DE19902253B4

DE19902253B4 - Verfahren und System zur Charakterisierung der Qualität von Herzfunktionsanzeigesignalen

Info

Publication number: DE19902253B4
Application number: DE19902253A
Authority: DE
Inventors: Jyh-yun J. Newton Wang
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: GB9906610D0; GB2335747B; DE19902253A1; JP4768095B2; GB2335747A; JPH11313806A; US5967994A

Abstract

Verfahren zum Charakterisieren der Qualität eines oder mehrerer Signale, die eine Herzfunktion anzeigen, wobei das eine oder die mehreren Signale, die die Herzfunktion anzeigen, aus elektrokardiographischen Messungen abgeleitet werden und eine Mehrzahl von Zyklen aufweisen, mit folgenden Schritten:
Aufzeichnen des einen oder der mehreren Signale (600), die die Herzfunktion anzeigen;
Erzeugen eines Rauschmaßes für das eine oder die mehreren aufgezeichneten Signale, wobei das Rauschmaß ein Maß für das Rauschen ist, das aufgrund von physiologischen und nicht-physiologischen Quellen in dem einen oder den mehreren aufgezeichneten Signalen enthalten ist, durch Untersuchen der Zyklen des einen oder der mehreren aufgezeichneten Signale mittels folgender Schritte:
Berechnen der Fehlübereinstimmung (704, 706) zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen und
ansprechend auf den Schritt des Berechnens, Erzeugen (712, 716) des Rauschmaßes basierend auf der Fehlübereinstimmung zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen;
Bestimmen (718) der...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und System zum Liefern von sowohl einer quantitativen als auch einer qualitativen Beurteilung von einer oder mehreren Wellenformdarstellungen der Herzfunktion. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und ein System zum Liefern von sowohl einer quantitativen als auch einer qualitativen Beurteilung von einer oder mehreren Wellenformdarstellungen der Herzfunktion, wie z. B. dieselben, die in einer oder mehreren Ableitungen eines Elektrokardiographen erscheinen.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und ein System zum Liefern einer qualitativen Beurteilung von einer oder mehreren Wellenformdarstellungen der Herzfunktion dar, wie z. B. die Wellenformdarstellungen, die in einer oder mehrerer Ableitungen eines Elektrokardiographen erscheinen. Die vorliegende Erfindung liefert eine derartige qualitative Beurteilung von einer oder mehreren ausgewählten Wellenformdarstellungen der Herzfunktion durch (1) quantitatives Beurteilen von Unterschieden in aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen, die Wellenformdarstellungen der Herzfunktion bilden, die in einer oder mehreren Ableitungen des Elektrokardiographen erscheinen, über die Verwendung einer neu erfundenen Technik; (2) Sammeln der quantitativen Beurteilungen der Unterschiede von aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen, die Wellenformdarstellungen der Herzfunktion bilden, die in einer oder mehreren Ableitungen des Elektrokardiographen erscheinen; und (3) danach Verwenden der gesammelten quantitativen Beurteilungen, um die Qualität von einer oder mehreren Ableitungen des Elektrokardiographen zu beurteilen.

Ein darstellendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung verwendet bestimmte spezifische elektrische Signale, die aus einer Vorrichtung zum Überwachen der Herzfunktion abgeleitet werden, die als Elektrokardiograph bekannt ist. Um zu verstehen, wie diese bestimmten spezifischen elektrischen Signale verwendet werden, ist es hilfreich, ein Grundverständnis des Elektrokardiographen zu besitzen, und darüber zu besitzen, auf was sich die bestimmten spezifischen elektrischen Signale beziehen. Dementsprechend stellt die folgende Erörterung als eine Hilfe zum Verstehen des Elektrokardiographen eine kurze Beschreibung von (1) der elektrochemischen und mechanischen Funktion des Herzens, (2) wie die elektrochemische Funktion des Herzens in elektrische Energie umgewandelt wird, die dann durch den Elektrokardiographen verwendet wird, um die mechanische Funktion des Herzens darzustellen, und (3) wie die bestimmten spezifischen elektrischen Signale (oder "Ableitungen" oder "Kanäle") aus dem Elektrokardiographen abgeleitet werden, dar.

Die mechanischen Ereignisse des Herzens werden durch die elektromagnetische Aktivität des Herzens (d. h. die Ausbreitung des Wirkpotentials) vorangegangen oder eingeleitet. Es gibt eine Vorrichtung, die die elektrochemische Aktivität des Herzens in eine für das menschliche Auge sichtbare Form umwandelt: der Elektrokardiograph, der eine visuelle Darstellung der elektrochemischen Aktivität des Herzens erzeugt. Die visuelle Darstellung ist als das Elektrokardiogramm (EKG) bekannt.

Während eines EKG sind Elektroden an der Körperoberfläche befestigt. Die Elektroden sind speziell behandelt, um es zu ermöglichen, daß Ladungsträger innerhalb der Elektroden (Elektronen) mit den Ladungsträgern innerhalb des Körpers (Ionen) über einen elektrochemischen Austausch kommunizieren. Das Befestigen der Elektroden an der Körperoberfläche ermöglicht es, daß Spannungsänderungen innerhalb des Körpers nach der adäquaten Verstärkung des Signals aufgezeichnet werden. Ein Galvanometer innerhalb der EKG-Vorrichtung wird als eine Aufzeichnungsvorrichtung verwendet. Die Galvanome ter zeichnen Potentialunterschiede zwischen zwei Elektroden auf. Das EKG ist lediglich die Aufzeichnung der Spannungsunterschiede zwischen zwei Elektroden an der Körperoberfläche als eine Funktion der Zeit und wird üblicherweise auf einem Streifendiagramm aufgezeichnet. Wenn sich das Herz im Ruhezustand befindet, Diastole, sind die Herzzellen polarisiert und es findet keine Ladungsbewegung statt. Folglich zeichnen die Galvanometer des EKG keinen Ausschlag auf. Wenn jedoch das Herz beginnt ein Wirkpotential auszubreiten, werden die Galvanometer ausschlagen, da eine Elektrode, unter der eine Depolarisation aufgetreten ist, einen Potentialunterschied bezüglich einer Region auf dem Körper aufzeichnen wird, unter der das Herz noch nicht depolarisiert ist.

Ein vollständiger Herzzyklus ist als ein Herzschlag bekannt. Auf einem EKG weist ein normaler Herzschlag ein charakteristisches Signal auf. Anfangs zeichnet das Galvanometer einen abgerundeten positiven Ausschlag mit relativ kurzer Dauer (als P-Welle bekannt) auf, der durch die Atriumdepolarisation bewirkt wird. Anschließend dazu tritt ein kleiner, jedoch scharfer negativer Ausschlag (als Q-Welle bekannt) auf. Als nächstes gibt es einen sehr großen und scharfen positiven Ausschlag (als R-Welle bekannt), nach dem ein scharfer und großer negativer Ausschlag (als S-Welle bekannt) auftritt. Wenn die Q-, R- und S-Wellen zusammengefaßt werden, sind dieselben als QRS-Komplex bekannt. Der QRS-Komplex wird durch die Kammerdepolarisation bewirkt. Anschließend zu dem QRS-Komplex tritt ein abgerundeter positiver Ausschlag mit relativ langer Dauer (der als die T-Welle bekannt ist) auf, der durch die Kammerrepolarisation bewirkt wird.

Das EKG verwendet in der Praxis viele Elektrodensätze. Diese Elektroden sind jedoch derart auf der Oberfläche des Körpers angeordnet, daß die Signale, die empfangen werden, die gleiche Form aufweisen werden, wie es gerade beschrieben wurde. Gut bekannte bipolare Paare von Elektroden sind typischerweise auf dem rechten Arm (RA) eines Patienten, dem linken Arm (LA), dem rechten Bein (RB) (das üblicherweise als Bezug verwendet wird) und dem linken Bein (LB) positioniert. Unipolare Elektroden, auf die ordnungsgemäß Bezug genommen wird, werden als V-Ableitungen bezeichnet und sind anatomisch auf der Brust eines Patienten gemäß einer festgesetzten Konvention (die wie folgt mit Ableitungen V1–V6 bezeichnet ist) positioniert. Bei der Herzüberwachung und der Diagnose stellt der Spannungsunterschied, der zwischen zwei derartigen Elektroden oder zwischen einer Elektrode und dem Durchschnitt einer Gruppe von anderen Elektroden auftritt, eine spezielle Perspektive der elektrischen Aktivität des Herzens dar, und auf denselben wird allgemein als das EKG Bezug genommen. Spezielle Kombinationen von Elektroden werden Ableitungen genannt. Beispielsweise sehen die Ableitungen, die in einem "Gold-Standard"-12-Ableitungs-Elektrokardiogrammsystem verwendet werden, wie folgt aus:
Ableitung I = (LA – RA)
Ableitung II = (LB – RA)
Ableitung III = (LB – LA)
Ableitung aVR = RA – (LA + LB)/2
Ableitung aVL = LA – (RA + LB)/2
Ableitung aVF = LB – (LA + RA)/2
Ableitung V1 = V1 – (LA + RA + LB)/3
Ableitung V2 = V2 – (LA + RA + LB)/3
Ableitung V3 = V3 – (LA + RA + LB)/3
Ableitung V4 = V4 – (LA + RA + LB)/3
Ableitung V5 = V5 – (LA + RA + LB)/3
Ableitung V6 = V6 – (LA + RA + LB)/3

Obwohl der Ausdruck "Ableitung" scheinbar einen physischen Draht bezeichnet, bezeichnet der Ausdruck folglich in der Elektrokardiographie tatsächlich ein elektrisches Signal, das von einer bestimmten Elektrodenanordnung, wie oben dargestellt, gemessen wird.

Über die Jahre haben Gesundheitsfürsorgefachleute einen Wissenskörper aufgebaut, wobei sie es gelernt haben, Variationen in dem EKG mit unterschiedlichen Krankheiten und Herzdefekten zu korrelieren. Formell ist dieses Verfahren des Korrelierens als "Elektrokardiographie" bekannt.

Die Elektrokardiographie, wie sie durch menschliche Kardiologen praktiziert wird, ist primär eine visuell ausgerichtete Technik, bei der menschliche Kardiologen visuell eine Wellenformspur von elektrokardiographischen Messungen, die bezüglich der Zeit gemessen sind, untersuchen, und auf der Basis der morphologischen Änderungen (d. h. der Formänderungen) der Wellenformen, die die zeitliche Wellenform bilden, führt der menschliche Kardiologe eine Diagnose der Herzfunktion durch. Beim Durchführen einer derartigen Diagnose ist es wesentlich, daß der menschliche Kardiologe eine genaue Wellenformdarstellung besitzt, die aus den elektrokardiographischen Messungen der Herzfunktion abgeleitet ist, dahingehend, daß Ungenauigkeiten in der Wellenform Ungenauigkeiten der Diagnose hervorrufen werden.

