DE3889242T2

DE3889242T2 - EKG-Vorrichtung.

Info

Publication number: DE3889242T2
Application number: DE3889242T
Authority: DE
Inventors: Mousa Noory Shay; Jyh-Yun Wang
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1987-02-26
Filing date: 1988-02-24
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2008-02-25
Also published as: JPS63226338A; US4832041A; EP0280529A2; EP0280529A3; DE3889242D1; EP0280529B1; JP2635079B2

Description

Fortschritte in der Herzschrittmacher-Technologie, wie die Entwicklung von Vorhof- und Zweikammer-Schrittmachersystemen und Neuerungen bei chirurgischen Techniken, haben die Verwendung von Herzschrittmachern bei der Behandlung von Herzpatienten erheblich erweitert. Herzschrittmacher werden heute nicht nur als eine lebensrettende Therapie für Patienten mit vollständigem Herzblock eingesetzt, sondern auch als ein wirksames Mittel zur Verhinderung oder Unterbrechung bestimmter wiederkehrender artrialer und ventrikulärer Tachykardien. Diese vermehrte Verwendung der künstlichen Herzschrittmacher sowohl für die vorübergehende Schritterzeugung als auch für die dauernde Implantation ergab einen erheblichen Zuwachs von Patienten mit Herzschrittmachern in Versorgungseinrichtungen für Herzpatienten. Es ist daher immer wichtiger geworden, daß Computeralgorithmen, welche eine EKG-Überwachung vorsehen, diese Patienten wirksam überwachen.
Unglücklicherweise haben jedoch die Komplexität von Herzschrittmachern und deren Wechselwirkung mit dem elektrischen Leitsystem des Herzens den Entwurf von Algorithmen zur Überwachung von EKG-Signalen für Patienten mit Herzschrittmachern sehr schwierig gemacht. Existierende Algorithmen sind entweder nicht dazu ausgelegt, viele Arten von Schrittmachermodi zu handhaben, oder sie haben Schwierigkeiten, ein Leistungsniveau zu erreichen, welches vergleichbar mit solchen ist, welche beim Überwachen von Patienten ohne Herzschrittmacher erreichbar sind.
Ein typischer Schrittimpuls besteht aus zwei Komponenten, einem Hauptimpuls und einem Nachpolarisierungsimpuls. Der Hauptimpuls, der zum Stimulieren des Herzens verwendet wird, ist durch seine schmale Breite, seinen scharfen Anstieg und Abfall und eine große Variation der Amplitude gekennzeichnet. Die tatsächliche Form des Impulses hängt von dem Aufbau des Ausgangskopplungskreises des Schrittmachers ab. Der Nachpolarisierungsimpuls, welcher manchmal als Schwanz bezeichnet wird, dient zum Abbauen der Ladung, welche sich zwischen dem Herzen und dem Schrittmacher aufbaut. Dies wird vorgesehen, um eine Zersetzung der Elektrodenspitze zu verhindern und um zu ermöglichen, daß der Schrittmacher die Herzaktivitäten abfühlt.
Eine der Schwierigkeiten beim Überwachen der EKG-Wellen eines Patienten mit einem Schrittmacher, welcher mit dessen Körper verbunden ist, ist, daß die Schrittimpulse zu jedem beliebigen Zeitpunkt auftreten können. Wenn sie zwischen QRS-Komplexen liegen, können sie von einem QRS-Detektor erfaßt werden, wobei eine zu hohe Herzfrequenz erfaßt wird. Wenn sie während eines QRS-Komplexes auftreten, können sie eine fehlerhafte Merkmalsmessung und Modellanpassung bewirken, welche in einem Fehler bei der QRS-Klassifikation resultieren können.
Bei einigen der Algorithmen ist die Hauptspitze eines Schrittimpulses abgeschnitten. Dadurch wird die Anwesenheit des Nachpolarisierungsimpulses ignoriert und ein Stufenschritt im QRS-Komplex erzeugt, der dessen Klassifizierung stören könnte. Ferner besteht eine Schwierigkeit darin, zu gewährleisten, daß der Impuls, welcher diese Modifikation des EKG-Signales bewirkt, ein Schrittimpuls ist und nicht Rauschen, welches als ein Hinweis auf die Signalqualität verwendet werden kann.
