe (Block 2) für die Ausbreitung der Kammererregung des Herzens in den mindestens drei Ableitungen detektiert werden, - the QRS excitation complexes (block 2) for the propagation of the ventricular excitation of the heart in the at least three leads are detected in the processed excitation potential signal,
- das aufbereitete Erregungspotentialsignal der Ableitungen um einen Offsetwert korrigiert wird, um ein korrigiertes Erregungspotentialsignal (Block 3) zu erhalten, - the processed excitation potential signal of the leads is corrected by an offset value in order to obtain a corrected excitation potential signal (block 3),
- wobei in dem korrigierten Erregungspotentialsignal der mindestens drei Ableitungen die Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals, vorzugsweise in Form eines elektrischen Potentialvektors RDir mit maximaler Länge während der Ausbreitung der Kammererregung des QRS- Erregungskomplexes des Herzens in dem aufgespannten Raum ermittelt wird (Block 4) und - ein Maß für die räumliche Ausrichtung des ermittelten korrigierten Erregungspotentialsignals der Kammererregung des QRS-Erregungspotentials, vorzugsweise des elektrischen Potentialvektors RDir (Block 4) bestimmt wird. - wherein in the corrected excitation potential signal of the at least three leads the main orientation of the corrected excitation potential signal, preferably in the form of an electric potential vector RDir with maximum length during the propagation of the ventricular excitation of the QRS excitation complex of the heart in the spanned space is determined (block 4) and - a measure for the spatial alignment of the determined corrected excitation potential signal of the ventricular excitation of the QRS excitation potential, preferably the electrical potential vector RDir (block 4) is determined.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass alternativ oder kumulativ zur Detektion des QRS-Erregungskomplexes in dem aufbereiteten Erregungspotentialsignal die T-Welle der Erregungsrückbildung der Herzkammern in den mindestens drei Ableitungen (Block 6) detektiert wird,2. The method according to claim 1, characterized in that alternatively or cumulatively to the detection of the QRS excitation complex in the processed excitation potential signal, the T-wave of the excitation recovery of the heart chambers is detected in the at least three leads (block 6),
- das aufbereitete Erregungspotentialsignal um einen Offsetwert korrigiert wird, um ein korrigiertes Erregungspotentialsignal (Block 8) zu erhalten, - the processed excitation potential signal is corrected by an offset value in order to obtain a corrected excitation potential signal (block 8),
-wobei in dem korrigierten Erregungspotentialsignal der Erregungsrückbildung des Herzens der mindestens drei Ableitungen die Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentials der Erregungsrückbildung der Herzkammern, vorzugsweise in Form eines elektrischen Potentialvektors TDir mit maximaler Länge in dem aufgespannten Raum während der Erregungsrückbildung der Herzkammern ermittelt wird (Block 8) und -wherein in the corrected excitation potential signal of the excitation recovery of the heart of the at least three leads, the main orientation of the corrected excitation potential of the excitation recovery of the heart chambers, preferably in the form of an electrical potential vector TDir with maximum length in the spanned space during the excitation recovery of the heart chambers is determined (block 8) and
- ein Maß für die Ausrichtung der Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentials der Erregungsrückbildung der T-Welle, vorzugsweise die Ausrichtung des elektrischen Potentialvektors TDir in dem durch die mindestens drei Ableitungen aufgespannten Raum bestimmt (Block 8) wird. - a measure for the alignment of the main alignment of the corrected excitation potential of the excitation recovery of the T-wave, preferably the alignment of the electric potential vector TDir in the space spanned by the at least three leads (block 8) is determined.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass als Maß für die Ausrichtung des elektrischen Potentialvektors RDir und/oder TDir mindestens ein Winkel des elektrischen Potentialvektors RDir oder TDir in dem aufgespannten Raum bestimmt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at least one angle of the electric potential vector RDir or TDir in the spanned space is determined as a measure for the orientation of the electric potential vector RDir and/or TDir.