Das Erfordernis nach einer genauen Charakterisierung der Wellenformdarstellung ist für die mechanisierte Elektrokardiographie sogar noch kritischer. Das heißt, es wurden Vorrichtungen erzeugt, die viele der Funktionen automatisiert haben, die üblicherweise durch menschliche Kardiologen durchgeführt wurden.

Mehr-Ableitungs-EKG-Aufzeichnungen, die unterschiedliche Ansichten des elektrischen Arbeitszustands des Herzens liefern, sind wesentliche Werkzeuge bei der genauen Beurteilung der elektrischen Herzaktivität. In den vergangenen zehn Jahren hat das Mehr-Ableitungs-Verarbeiten eine große Akzeptanz bei computerisierten Diagnose-EKG-Anwendungen gefunden. Bei Bewegungs- oder Belastungstestanwendungen werden diese EKG-Ableitungen üblicherweise für die Computeranalyse verwendet. Bei der Holter-Überwachung wird oftmals eine Zwei-Ableitungs-Aufzeichnung erhalten, die nicht nur mehrere Ansichten von Leitungsstörungen und Rhythmusstörungen liefert, sondern ferner Aufzeichnungsprobleme überwindet, die der Verwendung einer einzigen Ableitung zugeordnet sind, wie z. B. der Ver lust des Elektrodenkontakts, eine nicht-ordnungsgemäße Elektrodenplazierung und Muskel- und Elektro-Artifakte.

In jüngster Zeit ist durch die Entwicklung einer fortgeschrittenen Mikroprozessortechnologie und der darauf bezogenen digitalen Hardware die Verwendung von Mehr-EKG-Ableitungen für die Echtzeit-Arrhythmie- und Ischämie-Überwachung ebenfalls machbar geworden und wird sehr schnell ein Überwachungsstandard werden. Aufgrund der Verfügbarkeit dieser neuen Technologien ist ein wachsendes Interesse des Entwickelns von Überwachungsalgorithmen aufgetreten, die gleichzeitig mehr als eine einzige EKG-Ableitung verarbeiten können.

Es gibt zwei Hauptwege, auf die der Mehr-Ableitungs-Elektrokardiograph typischerweise verwendet wird. Der erste Hauptweg, auf dem der Mehr-Ableitungs-Elektrokardiograph typischerweise verwendet wird, besteht darin, ein Gesamtbild der Herzfunktion zu liefern, das durch Mitteln der mehreren Ableitungen (oder Signale) in eine zusammengesetzte Wellenform erhalten wird (ein Beispiel einer derartigen Verwendung ist die QRS-Komplexerfassung). Da, wie es durch die Erörterung der Elektrodenplazierung im vorhergehenden sichtbar ist, die Ableitungen jeweils unterschiedliche Ansichten der Herzfunktion darstellen, die bei unterschiedlichen Positionen auf dem Körper vorgenommen werden, gibt das Mitteln der Ableitung eine Gesamtübersicht, wie das Herz funktioniert. Der zweite Hauptweg, auf dem der Mehr-Ableitungs-Elektrokardiograph typischerweise verwendet wird, besteht darin, jede Ableitung getrennt zu betrachten (ein Beispiel einer derartigen Verwendung ist die Morphologieanalyse). Da, wie es durch die Erörterung der Elektrodenplazierung im vorhergehenden sichtbar ist, jede Ableitung unterschiedliche Ansichten der Herzfunktion darstellt, die an unterschiedlichen Positionen auf dem Körper vorgenommen werden, gibt das getrennte Betrachten jeder Ableitung eine andere und einzigartige Ansicht wieder, wie unterschiedliche Regionen des Herzens funktionieren.

Eine der Schlüsselkomponenten bei einem Mehr-Ableitungs-Überwachungsalgorithmus ist die Bestimmung, welche EKG-Ableitungen beim Verarbeiten umfaßt sein sollten. Die Ableitungsauswahl für einen Mehr-Ableitungs-Überwachungsalgorithmus ist aus den folgenden Gründen wesentlich: (1) trotz der erhöhten Menge an Verarbeitungsleistung, die bei modernen Überwachungsvorrichtungen verfügbar ist, muß der EKG-Algorithmus dennoch jede Verarbeitungsresource mit vielen anderen Funktionen teilen, die die modernen Überwachungsvorrichtungen durchführen müssen, und folglich setzt die Menge der Verarbeitungsresourcen, die dem Algorithmus zugeordnet sind, der Gesamtanzahl von EKG-Ableitungen, die ein derartiger EKG-Alogrithmus verarbeiten kann, eine Grenze; (2) es ist üblich, lediglich einen begrenzten Teilsatz von Ableitungen zu verwenden, da allgemein in der Technik angenommen wird, daß viele der EKG-Ableitungen sehr redundant sind; und (3) der Vorteil des Verarbeitens von einer oder mehreren zusätzlichen EKG-Ableitungen kann die Leistung lediglich dann verbessern, wenn eine derartige oder derartige mehrere zusätzliche verarbeitete Ableitungen eine hohe Signalqualität zeigen, und das Verwenden von Ableitungen, die eine geringere Signalqualität aufweisen, wird tatsächlich die Algorithmusleistung verschlechtern und nicht verbessern. Aus den vorhergehenden (nicht ausschließenden) Gründen ist es offensichtlich, daß es wichtig ist, ein Verfahren zum Messen der Qualität der EKG-Signale zu entwickeln. Diese Signalqualitätsmessung kann dann beim Auswählen verwendet werden, welche EKG-Ableitungen genau sind, und sollte folglich für das Mehr-Ableitungs-Verarbeiten umfaßt sein. Zusätzlich könnte ein derartiges Signalqualitätsmaß ferner beim Bestimmen der Gewichtung von Informationen von unterschiedlichen EGK-Ableitungen für jede beliebige QRS-Komplexklassifizierung, die notwendig sein kann, verwendet werden.

Die klinische Erfahrung mit aktuellen Mehr-Ableitungs-Überwachungsalgorithmen hat gezeigt, daß Rauschen die Hauptquelle für die Qualitätsverschlechterung von EKG-Ableitungen ist. Rauschen, das die Verschlechterung bewirkt, umfaßt sowohl ein nicht-physiologisches als auch ein physiologisches Rauschen. Das nicht-physiologische Rauschen ist jenes, das durch andere als physiologische (d. h. gemäß oder charakteristisch für die normale Funktion eines lebenden Organismus) Quellen auftritt. Beispiele von nicht-physiologischen Rauschquellen sind 50/60-Hz-Stromleitungen, Muskelartifakte (Niederfrequenz- oder Hochfrequenz-Rauschen, das durch Muskelzucken als Quelle auftritt), Elektrodenbewegungsartifakte (Niederfrequenz- oder Hochfrequenz-Rauschen, das aus der Bewegung von Elektroden relativ zu dem Körper eines Patienten auftritt) und ein Grundlinienwandern (mehrere Ableitungen des Elektrokardiographen werden auf ein Grundlinienpotential bezogen, das aus einem Satz von drei Elektroden entsteht, die das elektrische Potential des Körpers eines Patienten darstellen, und da dieses elektrische Potential bezüglich der Zeit variieren kann (aufgrund möglicherweise von kapazitiven Effekten), kann dasselbe eine Verzerrung der Signale oder ein Rauschen hervorrufen). Beispiele des physiologischen Rauschens sind die Achsenverschiebung, die zweiphasige QRS-Morphologie und QRS-Amplitudenvariationen.

Es gibt wenige (nicht sehr effektive) bekannte Techniken für die Erfassung von einzelnen nicht-physiologischen Rauschtypen, wie z. B. dieselben, die durch das Nebenbandrauschen (z. B. 50/60-Hz-Rauschen), das Grundlinienwandern und Hochfrequenzmuskelartifakte dargestellt werden. Es gibt jedoch keine bekannte Technik zur Erfassung von physiologischem Rauschen. Außerdem gibt es keine bekannte Technik für die Erfassung und/oder Quantifizierung eines zusammengesetzten Rauschens, das durch verschiedene und diverse Kombinationen von Rauschquellen entsteht, egal ob dieselben streng nicht-physiologisch, streng physiologisch oder eine bestimmte Kombination von nicht-physiologischen und physiologischen Rauschquellen sind. Folglich gibt es derzeit keinen Weg, EKG-Ableitungen auf der Basis einer derartigen Erfassung eines zusammengesetzten Rauschens qualitativ zu beurteilen.

Es wurde erörtert, daß dafür, daß derartige Mehr-Ableitungs-Überwachungstechniken genaue Mehr-Ableitungs-Diagnosen ergeben, es wichtig ist, daß die Qualität der EKG-Ableitungen, die für eine derartige Überwachung verwendet werden, hoch ist. Es wurde ferner erörtert, daß die Hauptquelle der Ableitungsverschlechterung Rauschen ist, das durch Kombinationen von sowohl physiologischen als auch nicht-physiologischen Faktoren entsteht. Es wurde ferner bemerkt, daß es derzeit keine Möglichkeit gibt, die Quantität des Rauschens, das durch derartige Rauschquellen entsteht, zu beurteilen, und folglich gibt es keine Möglichkeit, die Qualität von Ableitungen auf der Basis der Anwesenheit oder Abwesenheit eines derartigen Rauschens zu beurteilen.

Das US-Patent Nr. 4,275,742 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verarbeiten und Anzeigen eines Elektrokardiogramm-Signals, das in einer schnelleren Geschwindigkeit gelesen wird, als es aufgezeichnet worden ist, wobei eine Mehrzahl von Typen von pathologischen Komplexen selektiv und gleichzeitig aus den gelesenen Signalen erfaßt wird. Insbesondere kann ein pathologischer Komplex dadurch erfaßt werden, daß die Form jedes EKG-Zyklus mit einer Referenzform verglichen wird, wobei hierzu Formerkennungsverfahren eingesetzt werden.