Eine andere Art, die Wirkung des Schrittimpulses zu vermindern, ist, das EKG-Signal durch eine Vorrichtung zur Erhöhung der Dämpfung mit der Frequenz hindurchzuschicken, um die Hochfrequenzbestandteile des Schrittimpulses mehr zu dämpfen als die Bestandteile aufgrund der Herztätigkeit, welche niedrigere Frequenzen haben; dies bringt jedoch eine Verzerrung mit sich, welche die Mustererkennung und Klassifizierung stört.
Erfindungsgemäß wird eine Angabe des Zeitpunktes vorgesehen, zu dem ein Schrittimpuls in einer EKG-Welle auftritt, und die Werte der Welle, welche innerhalb eines Fensters liegen, das den Schrittimpuls enthält, werden durch Ersatzwerte ersetzt, welche Interpolationen ausgewählter Werte der Welle sind. Bei der hier beschriebenen speziellen Ausführungsform der Erfindung sind die ausgewählten Werte die an der vorderen und der hinteren Kante des Fensters, wobei eine lineare Interpolation eingesetzt wird; es könnte jedoch auch eine nicht lineare Interpolation verwendet werden. In jedem Fall bilden die Ersatzwerte eine Linie, die sehr nahe bei den Werten liegt, welche die EKG-Welle angenommen hätte, wenn kein Schrittimpuls aufgetreten wäre, so daß es nur eine geringe oder keine Störung bei der Modellanpassung und QRS-Klassifikation gibt.
Ein zusätzlicher und wichtiger Aspekt der Erfindung ist das Vorsehen einer Vorrichtung zum Bestimmen des Anfangs eines Schwanzes, der vor dem Schrittimpuls auftritt, und einer Vorrichtung zum Positionieren des Fensters, so daß dieser Schwanz durch die interpolierten Ersatzwerte ersetzt werden kann.
Die vorliegende Erfindung kombiniert das Erfassen des Schrittimpulses mit dem Ersetzen der Wellenform. Da ihre Aufgabe das Entfernen des Schrittimpulses ist, umfaßt sie einen Mechanismus, der den Anfang des ersetzten Abschnittes der Welle auf einen Punkt setzen kann, der vor dem Punkt liegt, bei dem der Schrittimpuls ursprünglich erfaßt wurde.
Ein Artikel mit dem Titel "Pulsed-Transducer Meter Protection Circuit" in "Sourebook of Electronic Circuits" von J. Marcus, McGraw-Hill, 1968, Seite 507, lehrt nicht, die Anwesenheit eines Impulses zu erfassen, welcher beseitigt werden soll. Aus der kurzen Beschreibung erscheint es, als ob das System "weiß", wann der Impuls auftritt, weil das System den Impuls erzeugt. Dieser Artikel gibt keine Lehre über die Wichtigkeit, den Anfang des Impulses zu erfassen.
Die EP-A-0142161 weist eine Vorrichtung zum Erfassen der Anwesenheit eines Schrittimpulses auf. Anstatt den Impuls zu beseitigen, ist dieses Dokument jedoch darauf gerichtet sicherzustellen, daß ein Impuls anwesend ist. Es offenbart keinen Detektor für das Erfassen des Impulsanfangs.
Die EP-A-0280848 zeigt lediglich eine Interpolation und erwähnt nicht die oben erläuterten Nachteile.
Die Angabe des Zeitpunktes- zu dem ein Schrittimpuls auftritt, kann von einem Schrittimpuls-Detektor vorgesehen werden; in einem digitalen System ist es jedoch möglich, daß der Detektor die Anwesenheit eines Schrittimpulses selbst dann anzeigt, wenn er zu schmal ist, um in der EKG-Welle wahrgenommen zu werden. In diesem Fall wäre es unnötig, die interpolierten Werte für die tatsächlichen Werte einzusetzen. Ferner könnte es sein, daß Schrittimpuls-Detektoren anzeigen, daß ein Schrittimpuls anwesend ist, wenn er tatsächlich nicht da ist, und umgekehrt. Im ersten Fall würden interpolierte Werte unnötigerweise für die tatsächlichen Werte eingesetzt werden, und im anderen Fall würde der Schrittimpuls nicht beseitigt werden.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung wird die Steigung der EKG-Welle mit einer geschätzten Grenzsteigung oder Schwellwertsteigung verglichen, welche die größte Steigung ist, die allein von der Herztätigkeit in der EKG-Welle erzeugt werden kann. Wenn ein Vergleicher zeigt, daß die Steigung der EKG-Welle größer ist als die Grenzsteigung, wird ein Signal erzeugt, welches anzeigt, daß ein Schrittimpuls anwesend sein könnte. Da sich eine solche Situation auch aufgrund anderer Faktoren, wie Rauschen oder Kunstprodukte, ergeben könnte, wird ferner ein Schrittimpuls-Detektor verwendet. Und die Angabe, daß ein Schrittimpuls anwesend ist, wird nicht ausgegeben, außer wenn das Signal vom Vergleicher und eine Angabe vom Detektor, daß er einen Schrittimpuls erfaßt hat, innerhalb eines gegebenen Zeitfensters auftreten. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Anzeige der Anwesenheit eines Schrittimpulses. Hinsichtlich der Tatsache, daß sich die Steigung der EKG-Welle mit ihrer Amplitude verändert, ist es wichtig, daß sich die Grenzsteigung auf gleiche Weise verändert. Eine solche Grenzsteigung kann von jedem identifizierbaren Teil der Welle mit bekannter Steigung im Verhältnis zu der sich aus der Herztätigkeit ergebenden Steigungen abgeleitet werden. Obwohl die Schrittimpulse selbst verwendet werden könnten, wird die Grenzsteigung vorzugsweise vom QRS-Komplex abgeleitet.