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurchgekennzeichnet, dass der ermittelte elektrische Potentialvektor RDir und/oder TDir im aufgespannten Raum in Kugelkoordinaten oder Zylinderkoordinaten bestimmt wird und die für die Ausrichtung des elektrischen Potentialvektors RDir und/oder TDir der Höhenwinkel 0 und/oder der Azimutwinkel cp in Kugelkoordinaten bestimmt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurchgekennzeichnet, dass ein Vergleich von mindestens einem Winkel mit einem Schwellwert und/oder ein Vergleich mit einem Referenzvektor von RDir und/oder TDir durchgeführt wird (Block 5). Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurchgekennzeichnet, dass mindestens ein Winkel zwischen den elektrischen Potentialvektoren RDir und TDir bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurchgekennzeichnet, dass in dem aufbereiteten Erregungspotentialsignal in mindestens einer Ableitung der Zeitpunkt des Beginns des QRS-Erregungskomplexes und/oder der T-Welle bestimmt wird und der gemessene elektrische Potentialwert in mindestens einer Ableitung zum Zeitpunkt des Beginns des QRS-Erregungskomplexes oder der T- Welle als Offsetwert für die Korrektur des Erregungspotentials in der jeweiligen Ableitung verwendet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurchgekennzeichnet, dass für eine Mehrzahl an Ausbreitungen und Rückbildungen der Kammererregung des Herzens in jeder Ableitung elektrische Potentiale gemessen werden und die Hauptausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals anhand von statistischen Messgrößen, vorzugsweise Mediane oder Mittelwerte, welche aus 28 der Mehrzahl der gemessenen Ausbreitungen und Rückbildungen der Kammererregung des Herzens ermittelt wurden, bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurchgekennzeichnet, dass für die elektrischen Potentialvektoren RDir und TDir Mittel- und/oder Medianwerte zur Bestimmung des Maßes für die räumliche Ausrichtung des korrigierten Erregungspotentialsignals verwendet werden. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass alternativ oder kumulativ zu den Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2 eine Raumkurve des elektrischen Potentials während der Ausbreitung und Rückbildung der Kammererregung des Herzens in dem durch die Ableitungen aufgespannten Raum ermittelt wird, die Raumkurve des elektrischen Potentials einer Formanalyse unterzogen wird, wobei zur Formanalyse eine Projektion der Raumkurve des elektrischen Potentials in die Hauptebene der Raumkurve oder in mindestens eine Ebene im Raum durchgeführt wird und die Projektion der Raumkurve in der jeweiligen Ebene einer Formanalyse unterzogen wird, wobei vorzugsweise ein Vergleich mit einer Referenzraumkurve durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 10, dadurchgekennzeichnet, dass die Formanalyse der Projektion der Raumkurve anhand einer mittels Fourierdeskriptoren generierten, vereinfachten Raumkurve durchgeführt wird, wobei die Projektion der Raumkurve des elektrischen Potentials durch den komplexen Wert c(m] in der ausgewählten Ebene dargestellt wird, so dass gilt: c(m) = x(m) + iy(m) , [1] wobei x(m], y(m] den m-ten Messwert des elektrischen Potentials in der 29 jeweiligen Projektion darstellen und für die Fourierdeskriptoren in der Ebene für N Messwerte gilt:
Figure imgf000030_0001
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurchgekennzeichnet, dass als Formanalyse in der jeweiligen Ebene die Rundheit der Projektion der Raumkurve bestimmt wird, wobei die Rundheit dem Verhältnis der größten Breite und größten Höhe der Projektion der Raumkurve entspricht. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurchgekennzeichnet, dass in der jeweiligen Ebene die Kompaktheit der Projektion der Raumkurve aus dem Verhältnis des Quadrats des Umfangs der Projektion der Raumkurve mit der von der Projektion der Raumkurve eingeschlossenen Fläche ergibt. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurchgekennzeichnet, dass alternativ oder kumulativ die Formanalyse unter Verwendung der ermittelten Fourierdeskriptoren erfolgt, indem ein Merkmalsvektor mit den ermittelten Fourierdeskriptoren als Komponenten gebildet wird und ein Vergleich mit mindestens einem Referenzmerkmalsvektor durchgeführt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Signalaufbereitung zumindest eine Glättung und/oder Filterung der gemessenen elektrischen Potentiale der mindestens drei Ableitungen umfasst. 30 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Signalaufbereitung (Block 1) eine Klassifizierung (Block 3, Block 7) der gemessenen elektrischen Potentiale der mindestens drei Ableitungen umfasst, so dass vom normalen Erregungskomplex abweichende Kammererregungen des Herzens, insbesondere ventrikuläre Extrasystolen, nicht zur weiteren Analyse des Erregungskomplexes berücksichtigt werden. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit
4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the determined electrical potential vector RDir and / or TDir in the spanned Space is determined in spherical coordinates or cylinder coordinates and the elevation angle 0 and/or the azimuth angle cp are determined in spherical coordinates for the alignment of the electric potential vector RDir and/or TDir. Method according to one of Claims 3 or 4, characterized in that a comparison of at least one angle with a threshold value and/or a comparison with a reference vector of RDir and/or TDir is carried out (block 5). Method according to one of Claims 3 to 5, characterized in that at least one angle between the electric potential vectors RDir and TDir is determined. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the processed excitation potential signal in at least one derivation of the time of the beginning of the QRS excitation complex and / or the T-wave is determined and the measured electrical potential value in at least one derivation at the time of the beginning of the QRS excitation complex or the T wave is used as an offset value for the correction of the excitation potential in the respective lead. Method according to one of Claims 1 to 7, characterized in that electrical potentials are measured in each lead for a plurality of propagations and regressions of the ventricular excitation of the heart and the main orientation of the corrected excitation potential signal is determined on the basis of statistical measurement variables, preferably medians or mean values, which 28 of the majority of the measured propagations and regressions of the ventricular excitation of the heart were determined. Method according to one of Claims 1 to 8, characterized in that mean and/or median values for the electric potential vectors RDir and TDir are used to determine the measure for the spatial alignment of the corrected excitation potential signal. Method according to claim 1 or 2, characterized in that alternatively or cumulatively to the methods according to claim 1 and/or 2, a space curve of the electrical potential is determined during the propagation and regression of the ventricular excitation of the heart in the space spanned by the leads, the space curve of the electrical potential is subjected to a shape analysis, with a projection of the space curve of the electrical potential in the main plane of the space curve or in at least one plane in space being carried out for the shape analysis and the projection of the space curve in the respective plane being subjected to a shape analysis, with preferably a comparison with a reference space curve is carried out. Method according to Claim 10, characterized in that the shape analysis of the projection of the space curve is carried out using a simplified space curve generated by means of Fourier descriptors, the projection of the space curve of the electric potential being represented by the complex value c(m] in the selected plane, such that the following applies: c(m) = x(m) + iy(m) , [1] where x(m], y(m] is the mth measured value of the electric potential in the 29 represent the respective projection and the following applies to the Fourier descriptors in the plane for N measured values:
Figure imgf000030_0001
Method according to Claim 10 or 11, characterized in that the roundness of the projection of the space curve is determined as the form analysis in the respective plane, the roundness corresponding to the ratio of the greatest width and greatest height of the projection of the space curve. Method according to one of Claims 10 to 12, characterized in that the compactness of the projection of the space curve in the respective plane results from the ratio of the square of the circumference of the projection of the space curve to the area enclosed by the projection of the space curve. Method according to one of Claims 10 to 13, characterized in that the shape analysis is carried out alternatively or cumulatively using the determined Fourier descriptors by forming a feature vector with the determined Fourier descriptors as components and comparing it with at least one reference feature vector. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the signal processing comprises at least smoothing and/or filtering of the measured electrical potentials of the at least three leads. 30 Method according to one of the preceding claims, characterized in that the signal processing (block 1) includes a classification (block 3, block 7) of the measured electrical potentials of the at least three derivatives, so that ventricular excitation of the heart which deviates from the normal excitation complex, in particular ventricular extrasystoles, not be considered for further analysis of the arousal complex. Device for carrying out a method according to one of Claims 1 to 16, with
- Mitteln zur Messung von elektrischen Potentialen von mindestens 4 auf der Körperoberfläche eines Menschen angeordneten Elektroden zur Bestimmung von mindestens drei Ableitungen, vorzugsweise von mindestens drei bipolaren Ableitungen, wobei die Verbindungsgeraden zwischen den auf der Körperoberfläche angeordneten Elektroden, welche die mindestens drei Ableitungen bilden, einen dreidimensionalen Raum aufspannen, - Means for measuring electrical potentials of at least 4 electrodes arranged on the body surface of a person for the determination of at least three leads, preferably at least three bipolar leads, wherein the straight lines connecting the electrodes arranged on the body surface, which form the at least three leads, one span three-dimensional space,
- Mitteln zur Signalaufbereitung der gemessenen elektrischen Potentiale der mindestens drei Ableitungen zur Erzeugung eines aufbereiteten Erregungspotentialsignals, vorzugsweise in jeder Ableitung, - Means for signal processing of the measured electrical potentials of the at least three leads to generate a processed excitation potential signal, preferably in each lead,
-Mitteln zur Korrektur des aufbereiteten Erregungspotentialsignals der Ableitungen um ein mit einem Offsetwert korrigiertes Erregungspotentialsignal zu erhalten, -means for correcting the processed excitation potential signal of the leads in order to obtain an excitation potential signal corrected with an offset value,
- Mitteln zur Bestimmung der Hauptausrichtung der korrigierten Erregungspotentialsignale, vorzugsweise durch Bestimmung eines elektrischen Potentialvektors RDir des QRS-Erregungskomplexes des Herzens mit maximaler Länge und/oder eines elektrischen Potentialvektors TDir der T-Welle der Erregungsrückbildung des Herzens mit maximaler Länge und/oder - means for determining the main orientation of the corrected excitation potential signals, preferably by determining an electric potential vector RDir of the QRS excitation complex of the heart of maximum length and/or an electric potential vector TDir of the T-wave of the heart's excitation recovery of maximum length and/or
- Mitteln zur Bestimmung der Raumkurve des elektrischen Potentials, vorzugsweise aus dem korrigierten Erregungspotentialsignal im durch die Elektroden aufgespannten Raum, - Means for determining the space curve of the electrical potential, preferably from the corrected excitation potential signal in the space spanned by the electrodes,
- Mitteln zur Bestimmung eines Maßes für die räumliche Ausrichtung der 31 korrigierten Erregungspotentialsignale, vorzugsweise ein Maß für die räumliche Ausrichtung des elektrischen Potentialvektors RDir und/oder des elektrischen Potentialvektors TDir und/oder - Means for determining a measure of the spatial orientation of the 31 corrected excitation potential signals, preferably a measure of the spatial orientation of the electrical potential vector RDir and/or the electrical potential vector TDir and/or
- Mitteln zur Formanalyse der Projektion der Raumkurve des elektrischen Potentials in eine Hauptebene oder in mindestens einer Ebene im Raum, wobei die Mittel zur Formanalyse vorzugsweise einen Vergleich mit einer Referenzraumkurve durchführen sowie mit Mitteln zur Ausgabe des ermittelten Maßes der Ausrichtung der elektrischen Potentialvektoren und/oder der Formanalyseergebnisse. - Means for analyzing the shape of the projection of the space curve of the electrical potential in a main plane or in at least one plane in space, the means for analyzing the shape preferably carrying out a comparison with a reference space curve and means for outputting the determined extent of the alignment of the electrical potential vectors and/or the shape analysis results.
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