Das US-Patent Nr. 5,056,527 offenbart eine Vorrichtung zum Analysieren von EKG-Signalen basierend auf einem Merkmal, das aus einer Mehrzahl von Signalmerkmalen ausgewählt ist. Insbesondere wird ein Histogramm einer Mehrzahl von Merkmalwerten, die einem Signal von einem lebenden Körper zugeordnet sind, gebildet. Anschließend wird auf der Basis einer Verteilung eines vorbereiteten Histogramms die nützlichste Information für eine Signalanalyse ausgewählt, wobei die abschließende EKG-Signalanalyse auf der Basis der ausgewählten EKG-Signale durchgeführt wird, um festzustellen, ob das EKG-Signal normal oder unnormal ist.

Die Druckschrift Gritzali, F. et al.: "Noise estimation in ECG signals", IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE, 1988, Vol. 1, S. 152–153 zeigt ein Verfahren zum Abschätzen eines Rauschens eines EKG-Signals, bei dem durch das Erzeugen der Differenz zweier aufeinanderfolgenden Zeitkoordinatenwerte Steigungen des EKG-Signals berechnet werden. Die Steigungen werden in Klassen eingeteilt, wobei die Anzahl der Steigungen innerhalb einer Klasse eine Frequenz definiert. Die Verteilung der Frequenzen wird daraufhin mit einer vorbestimmten Funktion verglichen, die eine statistische Verteilung eines rauschfreien Signals darstellt Die GB 2 266 593 A zeigt ein System zum Verarbeiten von EKG-Signalen, bei dem ein EKG-Signal in zwei Signale geteilt wird, wobei ein erstes der beiden Signale einer Phasenverschiebung unterworfen wird. Die phasenverschobenen Signale werden daraufhin zum Isolieren von Artefakten des EKG-Signals voneinander subtrahiert. Das subtrahierte Signal wird daraufhin von einem Summationssignal der beiden Signale subtrahiert, um ein von Artefakten bereinigtes Signal zu erhalten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und ein System zum Charakterisieren der Qualität von einem oder mehreren Signalen, die die Herzfunktion anzeigen, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch ein System gemäß Anspruch 10 gelöst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht dar in, daß dieselbe ein Verfahren und ein System zum Liefern von sowohl einer quantitativen als auch einer qualitativen Beurteilung von einer oder mehreren Wellenformdarstellungen der Herzfunktion schafft, wie z. B. dieselben, die in einer oder mehreren Ableitungen des Elektrokardiographen erscheinen.

Die vorhergehenden Vorteile werden wie folgt beschrieben erreicht. Ein Verfahren und ein System sind zum Charakterisieren der Qualität von Signalen, die die Herzfunktion anzeigen, vorgesehen, wobei derartige Signale, die die Herzfunktion anzeigen, aus den elektrokardiographischen Messungen abgeleitet werden. Bei dem Verfahren und dem System werden eines oder mehrere Signale, die die Herzfunktion anzeigen, gemessen. Ansprechend auf das Messen wird ein Rauschmaß, das bezüglich physiologischer und nicht-physiologischer Quellen erstellt wird, erzeugt. Ansprechend auf die Erzeugung des Rauschmaßes wird die Qualität der gemessenen einen oder mehreren Signale bestimmt.