Die Erfindung umfaßt auch die mit ihr zusammenhängenden Verfahren.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 und 2A jeweils eine EKG-Welle, welche ein Schrittimpuls- Kunstprodukt enthält, das während eines QRS-Komplexes auftritt, und dieselbe EKG-Welle, wobei die Werte erfindungsgemäß ersetzt sind,
Fig. 3 und 3A jeweils eine EKG-Welle, die einen Schrittimpuls enthält, der außerhalb eines QRS-Komplexes auftritt, und dieselbe EKG-Welle, wobei die Werte erfindungsgemäß ersetzt sind,
Fig. 4 ein Flußdiagramm, welches den Betrieb der Vorrichtung zum Verifizieren der Anwesenheit eines Schrittimpulses darstellt,
Fig. 5 ein Flußdiagramm, welches den Betrieb der Vorrichtung zum Bestimmen des Anfangs eines Schrittimpulses darstellt, und
Fig. 6 ein Flußdiagramm, welches den Betrieb der Schrittimpuls-Beseitigungsvorrichtung zum Ersetzen der tatsächlichen Werte eines Abschnittes einer EKG-Welle mit interpolierten Werten darstellt.
Obwohl das Blockdiagramm von Fig. 1 eine digitale Vorrichtung zum Durchführen der von der Erfindung er forderten Funktionen unter der Steuerung eines Mikroprozessors 1 zeigt, könnten diese auch von analogen Schaltkreisen ausgeführt werden.
In Fig. 1 wird eine EKG-Welle an einen Eingangsanschluß Ti angelegt. Ein Bandpaßfilter 2, ein A/D-Umsetzer 4 und ein Schieberegister 6 sind in der genannten Reihenfolge zwischen Ti und einem Ausgangsanschluß To in Reihe geschaltet, bei dem die EKG-Welle, aus der die Schrittimpulse beseitigt wurden, auftritt. Die untere Frequenz wird bei einem ausreichend hohen Wert abgeschnitten, um ein Abwandern der Grundlinie zu verhindern, und die obere Frequenz wird bei einem ausreichend hohen Wert abgeschnitten, so daß die steigende Flanke eines Schrittimpulses zum Umsetzer 4 durchkommen kann. Obwohl andere Frequenzen eingesetzt werden könnten, haben sich eine untere Eckfrequenz von 0,5 Hz und eine obere Eckfrequenz von 125 Hz als günstige Arbeitsparameter ergeben, wenn die Abtastrate des Umsetzers 4 500 Abtastwerte pro Sekunde beträgt. Mit dieser oberen Eckfrequenz und dieser Abtastrate erhält man sowohl einige Abtastwerte eines Schwanzes eines Schrittimpulses als auch einige Abtastwerte der steigenden Flanke eines Schrittimpulses. Die Wichtigkeit dieser Tatsache wird weiter unten ersichtlich werden.
Ein EKG-Wellensteigungs-Indikator 8, welcher mit dem Schieberegister 6 verbunden ist, sieht Werte vor, welche die Differenz der Amplitude aufeinander folgender Abtastwerte wiedergeben. Obwohl diese Werte nicht die Steigung der EKG-Welle sind, sind sie zu dieser proportional. Das Bandpaßfilter 2, der A/D-Umsetzer 4 und der EKG-Steigungs-Indikator 8 bilden also eine Vorrichtung zum Vorsehen von Werten, welche die Steigung der EKG-Welle angeben. Diese Werte verändern sich mit der Amplitude der EKG-Welle, und sie werden an den nicht invertierenden Eingang eines Vergleichers 10 angelegt.