Das Verfahren und das System sehen einen Vorteil zum Erzeugen eines Rauschmaßes und einer resultierenden Qualitätsbeurteilung des Signals vor, die auf Kombinationen des physiologischen oder nicht-physiologischen Rauschens anspricht, das in dem Signal vorhanden sein kann. Das Verfahren und das System sehen ferner einen Vorteil dahingehend vor, daß dieselben genau das enthaltene Rauschen und die Qualität von QRS-Komplex-Wellenformen, die sowohl zweifache (bigeminale) als auch dreifache (trigeminale) Komponenten (eine zweifache Komponente ist ein abnormaler Rhythmus mit einer vorzeitigen Kammerkontraktion, der jedem normalen QRS-Komplex folgt; eine dreifache Komponente ist ein abnormaler Rhythmus mit einer vorzeitigen Kammerkontraktion, der allen zwei normalen QRS-Komplexen folgt) besitzen können, beurteilen können.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 die "Schwerpunkt"-Menge in analoger Form;
2 wie das "Schwerpunkt"-Konzept diskret angewendet wird, um den "Schwerpunkt" (Bezugspunkt) eines QRS-Komplexes zu berechnen;
3 sowohl bildlich als auch mathematisch dargestellt, wie berechnete Bezugspunkte bei einem Ausführungsbeispiel verwendet werden, um die Wellenformfehlübereinstimmung zu berechnen;
4 das Verschieben einer Wellenform relativ zu einer anderen bei einer Suche nach dem minimalen Betrag der Fehlübereinstimmung;
5A Eingabe-EKG-Wellenformableitungen mit resultierenden Signalqualitätsmessungen, die sowohl in Histogramm- als auch Summenhistogramm-Form dargestellt sind;
5B Eingabe-EKG-Wellenformableitungen mit resultieren- und 5C der Signalqualitätsmessung, die sowohl in Histogramm- als auch Summenhistogramm-Form für QRS-Wellenformen, die direkt aufeinander folgen, und QRS-Wellenformen, die nicht direkt aufeinander folgen, dargestellt sind;
6 ein System, das verwendet werden kann, um ein Ausführungsbeispiel zu implementieren, das durch die Verfahren und Systeme, die oben erörtert sind, dargestellt ist;
7 ein schematisches Teildiagramm auf einer hohen Ebene, das bildlich darstellt, wie ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das oben beschriebene Verfahren und das oben beschriebene System verwendet, um die Ableitungsbeurteilung zu erreichen;
8 eine bildliche Darstellung eines Datenverarbeitungssystems, das gemäß dem Verfahren und dem System eines darstellenden Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann; und
9 eine Darstellung einer darstellenden Hardwareumgebung, die gemäß dem Verfahren und dem System eines darstellenden Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Das folgende beschreibt ein Verfahren und ein System, die elektrokardiographische Messungen verwenden. Das Verfahren und das System beziehen sich auf das Vorsehen einer qualitativen Beurteilung von einer oder mehreren Wellenformdarstellungen der Herzfunktion, wie z. B. jene Wellenformdarstellungen, die in Ableitungen des Elektrokardiographen erscheinen.
Es wird für Fachleute offensichtlich sein, daß, obwohl elektrokardiographische Ableitungen (d. h. Signale) analog sind, es üblich ist, jede elektrokardiographische Ableitung zeitlich abzutasten. Dementsprechend befaßt sich der größte Teil der Erörterung im folgenden mit derartig diskret abgetasteten Signalen; bei manchen Fällen ist es der konzeptionellen Klarheit dienlich, wenn auf die analogen Wellenformen Bezug genommen wird, und in derartigen Fällen wird die Erörterung die Ableitungen, die durch die vorliegende Erfindung verwendet werden, derart behandeln, als ob dieselben analog sind.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung offenbart eine innovative Art und Weise des quantitativen Beurteilens des Rauschens (wie in diesem Zusammenhang verwendet, umfaßt "Rauschen" Rauschen, das durch physiologische und/oder nicht-physiologische Quellen entsteht), das in einer oder mehreren EKG-Ableitungen enthalten ist, und des Bestimmens der Signalqualität von jener einen oder jenen mehreren elektrokardiographischen Ableitungen (d. h., wie zu bestimmen ist, welche Ableitungen Signale mit "guter" Qualität sind) basierend auf derartigen quantitativen Rauschbeurteilungen.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die quantitative Beurteilung des Rauschens, das in jeder EKG-Ableitung (oder äquivalent jedem Kanal oder Signal) enthalten ist, unter Verwendung einer Fehlübereinstimmungsanzeigevorrichtung erreicht, die verschiedene Rauschquellen, die im vorhergehenden beschrieben sind, in ein einziges Maß kombiniert. Bei einem Ausführungsbeispiel wird dieses Maß basierend auf den Flächenunterschieden zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen in der Wellenform berechnet, die in jeder Ableitung erscheint. (Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck "aufeinanderfolgend", daß ein Komplex einem weiteren Komplex in einer Folge folgt, und eine derartige Folge muß nicht eine direkte Folge sein; folglich passen ein erster QRS-Komplex gefolgt durch einen zweiten QRS-Komplex, ein erster QRS-Komplex gefolgt durch einen dritten QRS-Komplex, ein erster QRS-Komplex gefolgt durch einen vierten QRS-Komplex etc. alle unter die Rubrik "aufeinanderfolgend", wie es hierin verwendet wird.) Wenn eine Ableitung im wesentlichen rauschfrei ist, werden die Flächenunterschiede klein sein. Auf der anderen Seite werden, wenn das Signal wesentliche Rauschbeträge enthält, die Flächenunterschiede zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen dazu tendieren, relativ groß zu sein, ungeachtet, ob das Rauschen durch nicht-physiologische oder physiologische Quellen entsteht.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird für eine ausgewählte eine oder mehrere EKG-Ableitungen eine Anzahl von derartigen Flächenunterschieden über eine bestimmte definierte Zeitdauer berechnet. Danach wird eine Signalqualitätsbeurteilung der ausgewählten einen oder der ausgewählten mehreren Ableitungen auf der Basis der Charakteristika der statistischen Verteilung der berechneten Flächenunterschiede durchgeführt.
Für Signale, die relativ rauschfrei sind, wird die Verteilung der Flächenunterschiede dazu tendieren, eine Spitze aufzuweisen, und die Absolutwerte der Flächenunterschiede werden dazu tendieren, klein zu sein. Im Gegensatz dazu wird für Signale, die relativ rauschig sind, die Verteilung der Flächenunterschiede dazu tendieren, verteilt zu sein, und die Absolutwerte der Flächenunterschiede werden dazu tendieren, relativ zu den Flächenunterschieden für relativ rauschfreie Signale groß zu sein.
Wie bemerkt verwendet ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen oder mehrere Flächenvergleiche zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen in Wellenformen in einer oder mehreren ausgewählten ERG-Ableitungen. Fachleuten wird es offensichtlich sein, daß ein derartiger Vergleich aus dem Grund, daß sich aufeinanderfolgende elektrokardiographische QRS-Komplexe selten in exakter Form oder Dauer duplizieren, nicht trivial ist. Folglich ist das Bestimmen, wie auf eine derartige aufeinanderfolgende Wellenform relativ zueinander Bezug genommen wird, eines der Probleme, die mit einem derartigen Vergleich einhergehen.
Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem unter Verwendung einer Größe, die hierin als der "Schwerpunkt" bekannt ist. Dieses "Schwerpunkt"-Konzept versucht zu beurteilen, wo der Großteil der Energie in jeder Wellenform entlang einer Zeitachse konzentriert ist. Nachdem dieser "Schwerpunkt" berechnet ist, kann derselbe verwendet werden, um die Ähnlichkeit der Morphologie von Wellenformen basierend darauf zu vergleichen, wie diese Wellenformen um ihre jeweiligen "Schwerpunkte" variieren. Dieser "Schwerpunkt" ist eine schwerpunktähnliche Größe, für die herausgefunden wurde, daß dieselbe gut innerhalb des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung funktioniert.
Es wird nun auf die 1 und 2 Bezug genommen. 1 stellt die "Schwerpunkt"-Größe in der analogen Form derselben dar. Die "Schwerpunkt"-Größe wird in ihrer analogen Form dargestellt, da dies das Verständnis der Schwerpunktgröße derart erleichtern wird, daß die diskrete Version derselben, die in 2 dargestellt ist, und die durch ein Ausführungsbeispiel verwendet wird, ohne weiteres verstanden werden kann. In 1 ist eine analoge Schwerpunktgleichung 100 zusammen mit zwei Fällen gezeigt, bei denen der Schwerpunkt berechnet wurde. Bei beiden Fällen wurde ein Anfangsbezugspunkt, der auf x₀ = Null (0) eingestellt ist, beliebig ausgewählt. Bei dem ersten Fall 102 ist es gezeigt, daß der Schwerpunkt der rechteckigen Wellenform 104 zu einer Anfangszeit von x = Null (0) und einer Endzeit von x = zwei (2) berechnet wurde, was einen Schwerpunkt 106 der rechteckigen Wellenform 104 ergibt, der bei x = eins (1) auftritt. Bei dem zweiten Fall 108 ist der Schwerpunkt der rechteckigen Wellenform 110 als zu einer Anfangszeit von x = eins (1) und einer Endzeit von x = drei (3) berechnet gezeigt, was einen Schwerpunkt 112 der rechteckigen Wellenform 110 ergibt, der bei x = zwei (2) auftritt. Folglich zeigt 1 klar, daß der "Schwerpunkt" für eine Wellenform ungeachtet der Anfangs- und der End-Zeit derselben, und ungeachtet der Position derselben relativ zu einem beliebig ausgewählten Bezugspunkt x₀ bestimmt werden kann. Mit dem Konzept des "Schwerpunkts" in analoger Form kann nun gezeigt werden, wie dasselbe auf eine diskrete Zeitbasis bei dem einen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
Es wird nun auf 2 Bezug genommen. 2 zeigt, wie das "Schwerpunkt"-Konzept diskret angewendet wird, um den "Schwerpunkt" (Vergleichspunkt) eines QRS-Komplexes zu berechnen. In 2 ist ein QRS-Komplex 200 gezeigt. Ferner ist in 2 ein Anfangsbezugpunkt t_n 202 gezeigt, der im wesentlichen eine "freie Wahl" dargestellt (der jedoch bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung derart ausgewählt ist, so daß derselbe die Spitze einer R-Welle in jeder QRS-Wellenform, wie sie durch einen QRS-Detektor erfaßt wird, ist) solange derselbe in der Mitte eines bestimmten symmetrischen Intervalls von Zeitabtastungen liegt, der in 2 als der 296-Millisekunden/37-Punkt-Intervall 209 gezeigt ist, der den am weitesten links liegenden Abtastwert t_n – 18 204 bis zu dem am weitesten rechts liegenden Abtastwert t_n + 18 206 überspannt. Es ist offensichtlich, daß bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Breite des Abtastfensters 296 Millisekunden ist, das mit einer Abtastrate von einem Abtastwert pro alle acht Millisekunden verwendet wird.
Die vorhergehenden Größen werden in Gleichung 208 verwendet, um eine Deltagröße 210 zu berechnen. Danach wird die Deltagröße 210 zu dem "Anfangsbezugspunkt (t_n)" 211 addiert (da t_n den Bezugspunkt des QRS-Komplexes darstellt, und folglich Delta 210 relativ zu demselben ist), um den "Vergleichspunkt (t_no)" 212 zu finden. Wie es durch Vergleich der Gleichung 100 mit der Gleichung 208 sichtbar ist, ist der "Vergleichspunkt (t_no)" 212 begrifflich gleich dem oben erörterten "Schwerpunkt", der lediglich in diskreter Zeit beschrieben ist und um ein symmetrisches Intervall berechnet ist, das einen ausgewählten Anfangsbezugspunkt überspannt.
1 und 2 stellen dar, wie jeder Vergleichspunkt für jede einzelne QRS-Komplexwellenform über einen bestimmten Zeitintervall berechnet wird. Bei einem Ausführungsbeispiel werden zwei aufeinanderfolgende QRS-Komplexwellenformen ausgewählt. Danach wird ein Vergleichspunkt für jede der zwei ausgewählten Wellen berechnet. Anschließend wird die Wellenformfehlübereinstimmung unter Verwendung der zwei berechneten Vergleichspunkte als die Punkte in jeder QRS-Wellenform berechnet, die vor dem Vergleich ausgerichtet werden sollen.