Es ist eine Vorrichtung vorgesehen, um einen Wert abzuleiten, welcher einen Schätzwert der maximalen Differenz zwischen den Amplituden aufeinanderfolgender Abtastwerte wiedergibt, welche alleine von der Herztätigkeit erzeugt werden würden. Auf diesen Schätzwert wird als auf einen Grenzwert oder Schwellwert Bezug genommen. In dieser Ausführungsform der Erfindung umfaßt diese Vorrichtung einen QRS-Detektor 12 bekannter Bauart, der ein Signal vorsieht, welches die Amplitude der R-Welle eines QRS-Komplexes anzeigt, der am Ausgangsanschluß To auftritt, und eine steigungsschwellwert-Schätzvorrichtung 14. Das von dem QRS-Detektor 12 vorgesehene Signal wird sich selbstverständlich mit der Amplitude der EKG-Welle ändern. Die Schätzvorrichtung 14 kann auf verschiedene Weise arbeiten, es hat sich jedoch herausgestellt, daß ein Betrieb gemäß den folgenden Ausdrücken gut funktioniert.
Schwellwert = Minimum (200, [Maximum (582, RBAR/2]/16)
wobei RBAR = die mittlere QRS-Amplitude
und RBAR = RBAR + (R - RBAR)/8
wobei RBAR = 400 als ein Anfangswert und
R = das Ausgangssignal des QRS-Detektors 14.
Der Maximalwert für den Schwellwert wird also willkürlich auf 200 festgesetzt, der Minimalwert für den Schwellwert wird willkürlich bei 36, 38 festgesetzt. Die Werte des Schwellwertes können zwischen diesen Grenzen variieren.
Der Schwellwert am Ausgang der Steigungsschwellwert-Schätzvorrichtung 14 wird an den invertierenden Eingang des Vergleichers 10 angelegt. Wenn der Wert am Ausgang des EKG-Wellensteigungs-Indikators 8 größer ist als der Schwellwert, muß der Abtastwert, welcher dies bewirkt, von etwas anderem als dem Herzen erzeugt worden sein, und er kann möglicherweise die Anfangskante eines Schrittimpulses sein. In diesem Fall geht der Ausgang des Vergleichers 10 auf einen hohen Logikpegel.
Um eine weitere Überprüfung durchzuführen, ob diese Verschiebung des Logikpegels auf einem Schrittimpuls beruht, ist ein Schrittimpulsdetektor 16 mit dem Eingangsanschluß Ti verbunden. Sein Ausgang geht hoch, wenn er einen Schrittimpuls erfaßt, und er ist über einen A/D-Umsetzer 18 und ein Schieberegister 20 mit einer Schrittimpuls-Prüfvorrichtung 22 verbunden. Die Prüfvorrichtung 22 arbeitet wie vom Flußdiagramm von Fig. 4 gezeigt, und sie sieht ein Ausgangssignal mit hohem Zustand vor, wenn die vom Schrittimpuls-Detektor 16 vorgesehene Anzeige und die Verschiebung zu einem Ausgangssignal mit hohem Zustand vom Vergleicher 10 innerhalb eines ersten Zeitfensters auftreten, das eine vorgegebene Anzahl von Abtastwerten umfaßt. Wenn dem so ist, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, daß die Verschiebung von der ansteigenden Flanke eines Schrittimpulses bewirkt wurde, erheblich. Ein Fenster ist aufgrund der Differenz zwischen der Zeit, welche die steigende Flanke eines Schrittimpulses bei Ti benötigt, um zu bewirken, daß der Ausgang des Vergleichers 10 seinen Zustand ändert, und der Zeit, welche der Ausgang des Schrittimpuls-Detektors 16 braucht, um seinen Zustand zu ändern, erforderlich.
Ein Schrittimpulsanfang-Detektor 24, welcher wie in dem Flußdiagramm von Fig. 5 gezeigt arbeitet, ist mit der Schrittimpuls-Prüfvorrichtung 22 und dem Schieberegister 6 verbunden. Wenn ein Abtastwert auftritt, welcher bewirkt, daß der Vergleicher 10 und die Prüfvorrichtung 22 hohe Zustände ausgeben, beginnt der Anfang-Detektor 24 die Amplitudendifferenzen zwischen allen von einer gegebenen Anzahl von aufeinander folgenden Paaren vorhergehender Abtastwerte, welche in dem Schieberegister 6 gespeichert sind, abzuleiten, bis eine Differenz gefunden wird, die mindestens ein Viertel der Differenz für den Abtastwert ist, welcher den Vergleicher 10 angesteuert hat, und die das entgegengesetzte Vorzeichen hat. Der Zeitpunkt des früheren Abtastwertes dieses Paares ist dann die Anfangszeit. Für den Fall, daß keine solche Differenz gefunden wird, wird die Anfangszeit auf den Zeitpunkt des Abtastwertes festgesetzt, welcher bewirkt hat, daß der Vergleicher 10 seinen Zustand ändert.
Eine Impulsbeseitigungsvorrichtung 26, welche gesteuert von dem Mikroprozessor 1 arbeitet, wie in dem Flußdiagramm von Fig. 6 gezeigt, um Abtastwerte mit interpolierten Werten in einem Abschnitt einer EKG-Welle zu ersetzen, welche einen Schrittimpuls enthält, ist zwischen dem Schrittimpulsanfang- Detektor 24 und dem Schieberegister 6 angeschlossen. Bei dieser speziellen Ausführungsform erstrecken sich die ersetzten Abtastwerte von dem fünften Abtastwert vor dem zur Anfangszeit auftretenden Abtastwert bis zum elften Abtastwert nach diesem. Die Werte der ersetzten Abtastwerte sind lineare Interpolationen des genannten fünften und des elften Abtastwertes. Dies wird durch die folgende Tabelle veranschaulicht.
Es sei
Delta = {X(k+11) - X(k-5)}/16
Y(k-5) = X(k-5)
Y(k-4) = X(k-5) + delta
Y(k-3) = Y(k-4) + delta
Y(k-2) = Y(k-3) + delta
Y(k-1) = Y(k-2) + delta
Y(k) = Y(k-1) + delta
Y(k+1) = Y(k) + delta
Y(k+2) = Y(k+1) + delta
Y(k+3) = Y(k+2) + delta
Y(k+4) = Y(k+3) + delta
Y(k+5) = Y(k+4) + delta
Y(k+6) = Y(k+5) + delta
Y(k+7) = Y(k+6) + delta
Y(k+8) = Y(k+7) + delta
Y(k+9) = Y(k+9) + delta
Y(k+10)= Y(k+9) + delta
Y(k+11)= Y(k+10) + delta
Y(k+12)= X(k+12)
wobei X(n) der n-te Abtastwert der EKG-Daten ist
und Y(n) der n-te Abtastwert der interpolierten EKG-Daten ist und
k die Stelle eines Schrittimpulsanfangs ist.
Die Werte von Y bei k-5 und k+11 sind die Werte der EKG-Welle, die Werte von Y bei Zwischenpunkten sind jedoch interpolierte Werte der Werte der EKG-Welle bei k-5 und k+11. Als Basis für die Interpolation könnten auch andere Werte verwenden werden, und es könnte ferner anstelle der linearen Interpolation auch eine nicht lineare Interpolation eingesetzt werden. Andere Verfahren als die gezeigte rekursive Berechnung könnten verwendet werden, um die interpolierten Werte abzuleiten, welche für die Werte der EKG-Welle einzusetzen sind.
Fig. 2 zeigt eine EKG-Welle, welche an den Eingangsanschluß Ti angelegt wird, die einen Schrittimpuls P aufweist, der während eines QRS-Komplexes auftritt, und Fig. 2A zeigt die Welle von Fig. 2, so wie sie beim Ausgangsanschluß To erscheint. Die Linien 26 und 26' geben an, wann der Ausgang des Schrittimpulsdetektors 16 auf einen hohen Logikpegel geht, um die Anwesenheit eines Schrittimpulses anzuzeigen. Da die vom Anfang- Detektor 24 vorgesehene Anfangszeit vor der steilen Flanke des Schrittimpulses P auftritt, beginnt die durch die gerade Linie 28 in Fig. 2A angedeutete lineare Interpolation früh genug, um den in Fig. 2 gezeigten positiven Schwanz 30 zu beseitigen.
Fig. 3 zeigt einen Schrittimpuls P mit einem negativen Schwanz t, welcher mit einiger Entfernung zu einem QRS-Komplex Q angesiedelt ist. Der Vergleicher 10 würde seinen Zustand vermutlich beim Abtastwert s von Fig. 3 ändern, und der Schrittimpulsdetektor 16 zeigt bei 32 an, daß ein Schrittimpuls erfaßt worden ist. Es sei bemerkt, daß dies bei der Anfangsflanke von P auftritt. Da sich s und 32 innerhalb eines ersten Fensters befinden, welches zwischen W1 und W1' liegt und 16 Abtastwerte auf beiden Seiten von s umfaßt, sieht die Schrittimpuls-Prüfvorrichtung 22 einen hohen Zustand für den Schrittimpulsanfang-Detektor 24 zum Zeitpunkt des Abtastwertes s vor.