Es wird nun auf 3 Bezug genommen. 3 stellt sowohl bildlich als auch mathematisch dar, wie berechnete Vergleichspunkte bei einem Ausführungsbeispiel verwendet werden, um die Wellenformfehlübereinstimmung zu berechnen. In 3 ist eine erste EKG-Wellenform 300 und eine zweite EKG-Wellenform 302 gezeigt. Jede EKG-Wellenform 300 und 302 weist einen Vergleichspunkt 304 bzw. 306 auf, von denen angenommen wird, daß dieselben gemäß dem Verfahren und dem System von 2 berechnet wurden. Wie gezeigt, werden die berechneten Vergleichspunkte 304 und 306 ausgerichtet, und danach wird die Position 308 auf der horizontalen Achse 309, bei der die Vergleichspunkte 304 und 306 beide positioniert sind, als der Bezugspunkt verwendet, wobei der Bezugspunkt mit n₀ bezeichnet ist.
Anschließend zu der Bestimmung des Bezugspunkts n₀ werden Wellenformen 300 und 302 bezüglich des Flächenunterschieds verglichen. Ein Ausführungsbeispiel berechnet die Fehlübereinstimmung zwischen den QRS-Komplexen basierend auf dem Flächenunterschied zwischen den zwei QRS-Komplexen unter Verwendung des normierten Absolutwertmaßes, das durch einen Faktor von fünfhundertzwölf (512) skaliert ist, berechnet. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung berechnet die Fehlübereinstimmung über ein Fenster 312 von achtunddreißig (38) Abtastwerten Breite, wobei die linke Kante 314 des Abtastfensters als zwölf (12) Abtastwerte zu der linken Seite des Bezugspunkts n₀ definiert ist, und wobei die rechte Kante 316 des Abtastfensters derart definiert ist, daß dieselbe fünfundzwanzig (25) Abtastwerte rechts von dem Bezugspunkt n₀ liegt.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Gleichung, die verwendet wird, um die Fehlübereinstimmung darzustellen, die über das im vorhergehenden erwähnte Fenster berechnet wird, Gleichung 318. Wie es unter Bezugnahme auf Gleichung 318 sichtbar ist, werden die oberen und unteren Kanten des Abtastfensters durch die Indizes in den Summen in der Gleichung 318 bezeichnet. Der Zähler 320 von Gleichung 318 stellt den Absolutwert des Unterschieds zwischen den QRS-Komplexen 300 und 302 dar, und folglich summiert sich der Zähler 320 für exakt übereinstimmende QRS-Komplexe auf Null (eine perfekte Übereinstimmung) und für exakt gegensätzliche QRS-Komplexe summiert sich der Zähler 320 auf eine Zahl, die das Doppelte der Summe des Absolutwerts der Wellenformen ist. Der Nenner 322 wirkt als ein Normierungsfaktor, der gleich dem Doppelten der Summe des Absolutwerts der QRS-Kom plexe ist, wodurch derselbe dazu dient, um die Gleichung 318 zu normieren, was den resultierenden Quotienten zu einer Zahl zwischen Null (0 -- eine perfekte Übereinstimmung zwischen den QRS-Komplexen) und eins (1 -- spiegelbildlich entgegengesetzte QRS-Komplexe) macht. Der Quotient von Gleichung 318 wird dann mit einem Skalierfaktor 512 multipliziert, um mit derselben leichter arbeiten zu können, wobei auf das Resultat der Multiplikation im folgenden als der Fehlübereinstimmungsanzeiger 324 Bezug genommen wird.
Wenn die zwei Vergleichspunkte und die resultierende QRS-Komplexfehlübereinstimmung auf die Art und Weise berechnet sind, die in Bezug auf 3 erklärt ist, erscheint es als ob die zwei Vergleiche der zwei aufeinanderfolgenden QRS-Komplexe miteinander bezüglich der Flächenunterschiede abgeschlossen sind, und dies ist bei einem Ausführungsbeispiel tatsächlich der Fall. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wurde jedoch herausgefunden, daß es vorteilhaft ist, den QRS-Komplex etwas hin und her um den Bezugspunkt n₀, bei dem die berechneten Vergleichspunkte ausgerichtet sind, zu "verschieben", um zu versuchen, den minimalen Betrag der Fehlübereinstimmung zu finden. Ein direkter Weg des Findens eines derartigen Fehlübereinstimmungswerts besteht darin, folgend die Wellenform eine festgelegte Anzahl von Abtastwerten (z. B. acht Abtastwerte in jede Richtung) zu verschieben, den Fehlübereinstimmungswert an jedem Verschiebungspunkt zu berechnen, und dann die minimale Fehlübereinstimmung zwischen den QRS-Komplexen als den minimal berechneten Wert auszuwählen. Ein Ausführungsbeispiel verwendet jedoch eine berechnungsmäßig effizientere Verschiebeoperation. Diese berechnungsmäßig effiziente Verschiebeoperation ist in 4 dargestellt.
Es wird nun auf 4 Bezug genommen. 4 stellt das Verschieben eines ersten QRS-Komplexes relativ zu einem zweiten QRS-Komplex bei einer Suche nach dem minimalen Betrag der Fehlübereinstimmung dar. In 4 ist gezeigt, daß anfangs der erste QRS-Komplex relativ zu dem zweiten QRS- Komplex um den Bezugspunkt n₀ verschoben ist. Die Fehlübereinstimmung an dem Bezugspunkt n₀ ist in 4 als MM₀ (Fehlübereinstimmung an dem Bezugspunkt n₀) gezeigt. Die Fehlübereinstimmung an verschiedenen Punkten, wobei der erste QRS-Komplex relativ zu dem zweiten QRS-Komplex verschoben ist, ist als MM_{vorzeichenbehafteter} unterer Index dargestellt, wobei "MM" für die berechnete Fehlübereinstimmung zwischen dem ersten QRS-Komplex steht, der durch die vorzeichenbehaftete Ganzzahl von Abtastwerten (eine negative Zahl bezeichnet eine Linksverschiebung, und eine positive Zahl bezeichnet eine Rechtsverschiebung) relativ zu dem Bezugspunkt n₀ verschoben ist, wobei der zweite QRS-Komplex an dem Bezugspunkt n₀ verankert bleibt (d. h. nicht verschoben wird). Beispielsweise wird MM₁ derart interpretiert, daß dasselbe die berechnete Fehlübereinstimmung zwischen dem ersten QRS-Komplex, der eine Abtastung nach rechts relativ zu dem Bezugspunkt n₀ verschoben ist, bedeutet, wobei der zweite QRS-Komplex an dem Bezugspunkt n₀ verankert bleibt.
In 4 ist eine Anfangsverschiebelogik 400 gezeigt, die darstellt, daß -- wenn der zweite QRS-Komplex an dem Bezugspunkt n₀ verankert bleibt -- die Fehlübereinstimmung zwischen dem ersten und dem zweiten QRS-Komplex derart berechnet wird, daß der erste QRS-Komplex einen Abtastwert nach rechts bezüglich des Bezugspunkts n₀ verschoben ist, und die Fehlübereinstimmung zwischen dem ersten und dem zweiten QRS-Komplex derart berechnet wird, daß der erste QRS-Komplex einen Abtastwert nach rechts bezüglich des Bezugspunkts n₀ verschoben ist. Wie es in 4 gezeigt ist, wird herausgefunden, daß die Fehlübereinstimmung an dem Bezugspunkt n₀ kleiner als beide Fehlübereinstimmungen ist, die mit der Wellenform berechnet werden, die einen Abtastwert nach links oder einen Abtastwert nach rechts verschoben ist, und die Fehlübereinstimmung an dem Vergleichspunkt wird dann als die minimale Fehlübereinstimmung betrachtet, und der Fehlübereinstimmungswert an dem Bezugspunkt n₀ (d. h. MM₀) wird als zu MM_M (minimaler Fehlübereinstimmungswert) zugewiesen gezeigt.
Danach zeigt die Verschiebelogik 402, daß für den Fall, daß die Verschiebung nach links zu einem berechneten Fehlübereinstimmungswert (MM_–1) geführt hat, der kleiner oder gleich sowohl dem Fehlübereinstimmungswert an dem Bezugspunkt n₀ (MM₀) als auch dem Fehlübereinstimmungswert, der bei der Verschiebung nach rechts berechnet wurde, ist, Fehlübereinstimmungswerte, die bei Verschiebungen nach links (z. B. MM_–2, MM_–3, MM_–4, etc.) berechnet wurden, danach solange verwendet werden, bis eine Verschiebung nach links eine Erhöhung der Fehlübereinstimmung ergibt, wobei an diesem Punkt der Fehlübereinstimmungswert, der vor der Erhöhung der Fehlübereinstimmung aufgezeichnet wurde, als die minimale Fehlübereinstimmung aufgezeichnet wird. Es sei bemerkt, daß, wenn alle Fehlübereinstimmungswerte gleich sind (d. h. MM_–1 = MM₀ = MM₁) keine Verschiebung durchgeführt wird, und wenn ein Fehlübereinstimmungswert von 80 oder darunter erhalten wird, das Verschieben abgeschlossen wird, um Verarbeitungsresourcen zu bewahren.
Eine Verschiebelogik 404 stellt den Fall dar, bei dem eine Rechtsverschiebung zu einer berechneten Fehlübereinstimmung (MM₁) führt, die kleiner als die berechnete Fehlübereinstimmung an dem Bezugspunkt n₀ (MM₀) und kleiner als die berechnete Fehlübereinstimmung ist, die durch die Linksverschiebung (MM_–1) erzeugt wird. Die Fehlübereinstimmungswerte, die bei den Rechtsverschiebungen (z. B. MM₂, MM₃, MM₄, etc.) berechnet werden, werden danach solange verwendet, bis eine derartige Rechtsverschiebung eine Erhöhung der Fehlübereinstimmung ergibt, wobei an diesem Punkt der Fehlübereinstimmungswert, der vor der Erhöhung der Fehlübereinstimmung aufgezeichnet wurde, als die minimale Fehlübereinstimmung aufgezeichnet wird. Es sei bemerkt, daß, wenn alle Fehlübereinstimmungswerte gleich sind (d. h. MM_–1 = MM₀ = MM₁), keine Verschiebung durchgeführt wird, und wenn ein Fehlübereinstimmungswert von 80 oder niedriger erhalten wird, wird das Verschieben abgeschlossen, um Verarbeitungs resourcen zu bewahren.
Da nun die minimale Fehlübereinstimmung bekannt ist, kann ein Summendatensatz von Fehlübereinstimmungen, der über eine bestimmte Zeitbasis berechnet ist, aufgezeichnet werden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Ausdrucksmittel, das für eine derartige Aufzeichnung verwendet wird, das Histogramm, es ist jedoch für Fachleute offensichtlich, daß viele unterschiedliche Summenaufzeichnungsausdrucksmittel verwendet werden könnten.
Wie es bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel erörtert ist, wird ein skalierter Wert verwendet, um die Fehlübereinstimmung anzuzeigen, wobei die Zahl Null (0) anzeigt, daß zwei Wellenformen, die verglichen wurden, praktisch identisch sind, und die Zahl fünfhundertzwölf (512) anzeigt, daß die zwei Wellenformen, die verglichen wurden, praktisch in jeder Hinsicht Speigelbilder sind. Folglich kann ein Summendatensatz von aufgezeichneten skalierten Werten gehalten werden, der dann verwendet werden kann, um die Qualität der Wellenformdarstellungen der Herzfunktion zu bestimmen.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hält ein Histogramm der berechneten Flächenunterschiede von benachbarten QRS-Komplexen über eine Zeitdauer für jede interessierende Ableitung aufrecht. Danach kann das Histogramm (z. B. der Wert mit der höchsten Spitze, der anzeigt, wo die Mehrheit von Flächenunterschieden hineinfällt, und der dann gegen eine bestimmte Schwelle verwendet werden kann, um die "Rauschigkeit" eines Signals zu beurteilen) direkt verwendet werden, oder es kann ein Summenhistogramm aus dem Histogramm abgeleitet werden, und gegen eine bestimmte Schwelle verwendet werden, um die Rauschigkeit eines Signals zu beurteilen. Das heißt EKG-Ableitungen, die Histogramme mit kleineren Fehlübereinstimmungsverteilungen (d. h. mit Energie, die niedriger in dem Maßstab konzentriert ist, und die Verteilung "gespitzter" ist) oder Summenhistogramme (d. h. daß die Summenenergie niedriger in dem Maßstab konzentriert ist) er geben, können derart betrachtet werden, daß dieselben eine bessere Signalqualität für eine automatisierte Analyse aufweisen als jene Ableitungen mit größeren Fehlübereinstimmungswerten und/oder Verteilungen. Zusätzlich zu dem vorhergehenden wird es für Fachleute offensichtlich sein, daß mehrere andere Optionen zum Verwenden des Fehlübereinstimmungsmaßes verfügbar sind, wie z. B. eine visuelle Untersuchung eines Histogramms, eine Untersuchung des Modus (häufigster Wert), des Medianwerts, und ein Mitteln der Histogramme für verschiedene Ableitungen, etc.