Der Anfang-Detektor 24 untersucht bis zu fünf Abtastwerte vor s, um festzustellen, ob ihre Amplitudendifferenzen zwischen aufeinander folgenden Abtastwerten unterschiedliche Vorzeichen haben, in diesem Fall negativ, und mindestens gleich einem Viertel der Amplitudendifferenz zwischen dem Abtastwert s und dem vorhergehenden Abtastwert sind. Dies wird bei dem vorvorhergehenden Abtastwert s' der Fall sein. Es sei in Erinnerung gerufen, daß diese Differenzen proportional zu Steigungen sind.
Die Schrittimpuls-Beseitigungsvorrichtung 26 setzt dann interpolierte Werte für die Abtastwerte der EKG-Welle in dem Schieberegister 6 ein, welche in einem zweiten Fenster aufgetreten sind, das bei W2 beginnt, d. h. vier Abtastwerte vor dem Anfangsabtastwert s', und bei W2' endet, d. h. elf Abtastwerte nach diesem. In diesem Fall liegen die entgegengesetzten Enden W2 und W2' des zweiten Fensters bei Punkten mit gleicher Amplitude in der EKG-Welle, so daß die interpolierten Werte eine horizontale Linie I bilden, wie in Fig. 3A gezeigt.
Das Flußdiagramm von Fig. 4 zeigt den Betrieb der Schrittimpuls-Prüfvorrichtung 22 von Fig. 1. Wenn ein Entscheidungsblock D1 anzeigt, daß der Ausgang des Vergleichers 10 falsch ist, ist die EKG-Welle, wie durch die Amplitudendifferenzen aufeinanderfolgender Abtastwerte angegeben, welche von dem EKG-Steigungsdetektor 8 vorgesehen werden, geringer als der von der Schwellwertschätzvorrichtung 14 vorgesehene Schwellwert, der den Schätzwert für die größte Differenz zwischen Amplituden aufeinanderfolgender Abtastwerte wiedergibt, welche von der Herztätigkeit allein erzeugt werden könnte. Wenn der Ausgang des Vergleichers falsch ist, sieht ein Block 33 einen niedrigen Logikzustand an einem Ausgang E1 vor.
Wenn andererseits der Ausgang des Vergleichers 10 wahr ist, könnte möglicherweise ein Schrittimpuls vorliegen, und der Ausgang von D1 ist wahr. Wie in einem Block 34 gezeigt, setzt der Mikroprozessor 1 die Zeit T gleich der Differenz zwischen der Zeit oder Position des Abtastwertes in dem Schieberegister 6, welcher bewirkt hat, daß der Vergleicher 10 einen wahren Ausgang aufweist, und der Zeit der früheren Flanke oder des Beginns eines ersten Fensters W1. Bei dieser Ausführungsform liegt der Beginn 16 Abtastwerte vor T. Zusätzlich wird ein Zähler auf die Breite des ersten Fensters eingestellt, welches in diesem besonderen Ausführungsbeispiel 32 Abtastwerte umfaßt.
Ein Entscheidungsblock D2 gibt an, ob der Zähler (CTR) einen Zählwert größer als 0 aufweist. Wenn dem so ist, wird in einem Entscheidungsblock D3 geprüft, ob der Schrittimpulsdetektor 16 einen Schrittimpuls erfaßt hat. Wenn er dies hat, wird am Ausgang El von einem Block 36 ein hoher Zustand vorgesehen, wenn er dies jedoch nicht hat, erhöht ein Block 38 die Zeit um Eins, dekrementiert den Zähler um Eins, und die Prozedur geht zurück zu D2. Wenn der Zähler 0 erreicht, bewirkt D2, daß ein Block 33 einen niedrigen Zustand bei E1 erzeugt. Wenn kein Schrittimpuls erfaßt worden ist, wenn der Zähler 0 erreicht, bedeutet dies, daß der Abtastwert, welcher bewirkt hat, daß der Vergleicher 10 seinen Zustand ändert, nicht von einem Schrittimpuls verursacht wurde. In diesem Fall bleibt der Ausgang der Prüfvorrichtung 22 niedrig.
Die Prozedur für den Anfangszeitdetektor 24 ist in Fig. 5 gezeigt. Wenn von der Schrittimpuls-Prüfvorrichtung 22 kein Schrittimpuls bestätigt wurde, bewirkt D4, daß ein Block 40 einen Falsch-Wert an einem Ausgang E2 vorsieht, wenn jedoch ein Schrittimpuls bestätigt worden ist, setzt ein Block 42 die Anfangszeit für die Prozedur auf die Zeit des Abtastwertes, welches den Vergleicher 10 angesteuert hat, und er setzt einen Zähler auf die Anzahl von Abtastwerten für die rückwärts gerichtete Suche. Bei dieser Ausführungsform ist die letztere Zahl fünf.
In einem Entscheidungsblock D5 wird überprüft, ob der Zähler bei einer Zahl größer als 0 ist. Wenn dem so ist, sieht D5 ein wahres oder hohes Ausgangssignal vor, und ein Block 44 holt den momentanen Abtastwert zur Zeit T vom Schieberegister 6 ab. Der Block 44 holt auch den vorherigen Abtastwert zur Zeit T-1 ab und subtrahiert den Ersteren von dem Letzteren.
Ein Entscheidungsblock D6 vergleicht dann die so abgeleitete Differenz mit dem Ausgang des Steigungsindikators 8 für den Abtastwert zu der Zeit, zu der der Vergleicher 10 wahr wird. Wenn die Differenz einen größeren Absolutwert als ein Bruchteil F des Absolutwertes der Steigung zu der Zeit, zu der der Ausgang des Vergleichers 10 hoch ging, hat, und wenn sie ein Vorzeichen aufweist, welches zum Vorzeichen des Ausgangssignales des Steigungsindikators 8 für den Abtastwert, bei dem der Ausgang des Vergleichers 10 hoch gegangen ist, entgegengesetzt ist, setzt ein Block 46 die an E2 übergebene Anfangszeit gleich der Zeit des Abtastwertes, welcher bewirkt hat, daß diese Bedingungen erfüllt sind. Wenn jedoch eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist, dekrementiert ein Block 48 den Zähler um Eins, und er dekrementiert ferner die Zeit um Eins. Bei dieser Ausführungsform ist F = 1/4. Wenn kein Abtastwert gefunden wird, welcher beide Bedingungen erfüllt, wenn der Zähler gleich 0 ist, gibt D5 einen Falsch-Zustand aus, der bewirkt, daß ein Block 50 die Anfangszeit auf die Zeit des Abtastwertes festsetzt, der die Änderung des Zustandes des Vergleichers bewirkt hat.
Mit Bezug auf Fig. 6 wird nun der Betrieb der Schrittimpuls- Beseitigungsvorrichtung 26 von Fig. 1 erläutert. Ein Block 52 holt vom Schieberegister 6 einen Abtastwert bei der Anfangszeit - C1 und einen Abtastwert bei der Anfangszeit + C2 ab. Das zweite Fenster, in welchem die Schrittimpuls-Beseitigung stattfinden soll, liegt zwischen der Anfangszeit - C1 und der Anfangszeit + C2. Ein Block 54 berechnet den Wert von Delta wie in diesem Block angegeben.
Ein Block 56 identifiziert die Zeit des ersten Abtastwertes in dem Fenster W2-W2', die um Delta erhöht werden soll. Dieser Abtastwert liegt bei T = Anfangszeit - C1 + 1. Er setzt dann den Zähler auf C1 + C2.
Ein Entscheidungsblock D8 überprüft, ob der Zähler > 0 ist. Wenn der Zähler > 0 ist, holt ein Block 58 vom Schieberegister 6 einen Abtastwert zur Zeit T-1 und addiert zu diesem den Wert von Delta und setzt ihn für den Abtastwert zur Zeit T im Schieberegister 6 ein. Ein Block 60 addiert dann Eins zur Zeit und dekrementiert den Zähler um Eins. Wenn der Zähler 0 erreicht, werden die ursprünglichen Abtastwerte in der obigen Tabelle verwendet.