Es wird nun auf 5A Bezug genommen. 5A zeigt zwei Signale oder Wellenformen von QRS-Komplexen, wobei das erste Signal von einer ersten EKG-Ableitung ausgeht, und folglich mit Ableitung 501 bezeichnet ist, und wobei das zweite Signal von einer zweiten EKG-Ableitung ausgeht, und dementsprechend mit Ableitung 502 bezeichnet ist. Unter den Ableitungen 501 und 502 befinden sich zwei Spalten 504 und 506. Die Spalte 504 stellt berechnete Flächenunterschiede zwischen Komplexen, die direkt folgend in der Leitung 501 erscheinen, und zwischen berechneten Flächenunterschieden zwischen Komplexen dar, die direkt folgend in der Leitung 502 erscheinen. Die Spalte 504 ist aus folgendem zusammengesetzt: zwei Histogrammen 508 und 509 der Flächenunterschiede zwischen direkt folgenden aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen, die in Wellenformen in der Ableitung 501 bzw. 502 erscheinen, und die auf einer Minute von Daten basieren; zwei Histogrammen 510 und 511 der Flächenunterschiede zwischen direkt folgenden aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen, die als Wellenformen in der Ableitung 501 bzw. 502 erscheinen, und die auf drei Minuten von Daten basieren; zwei Histogrammen 512 und 513 von Flächenunterschieden zwischen direkt folgenden aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen, die in Wellenformen in der Ableitung 501 bzw. 502 erscheinen, und die auf fünf Minuten von Daten basieren; und zwei Histogrammen 514 und 515 der Flächenunterschiede zwischen Komplexen, die direkt folgend in der Ableitung 501 bzw. 502 erscheinen, und die auf dem gesamten Datensatz (30 Minuten) von Daten basieren. Aus den Histogrammen 508, 510, 512 und 514 ist durch Untersuchung direkt sichtbar, daß die Mehrheit der Komplexe der Ableitung 501 im Verlauf des Datenlaufs einen Fehlübereinstimmungsfaktor aufweisen, der um etwa 20 mit einer ziemlich engen Verteilung zentriert ist. Wie es aus den Histogrammen 509, 511, 513 und 515 sichtbar ist, kann durch Untersuchung erkannt werden, daß die Mehrheit der Komplexe der Ableitung 502 während des Datenlaufs einen Fehlübereinstimmungsfaktor aufweisen, der irgendwo um 100 herum mit einer ziemlich breiten Verteilung zentriert ist. Folglich kann die Untersuchung der vorher erwähnten Histogramme verwendet werden, um zu bestimmen, daß die Daten von der Ableitung 501 nicht sehr rauschig sind, während die Daten von der Ableitung 502 im wesentlichen rauschiger sind.
Die Spalte 506 ist aus dem folgenden zusammengesetzt: Summenhistogramme 516, 518, 520 und 522 für die Histogramme 508, 510, 512 bzw. 514, und Summenhistogramme 517, 519, 521 und 523 für die Histogramme 509, 511, 513 bzw. 515. Wie es aus der Bezugnahme auf die Summenhistogramme 516, 518, 520 und 522 sichtbar ist, liegen etwa 90% der Fehlübereinstimmungszahlen der Ableitung 501 während des Laufs unter etwa 80. Im Gegensatz dazu liegen, wie es aus der Bezugnahme auf die Summenhistogramme 517, 519, 521 bzw. 523 sichtbar ist, etwa 99% der Fehlübereinstimmungszahlen der Ableitungen 502 während des Laufs unterhalb 120.
Fachleuten wird es offensichtlich sein, daß viele Techniken zum Spurverfolgen des Verhaltens des Fehlübereinstimmungsfaktors existieren, von denen das Histogramm und das Summenhistogramm lediglich zwei sind. Außerdem wird es Fachleuten offensichtlich sein, daß es viele verfügbare Techniken zum Beurteilen der Signifikanz der Histogramme neben der visuellen Untersuchung gibt, wie z. B. die Berechnung des Mittelwerts, des Medianwerts, des Modus (häufigster Wert), der Varianz und der Standardabweichung.
Es wird nun auf die 5B und 5C Bezug genommen. 5B und 5C stellen die Eingabe-EKG-Wellenformableitungen mit einer resultierenden Signalqualitätsmeßung dar, die in sowohl der Histogramm- als auch der Summenhistogramm-Form für direkt folgende QRS-Komplexe und nicht direkt folgende QRS-Komplexe dargestellt ist. 5B und 5C zeigen, daß sich die Tatsache, daß ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Signalqualität für sowohl aufeinanderfolgende QRS-Komplexe, die direkt folgen und ferner nicht direkt folgen, beurteilen kann, als sehr nützlich erweisen kann. Es wird nun auf 5B Bezug genommen. 5B zeigt zwei Signale oder Wellenformen von QRS-Komplexen, wobei das erste Signal von einer ersten EKG-Ableitung ausgeht und dementsprechend mit Ableitung 551 bezeichnet ist, und wobei das zweite Signal von einer zweiten EKG-Ableitung ausgeht und dementsprechend mit Ableitung 552 bezeichnet ist (es wird für Fachleute offensichtlich sein, daß die Ableitungen 551 und 552 zweifache (bigeminale) Strukturen zeigen). Unterhalb der Ableitungen 551 und 552 befinden sich zwei Spalten 554 und 556. Die Spalte 554 stellt die berechneten Flächenunterschiede zwischen den Komplexen, die direkt folgend in der Leitung 551 erscheinen, und die berechneten Flächenunterschiede zwischen Komplexen dar, die direkt folgend in der Leitung 552 erscheinen. Die Spalte 554 besteht aus folgendem: zwei Histogrammen 558 und 559 der Flächenunterschiede zwischen direkt folgenden QRS-Komplexen, die in Wellenformen in der Ableitung 551 bzw. 552 erscheinen, und die auf einer Minute von Daten basieren; zwei Histogrammen 560 und 561 der Flächenunterschiede zwischen direkt folgenden aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen, die in Wellenformen in der Ableitung 551 bzw. 552 erscheinen, und die auf drei Minuten von Daten basieren; zwei Histogrammen 562 und 563 von Flächenunterschieden zwischen direkt folgenden aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen, die in Wellenformen in der Ableitung 551 bzw. 552 erscheinen, und die auf fünf Minuten von Daten basieren; und zwei Histogrammen 564 und 565 von Flächenunterschieden zwischen Komplexen, die direkt folgend in der Ableitung 551 bzw. 552 erscheinen, und die auf dem gesamten Datensatz (30 Minuten) von Daten basieren.
Aus den Histogrammen 558, 560, 562 und 564 kann nicht direkt durch Untersuchung erkannt werden, daß die Mehrzahl der Komplexe der Ableitung 551 während des Datenlaufs einen Fehlübereinstimmungsfaktor aufweisen, der tatsächlich irgendwo zentriert ist, noch geben derartige Histogramme viel Informationen hinsichtlich der Verteilung des Histogramms an. Wie es aus den Histogrammen 559, 561, 563 und 565 ersichtlich ist, ist es durch Untersuchung nicht sichtbar, daß die Mehrheit der Komplexe der Ableitung 552 während des Datenlaufs eine Fehlübereinstimmung aufweisen, die irgendwo zentriert ist, noch geben derartige Histogramme viel Informationen hinsichtlich der Verteilung des Histogramms an. Aufgrund des Mangels einer tatsächlichen Zentrierung und einer nicht-stabilen Verteilung kann die Untersuchung der vorher erwähnten Histogramme nicht ohne weiteres verwendet werden, um die Charakteristika der Daten aus der Ableitung 551 oder der Ableitung 552, wie bei den Histogrammen 501 und 502, die in Bezug auf 5A erörtert sind, zu bestimmen.
Die Spalte 556 besteht aus folgendem: Summenhistogrammen 566, 568, 570 und 572 für die Histogramme 558, 560, 562 bzw. 564; und Summenhistogrammen 567, 569, 571 und 573 für die Histogramme 559, 561, 563 bzw. 565. Wie es aus der Bezugnahme auf die Summenhistogramme 566, 568, 570 und 572, oder aus der Bezugnahme auf die Summenhistogramme 567, 569, 571 bzw. 573 sichtbar ist, können die vorhergehenden Summenhistogramme für die Ableitungen 551 und 552 nicht ohne weiteres verwendet werden, um, wie bei den Summenhistogrammen für die Ableitungen 501 und 502, wie es unter Bezugnahme auf 5A erörtert ist, zu bestimmen, wo die Mehrheit der Fehlübereinstimmungsfaktoren liegen.
Es wird nun auf 5C Bezug genommen. 5C zeigt wiederum zwei Signale oder Wellenformen von QRS-Komplexen, die in 5B beschrieben sind, wobei das erste Signal von einer ersten EKG-Ableitung ausgeht, und dementsprechend mit Ableitung 551 bezeichnet ist, und wobei das zweite Signal von einer zweiten EKG-Ableitung ausgeht, und dementsprechend mit Ableitung 552 bezeichnet ist. Unter den Ableitungen 551 und 552 befinden sich zwei Spalten 574 und 576. Die Spalte 574 stellt die berechneten Flächenunterschiede zwischen QRS-Komplexen dar, die jeweils als Dritter folgend in der Leitung 551 erscheinen, und die berechneten Flächenunterschiede zwischen QRS-Komplexen dar, die jeweils als Dritter folgend in der Leitung 552 erscheinen. Die Spalte 574 besteht aus dem folgenden: zwei Histogrammen 578 und 579 der Flächenunterschiede zwischen jedem dritten folgenden von aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen, die in Wellenformen in der Ableitung 551 bzw. 552 erscheinen, und die auf einer Minute von Daten basieren; zwei Histogrammen 580 und 581 der Flächenunterschiede zwischen jedem dritten folgenden von aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen, die in Wellenformen in der Ableitung 551 bzw. 552 erscheinen, und die auf drei Minuten von Daten basieren; zwei Histogrammen 582 und 583 der Flächenunterschiede zwischen jedem dritten folgenden von aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen, die in Wellenformen in der Ableitung 551 bzw. 552 erscheinen, und die auf fünf Minuten von Daten basieren; und zwei Histogrammen 584 und 585 von Flächenunterschieden zwischen QRS-Komplexen, die jeweils als Dritter folgend in den Ableitungen 551 und 552 erscheinen, und die auf dem gesamten Datensatz (30 Minuten) von Daten basieren.
Es sei bemerkt, daß die Tatsache, daß Fehlübereinstimmungen an dritten folgenden QRS-Komplexen erzeugt wurden, Histogramme und Summenhistogramme ergeben hat, die wesentlich mehr Informationen durch visuelle Untersuchung ergeben als die Histogramme und die Summenhistogramme von 5B. Aus den Histogrammen 578, 580, 582 und 584 kann durch Untersuchung gesehen werden, daß die Mehrheit der Komplexe der Ableitung 551 während des Datenlaufs einen Fehlübereinstimmungsfaktor aufweisen, der irgendwo um 20 mit einer ziemlich schmalen Verteilung zentriert ist. Wie es aus den Histogrammen 579, 581, 583 und 585 sichtbar ist, kann durch Untersuchung gesehen werden, daß die Mehrzahl der Komplexe der Ableitung 552 während des Datenlaufs einen Fehlübereinstimmungsfaktor aufweisen, der irgendwo um 100 mit einer ziemlich breiten Verteilung zentriert ist. Folglich kann die Untersuchung der vorhergehend erwähnten Histogramme verwendet werden, um zu bestimmen, daß die Daten von der Ableitung 551 nicht sehr rauschig sind, während die Daten von der Ableitung 552 wesentlich rauschiger sind.
Die Spalte 576 besteht aus dem folgenden: Summenhistogramme 586, 588, 590 und 592 für die Histogramme 578, 580, 582 bzw. 584; und Summenhistogrammen 587, 589, 591 und 593 für Histogramme 579, 581, 583 bzw. 585. Wie es aus der Bezugnahme auf die Summenhistogramme 586, 588, 590 und 592 sichtbar ist, liegen etwa 90% der Fehlübereinstimmungszahlen der Ableitung 551 während des Laufs unterhalb etwa einhundert (100). Im Gegensatz dazu, wie es aus der Bezugnahme auf die Summenhistogramme 587, 589, 591 bzw. 593 sichtbar ist, liegen etwa 90% der Fehlübereinstimmungszahlen der Zuleitung 552 während des Laufs unterhalb einhundertfünfzig (150).
Es wird nun auf 6 Bezug genommen. 6 stellt ein System dar, das verwendet werden kann, um ein Ausführungsbeispiel zu implementieren, das durch die Verfahren und Systeme dargestellt ist, die im vorhergehenden erörtert sind. In 6 sind EKG-Daten 600 gezeigt, die aus einer oder mehrerer Ableitungen zusammengesetzt sein können, die EKG-Daten enthalten. Die Eingabe-EKG-Daten 600 werden praktisch gleichzeitig in das Erfassungsfilter 602 und das Wellenformanalysefilter 604 gespeist.
Die Ausgabe (gefilterte Eingabe-EKG-Daten) des Erfassungsfilters 602 wird durch den QRS-Komplexdetektor 606 aufgenommen, der die QRS-Komplexe in jedem Strom derart erfaßt, daß aufeinanderfolgende QRS-Komplexe verglichen werden können. Die Ausgabe des QRS-Komplexdetektors 606 wird in die Vergleichspunktberechnungseinheit 608 gespeist.
Die Vergleichspunktberechnungseinheit 608 nimmt die Eingabe von dem QRS-Komplexdetektor 606 und die Eingabe (gefilterte Eingabe-EKG-Daten) von dem Wellenformanalysefilter 604 auf. Die Vergleichspunktberechnungseinheit 608 berechnet die Vergleichspunkte für aufeinanderfolgende Wellenformen, die verglichen werden sollen. Die Ausgabe der Vergleichspunktberechnungseinheit 608 wird in eine Sicherungs-QRS-Komplexeinheit 612 gespeist.