Obwohl die besten Ergebnisse mit einer Schrittimpuls-Beseitigungsvorrichtung erzielt werden, welche alle der gezeigten Funktionen durchführt, können verschiedene Funktionen weggelassen werden, wenn weniger gute Ergebnisse akzeptabel sind. Wenn beispielsweise entweder der Vergleicher 10 oder der Schrittimpulsdetektor alleine als Vorrichtung zum Vorsehen einer Anzeige der Position, bei der ein Schrittimpuls aufgetreten ist, eingesetzt würden, könnte die Schrittimpuls-Prüfvorrichtung 22 weggelassen werden, so daß der Schrittimpulsanfang-Detektor 24 lediglich eine Einrichtung zum Verbinden der Anzeige mit der Schrittimpuls-Beseitigungsvorrichtung 26 wäre. Wenn man ferner nicht den den Schrittimpuls begleitenden Schwanz beseitigen wollte, könnte der Schrittimpulsanfang-Detektor 24 aus der Verbindung beseitigt werden.

Claims

1. Einrichtung zum Beseitigen eines Schrittimpulses aus einer EKG-Welle, mit

einer ersten Vorrichtung (8, 10) zum Erfassen der Anwesenheit eines Schrittimpulses in der EKG-Welle und Vorsehen einer Angabe des Zeitpunktes, zu dem der erfaßte Schrittimpuls auftritt,

einem Beginn-Detektor (24), der auf diese Angabe anspricht, um einen Schrittimpuls-Beginn vor dieser Angabe zu suchen, und

einer zweiten Vorrichtung (26), die auf den Beginn-Detektor anspricht, um die ursprünglichen Werte der Welle, die innerhalb eines Fensters auftreten, welches den Zeitpunkt der Angabe umfaßt, durch Werte ersetzt, die Interpolationen der ursprünglichen Werte der EKG-Welle sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Ersatzwerte lineare Interpolationen der ursprünglichen Werte der EKG-Welle an den Enden des Zeitfensters sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Beginn- Detektor (24) das Verhältnis zwischen einer ersten Steigung der EKG-Welle bei Punkten, die vor dem Zeitpunkt der Angabe auftreten, und einer zweiten Steigung der Welle zu diesem Zeitpunkt ermittelt, und bei der die zweite Vorrichtung (26) auf dieses Verhältnis anspricht, um die frühere Kante des Fensters bei einem Zeitpunkt anzuordnen, zu dem ein gegebenes Verhältnis auftrat.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, bei der das gegebene Verhältnis derart ist, daß die Steigungen entgegengesetzte Vorzeichen haben und daß die erste Steigung ein gegebener Bruchteil der zweiten Steigung ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Vorrichtung zum Vorsehen einer Angabe des Zeitpunktes, zu dem ein Schrittimpuls auftritt, eine Ableitungsvorrichtung (8) zum Ableiten eines Wertes, der die Steigung der EKG-Welle angibt, eine weitere Vorrichtung (12, 14), die von der Welle einen Schätzwert eines Schwellwertes ableitet, der die größte Steigung angibt, die durch die Tätigkeit des Herzens eines Patienten in der EKG-Welle erzeugt werden kann, und eine Vergleichsvorrichtung (10) aufweist, die auf diese Werte anspricht, um eine Angabe des Zeitpunktes vorzusehen, zu dem ein Schrittimpuls auftritt, wenn der die Steigung der EKG-Welle angebende Wert größer ist als der Schwellwert.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, mit weiterhin einem Schrittimpulsdetektor (16) zum Vorsehen einer Angabe, wann er die Anwesenheit eines Schrittimpulses erfaßt, und einer Schrittimpuls-Nachprüfungsvorrichtung (22), die mit der Vergleichsvorrichtung und dem Schrittimpulsdetektor verbunden ist, um eine Angabe des Zeitpunktes vorzusehen, zu dem ein Schrittimpuls auftritt, wenn diese Angaben innerhalb eines gegebenen Zeitfensters auftreten.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der die weitere Vorrichtung (12, 14) zum Ableiten des Schwellwertes einen QRS-Detektor (12) aufweist, der die Amplitude der R-Wellen des QRS-Komplexes vorsieht, und eine Vorrichtung zum Ableiten eines Mittelwertes dieser Amplituden aufweist.

8. Verfahren zum Beseitigen eines Schrittimpulses aus einer EKG-Welle mit den Verfahrensschritten: Ableiten einer Angabe über den Punkt in der Welle, bei dem ein Schrittimpuls auftritt (22), Suchen eines Impuls-Beginns vor dem angegebenen Punkt (24) und Ersetzen (26) der ursprünglichen Werte der EKG-Welle in einem Abschnitt der EKG-Welle, der den angegebenen Punkt und irgendeinen erfaßten Impulsbeginn umfaßt, durch Werte, die Interpolationen der ursprünglichen Werte der Welle an den Enden dieses Abschnitts der EKG-Welle sind.