Die Sicherungs-QRS-Komplex-Einheit 612 nimmt die Eingabe von dem Wellenformanalysefilter 604 und der Vergleichspunktberechnungseinheit 608 auf. Die Sicherungs-QRS-Komplex-Einheit 612 legt die QRS-Komplexe in dem Sicherungs-QRS-Komplex-Behälter 614 ab und speist die Signale, die von dem Wellenformanalysefilter 604 und der Vergleichspunktberechnungseinheit 608 empfangen werden, zu der Fehlübereinstimmungsberechnungseinheit 616 durch. Es wurde erklärt, daß die Fehlübereinstimmungsberechnung an aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen durchgeführt wird. Wie dies erreicht werden kann, ist durch die gestrichelte Linie gezeigt, die den Sicherungs-QRS-Komplex-Behälter 614 und die Fehlübereinstimmungsberechnungseinheit 616 verbindet.
Um eine Fehlübereinstimmungsberechnung von aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen zu erreichen, ist es notwendig, einen Zugriff auf früher gespeicherte QRS-Komplexe zum Vergleich mit einem aktuellen QRS-Komplex zu besitzen. Bei derartigen Fällen erhält die Fehlübereinstimmungsberechnungseinheit 616 derartige früher gespeicherte QRS-Komplexe von dem Sicherungs-QRS-Komplexbehälter 614, wie es durch die gestrichelte Linie gezeigt ist, die den Sicherungs-QRS-Komplex-Behälter 614 und die Fehlübereinstimmungsberechnungseinheit 616 verbindet.
Die Fehlübereinstimmungsberechnungseinheit 616 berechnet die Fehlübereinstimmung zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen, die in einer oder mehreren ausgewählten Ableitungen von den Eingabe-EKG-Daten 600 erscheinen. Danach wird die Fehlübereinstimmung für eine oder mehrere ausgewählte Ablei tungen zu einer Sicherungs-Fehlübereinstimmungswerte-Einheit 618 gesendet. Die Sicherungs-Fehlübereinstimmungswerte-Einheit 618 legt die Fehlübereinstimmungswerte für die eine oder die mehreren ausgewählten Ableitungen in dem Sicherungs-Fehlübereinstimmungswerte-Behälter 620 ab, und speist ferner die Signale, die von der Fehlübereinstimmungsberechnungseinheit 616 empfangen werden, zu der Histogramme- und Summenhistogramme-Erzeugungseinheit 622 durch. Es ist erklärt, daß die Fehlübereinstimmungsberechnung an aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen durchgeführt wird, und daß die Histogramme und die Summenhistogramme durch eine derartige Fehlübereinstimmungsberechnung erzeugt werden können, die an folgenden QRS-Komplexen durchgeführt wird. Wie dies erreicht werden kann, ist durch die gestrichelte Linie gezeigt, die den Sicherungs-Fehlübereinstimmungswerte-Behälter 620 und die Histogramme- und Summenhistogramme-Erzeugungseinheit 622 verbindet.
Um Histogramme oder Summenhistogramme für die Fehlübereinstimmungsberechnung von aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen zu erreichen, ist es notwendig, einen Zugriff auf QRS-Komplexe zu besitzen, die bei derartigen Fehlübereinstimmungsberechnungen herangezogen werden. In derartigen Fällen erhält die Histogramme- und Summenhistogramme-Erzeugungseinheit 622 derartige früher gespeicherte Fehlübereinstimmungen von dem Sicherungs-Fehlübereinstimmungswerte-Behälter 620, wie es durch die gestrichelte Linie gezeigt ist, die die Histogramme- und Summenhistogramme-Erzeugungseinheit 622 und den Sicherungs-Fehlübereinstimmungswerte-Behälter 620 verbindet.
Danach sendet die Histogramme- und Summenhistogramme-Erzeugungseinheit 622 erzeugte Histogramme und Summenhistogramme (für jeden und/oder beide direkt folgende oder nicht direkt folgende QRS-Komplexe) für die eine oder die mehreren ausgewählten Ableitungen zu einem Histogramm- und Summenhistogramm-Behälter 624 und zu einer Analyse- und Entscheidungslogik-Einheit 626. Durch die gestrichelte Linie, die den Histogramme- und Summenhistogramme-Behälter 624 und die Analyse- und Entscheidungslogik-Einheit 626 verbindet, ist gezeigt, daß die Analyse- und Entscheidungslogik-Einheit 626 ferner Histogramme und Summenhistogramme verwenden könnte, die bezüglich Fehlübereinstimmungen erzeugt sind, die aus früheren QRS-Komplexen durch Wiedergewinnen derselben aus dem Histogramme- und Summenhistogramme-Behälter 624 berechnet sind.
Die Analyse- und Entscheidungslogik-Einheit 626 verwendet die Histogramm/Summenhistogramm-Daten, um die einen oder mehreren ausgewählten Ableitungen auf der Basis der Signalqualität rangmäßig zu ordnen, und gibt das Signalqualitätsrangordnungssignal 628 aus.
Es wird nun auf 7 Bezug genommen. 7 ist ein schematisches Teildiagramm auf einer hohen Ebene, das bildlich darstellt, wie ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die im vorhergehenden beschriebenen Verfahren und Systeme verwendet, um eine Ableitungsbeurteilung zu erreichen. Es sind Wellenformen der Eingabe-EKG-Daten 600 in Verbindung mit der Ausgabe des QRS-Komplex-Detektors 606 gezeigt, die anzeigt, wo die QRS-Komplexe in den Wellenformen in jeder Ableitung in den Eingabe-EKG-Daten 600 enthalten sind. In 7 ist die Position der QRS-Wellenformen (die, die durch den QRS-Komplex-Detektor 606 angezeigt ist), die von dem QRS-Komplex-Detektor empfangen werden, durch die gestrichelten Rechtecke 700 gezeigt.
Danach ist eine Operation 702 gezeigt, die die Verwendung der Informationen des QRS-Komplex-Detektors 606, um den Vergleichspunkt jeder Wellenform zu berechnen, und das Sichern der QRS-Komplexe mit ihren berechneten Vergleichspunkten darstellt.
Es ist gezeigt, daß danach die gespeicherten QRS-Komplexe verwendet werden können, um die Fehlübereinstimmung zwischen aufeinanderfolgenden (wobei, wie es im vorhergehenden erör tert ist, "aufeinanderfolgend" derart interpretiert werden kann, daß es direkt folgend 704 oder in wechselnder Folge 706 oder in vierter, fünfter, etc. Folge 705 bedeuten kann) QRS-Komplexen in einer ausgewählten oder mehreren ausgewählten Ableitungen zu beenden. Wie es gezeigt ist, kann die Fehlübereinstimmung für jene direkt folgenden Herzschlagwellenformen in benachbarten Schlagbehältern 707 gesichert werden, während die Fehlübereinstimmung für jene Herzschlag-QRS-Komplexe in wechselnder Folge in wechselnden Schlagbehältern 708 gespeichert werden kann, während die Fehlübereinstimmung für jene QRS-Komplexe in vierter, fünfter, etc. Folge in dem Behälter 709 gesichert werden kann. (Die vierte, fünfte, etc. Folge 705 und der Schlagbehälter 709 sind dargestellt, um klar zu machen, daß derartige Folgen zusätzlich zu direkten folgenden und wechselnd folgenden Wellen verwendet werden können, und folglich nicht weiter erörtert werden. Derartige vierte, fünfte, etc. Folgen könnten jedoch auf eine Art und Weise verwendet werden, die analog zu der direkten und wechselnden Folge, wie im folgenden erörtert, ist.)
Danach können die gesicherten Fehlübereinstimmungsinformationen verwendet werden, um Histogramme von Fehlübereinstimmungswerten 710 zu erzeugen, wie es durch die Histogrammerzeugungsoperationen 712 gezeigt ist. Derartige berechnete Histogramme können dann verwendet werden, um Summenhistogramme von Fehlübereinstimmungswerten 714 zu erzeugen, wie es durch die Summenhistogrammerzeugungsoperationen 716 gezeigt ist.
Danach werden Summenhistogramme von Fehlübereinstimmungswerten 714 zu einer Analyseschaltungsanordnung 718 gesendet, die Summenhistogramme von der einen oder den mehreren ausgewählten Ableitungen analysieren kann, um die Qualität der einen oder der mehreren ausgewählten Ableitungen zu beurteilen, und um die Ableitungen auf der Basis der beurteilten Qualität rangfolgenmäßig zu ordnen.
Unter Bezugnahme nun auf die Figuren und insbesondere unter Bezugnahme auf 8 ist eine bildliche Darstellung eines Datenverarbeitungssystems gezeigt, das gemäß dem Verfahren und dem System eines darstellenden Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das Verfahren und das System, die durch ein darstellendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, können mit einem Datenverarbeitungssystem, das in 8 dargestellt ist, implementiert sein. Ein Computer 820 ist dargestellt, der eine Systemeinheit 822, ein Videoanzeigeterminal 824, eine Tastatur 826 und eine Maus 828 umfaßt. Der Computer 820 kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten leistungsfähigen Computers implementiert sein, wie z. B. kommerziell erhältliche Mainframe-Computer, Minicomputer oder Mikrocomputer.
9 ist eine Darstellung einer darstellenden Hardwareumgebung, die gemäß dem Verfahren und dem System eines darstellenden Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. 9 stellt ausgewählte Komponenten in dem Computer 820 dar, in dem ein darstellendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung implementiert sein kann. Die Systemeinheit 822 umfaßt eine Zentralverarbeitungseinheit ("CPU"; CPU = Central Processing Unit) 931, wie z. B. einen herkömmlichen Mikroprozessor, und eine Anzahl von anderen Einheiten, die über einen Systembus 932 verbunden sind. Der Computer 820 umfaßt einen Direktzugriffsspeicher ("RAM"; RAM = Random-Access Memory) 934, einen Nur-Lese-Speicher ("ROM"; ROM = Read-Only Memory) 936, einen Anzeigeadapter 937 zum Verbinden des Systembusses 932 mit dem Videoanzeigeterminal 824 und einen I/O-Adapter 939 zum Verbinden von Peripheriegeräten (z. B. von Platten- und Band-Laufwerken 933) mit dem Systembus 932. Das Videoanzeigeterminal 824 ist die visuelle Ausgabe des Computers 820, die eine CRT-basierte Videoanzeige sein kann, die in der Technik der Computerhardware gut bekannt ist. Bei einem tragbaren oder notebook-basierten Computer kann das Videoanzeigeterminal 824 durch eine LCD-basierte oder eine Gas plasma-basierte Flachbildschirmanzeige ersetzt sein. Der Computer 820 umfaßt ferner einen Benutzerschnittstellenadapter 940 zum Verbinden der Tastatur 826, der Maus 828, von Lautsprechern 946, eines Mikrophons 948 und anderen Benutzerschnittstellengeräten, wie z. B. einer Berührungsbildschirmvorrichtung (nicht gezeigt), mit dem Systembus 932. Ein Kommunikationsadapter 949 verbindet den Computer 820 mit einem Datenverarbeitungsnetz.
Jedes geeignete maschinenlesbare Medium kann das Verfahren und das System eines darstellenden Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung halten, wie z. B. der RAM 934, der ROM 936, eine Magnetdiskette, ein Magnetband oder eine optische Platte (wobei die letzten drei in Platten- und Band-Laufwerken 933 positioniert sind). Jedes geeignete Betriebssystem und die zugeordnete graphische Benutzerschnittstelle kann den CPU 931 steuern. Andere Technologien können in Verbindung mit der CPU 931 verwendet werden, wie z. B. eine Berührungsbildschirmtechnologie oder eine Steuerung durch die menschliche Stimme. Zusätzlich umfaßt der Computer 820 ein Steuerprogramm 951, das innerhalb des Computerspeichers 950 liegt. Das Steuerprogramm 951 enthält Anweisungen, die, wenn dieselben in der CPU 931 ausgeführt werden, die notwendigen Operationen durchführen, die unter Bezugnahme auf die 1–7, wie hierin beschrieben, beschrieben sind.
Fachleuten wird es offensichtlich sein, daß die Hardware, die in 9 dargestellt ist, für spezifische Anwendungen variieren kann. Beispielsweise können andere Peripheriegeräte, wie z. B. ein optisches Plattenmedium, Audioadapter oder Chipprogrammiervorrichtungen wie z. B. PAL- oder EPROM-Programmiervorrichtungen, die in der Technik der Computerhardware gut bekannt sind, und dergleichen zusätzlich zu oder anstelle der Hardware, die schon dargestellt ist, verwendet werden.
Schließlich ist es wichtig zu erwähnen, daß, obwohl ein darstellendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit einem voll funktionsfähigen Computersystem beschrieben ist und weiter beschrieben wird, es Fachleuten offensichtlich sein wird, daß die Vorrichtungen eines darstellenden Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als ein Programmprodukt in einer Vielzahl von Formen verteilt werden können, und daß ein darstellendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gleichermaßen ungeachtet des speziellen Typs des Signaltragemediums, das verwendet wird, um tatsächlich die Verteilung auszuführen, anwendbar ist. Beispiele von Signaltragemedien umfassen Aufzeichnungstypmedien, wie z. B. Floppy-Disketten, Festplattenlaufwerke, CD-ROMs und Übertragungstypmedien, wie z. B. digitale und analoge Kommunikationsverbindungen.

Claims

Verfahren zum Charakterisieren der Qualität eines oder mehrerer Signale, die eine Herzfunktion anzeigen, wobei das eine oder die mehreren Signale, die die Herzfunktion anzeigen, aus elektrokardiographischen Messungen abgeleitet werden und eine Mehrzahl von Zyklen aufweisen, mit folgenden Schritten: Aufzeichnen des einen oder der mehreren Signale (600), die die Herzfunktion anzeigen; Erzeugen eines Rauschmaßes für das eine oder die mehreren aufgezeichneten Signale, wobei das Rauschmaß ein Maß für das Rauschen ist, das aufgrund von physiologischen und nicht-physiologischen Quellen in dem einen oder den mehreren aufgezeichneten Signalen enthalten ist, durch Untersuchen der Zyklen des einen oder der mehreren aufgezeichneten Signale mittels folgender Schritte: Berechnen der Fehlübereinstimmung (704, 706) zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen und ansprechend auf den Schritt des Berechnens, Erzeugen (712, 716) des Rauschmaßes basierend auf der Fehlübereinstimmung zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen; Bestimmen (718) der Qualität des einen oder der mehreren aufgezeichneten Signale aufgrund einer Analyse des erzeugten Rauschmaßes für das eine oder die mehreren aufgezeichneten Signale.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Berechnens der Fehlübereinstimmung (704, 706) ferner das Berechnen von Flächenunterschieden zwischen direkt folgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Berechnens der Fehlübereinstimmung (704, 706) ferner den Schritt des Berechnens von Flächenunterschieden zwischen indirekt folgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Schritt des Erzeugens eines Rauschmaßes ferner den Schritt des Aufzeichnens (712) eines Histogramms der Fehlübereinstimmung zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Flächensignalen aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem der Schritt des Aufzeichnens (712) eines Histogramms der Fehlübereinstimmung zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen ferner den Schritt des Aufzeichnens (716) eines Summenhistogramms der Fehlübereinstimmung zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, bei dem der Schritt des Bestimmens (718) der Qualität des einen oder der mehreren Signale ferner folgende Schritte aufweist: Vergleichen einer oder mehrerer Verteilungen des Histogramms der Fehlübereinstimmung zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen; und ansprechend auf das Vergleichen, rangfolgenmäßiges Ordnen des einen oder der mehreren gemessenen Signale.
Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem der Schritt des rangfolgenmäßigen Ordnens (718) ferner den Schritt des rangfolgenmäßigen Ordnens jenes einen oder jener mehreren Signale als höhere Qualität aufweist, deren Verteilungen um einen kleineren Mittelwert konzentriert sind.
Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem der Schritt des rangfolgenmäßigen Ordnens (718) ferner den Schritt des rangfolgenmäßigen Ordnens jenes einen oder jener mehreren Signale als höhere Qualität aufweist, deren Verteilungen schmaler sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner den Schritt des rangfolgenmäßigen Ordnens (718) des einen oder der mehreren Signale aufweist.
System zum Charakterisieren der Qualität eines oder mehrerer Signale, die eine Herzfunktion anzeigen, wobei das eine oder die mehreren Signale, die die Herzfunktion anzeigen, aus elektrokardiographischen Messungen abgeleitet werden und eine Mehrzahl von Zyklen aufweisen, wobei das System folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung zum Aufzeichnen des einen oder der mehreren Signale (600), die die Herzfunktion anzeigen; eine Einrichtung zum Erzeugen (602–624) eines Rauschmaßes für das eine oder die mehreren aufgezeichneten Signale, wobei das Rauschmaß ein Maß für das Rauschen ist, das aufgrund von physiologischen und nicht-physiologischen Quellen in dem einen oder den mehreren aufgezeichneten Signalen enthalten ist, durch Untersuchen der Zyklen des einen oder der mehreren aufgezeichneten Signale, wobei die Einrichtung zum Erzeugen eines Rauschmaßes ferner folgende Merkmale umfaßt eine Einrichtung zum Berechnen der Fehlübereinstimmung (612, 614, 616) zwischen folgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen und eine Einrichtung, die auf die Einrichtung zum Berechnen anspricht, zum Erzeugen (622, 624) des Rauschmaßes basierend auf der Fehlübereinstimmung zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen; eine Einrichtung zum Bestimmen (626) der Qualität des einen oder der mehreren aufgezeichneten Signale aufgrund einer Analyse des erzeugten Rauschmaßes für das eine oder die mehreren aufgezeichneten Signale.
System gemäß Anspruch 10, bei dem die Einrichtung zum Berechnen der Fehlübereinstimmung (612, 614, 616) ferner eine Einrichtung zum Berechnen von Flächenunterschieden zwischen direkt folgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen aufweist.
System gemäß Anspruch 10, bei dem die Einrichtung zum Berechnen der Fehlübereinstimmung (612, 614, 616) ferner eine Einrichtung zum Berechnen von Flächenunterschieden zwischen indirekt folgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen aufweist.
System gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Einrichtung zum Erzeugen der Fehlübereinstimmung ferner den Schritt des Aufzeichnens (624) eines Histogramms der Fehlübereinstimmung zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Flächensignalen aufweist.
System gemäß Anspruch 13, bei dem die Einrichtung zum Aufzeichnen eines Histogramms der Fehlübereinstimmung zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen ferner eine Einrichtung zum Aufzeichnen (624) eines Summenhistogramms der Fehlübereinstimmung zwischen aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen aufweist.
System gemäß Anspruch 13 oder 14, bei dem die Einrichtung zum Bestimmen der Qualität des einen oder der mehreren Signale ferner folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung zum Vergleichen (626) einer oder mehrerer Verteilungen des Histogramms der Fehlübereinstimmung zwischen folgenden QRS-Komplexen in dem einen oder den mehreren Signalen; und eine Einrichtung, die auf die Einrichtung zum Vergleichen anspricht, zum rangfolgenmäßigen Ordnen (628) des einen oder der mehreren gemessenen Signale.
System gemäß Anspruch 15, bei dem die Einrichtung zum rangfolgenmäßigen Ordnen (628) ferner eine Einrichtung zum rangfolgenmäßigen Ordnen jenes einen oder jener mehreren Signalen als höhere Qualität aufweist, deren Verteilungen um einen kleineren Mittelwert verteilt sind.
System gemäß Anspruch 15, bei dem die Einrichtung zum rangfolgenmäßigen Ordnen (628) ferner eine Einrichtung zum rangfolgenmäßigen Ordnen jenes einen oder jener mehreren Signalen als höhere Qualität aufweist, deren Verteilungen schmaler sind.
System gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, das ferner eine Einrichtung zum rangfolgenmäßigen Ordnen (628) des einen oder der mehreren Signale aufweist.