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Dokumentenidentifikation DE68916803T2 27.10.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0434856
Titel Verfahren zur Gewinnung von einem Atmungssignal und/oder einem Herzstörsignal von einem physiologischen Signal.
Anmelder Hewlett-Packard GmbH, 71034 Böblingen, DE
Erfinder Reiche, Martin, Dipl.-Ing., D-7046 Gäufelden 2, DE
Vertreter Kurz, P., Dipl.-Ing., Pat.-Ass., 7000 Stuttgart
DE-Aktenzeichen 68916803
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 23.12.1989
EP-Aktenzeichen 891239030
EP-Offenlegungsdatum 03.07.1991
EP date of grant 13.07.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.10.1994
IPC-Hauptklasse G06F 15/20
IPC-Nebenklasse A61B 5/08   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ableiten eines Atmungssignales und/oder eines Herzartefaktsignales aus einem zumindest einen Atmungssignalanteil und einen Herzartefaktsignalanteil aufweisenden physiologischen Signal, insbesondere aus einem Impedanzpneumatographiesignal, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Insbesondere befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einem Verfahren zum Ableiten bzw. Erzeugen eines Atmungssignales und/oder eines Herzartefaktsignales aufgrund eines Impedanzpneumatographiesignales, das mittels am Thorax eines Patienten plazierten Elektroden erfaßt wird. Die Impedanzpneumatographie dient üblicherweise zur Überwachung der Atemtätigkeit von spontan atmenden Patienten, und bedient sich zur Signalerfassung der durch die Atemaktivität des Patienten beeinflußten, sich also zeitlich ändernden elektrischen Impedanz des Thorax.

Es ist allgemein bekannt, daß das Impedanzpneumatographiesignal nicht nur einen Atmungssignalanteil aufweist, sondern durch weitere Artefakte überlagert wird, zu denen insbesondere ein Herzartefaktsignalanteil gehört, mit dem nachfolgend die Impedanzänderung bezeichnet wird, die bei dem mit der Systole verbundenen Blutfluß auftreten. Weitere, das Impedanzpneumatographiesignal störende Größen sind beispielweise spontane Bewegungsartefakte des Patienten. Während die Bewegungsartefakte kaum eliminierbar sind, gibt es bereits eine Reihe von Verfahren, die darauf abzielen, den Herzartefaktsignalanteil aus einem Impedanzpneumatographiesignal zum Gewinnen eines Atmungssignales herauszufiltern.

Die US-A-4781201 offenbart ein adaptives Filtersystem zum Unterdrücken der Herzartefaktkomponente von einem Impedanzpneumatographiesignal. Ein adaptives Filtersystem verändert die Filtercharakteristika derart, daß Teil des Atmungssignales mit einem Frequenzgehalt bei der oder oberhalb der Herzfrequenz am stärksten gedämpft werden. Dieses bekannte System erzeugt gute Filterergebnisse nur im Fall einer guten Periodizität der herauszufilternden Herzartefaktsignalkomponente.

So offenbaren beispielsweise die EP-B1-0082655 ebenso wie die US-C-4537196 und die US-C-4582068, welche dem erstgenannten euroPäischen Patent prioritätsmäßig zugrunde liegen, ein Verfahren zum Verarbeiten eines physiologischen Signales, das insbesondere ein Impedanzpneumatographiesignal sein kann, bei dem von der Periodizität des dem Atmungssignal überlagerten Herzartefaktsignales ausgegangen wird, so daß für die Berechnung eines gefilterten Signales zunächst die als konstant vorausgesetzte Artefaktfrequenz ermittelt wird, woraufhin in einem Rechnerfilter zur Erzeugung des gefilterten Signales ein Signal der betreffenden Frequenz in dem eingangsseitigen Impedanzpneumatographiesignal unterdrückt wird. Das bekannte Verfahren erfordert notwendigerweise eine Schwellenwerterfassungsschaltung zum Festlegen eines Schwellenwertes in Abhängigkeit von vorhergehenden Pegeln vorhergehend gefilterter Impedanzpneumatographiesignale, wobei dieser Schwellenwerterfassungsschaltung das gefilterte Impedanzpneumatographiesignal zugeführt wird, um ein periodisches Wiederholungssignal zu erzeugen, das ein Wiederauftreten des Atmungssignales anzeigt, wenn das gefilterte Funktionssignal den Schwellenwert der Schwellenwerterfassungsschaltung übersteigt. Diese bekannte Filtertechnik vermag lediglich die Grundkomponente eines mit einer festen Periodizität auftretenden cardiovascularen Artefactes zu unterdrücken. Da jedoch bereits die Forderung der Einhaltung einer Periodizität beim Störsignal in der Praxis nicht erfüllt ist, vermögen die mit dem bekannten Verfahren erzielbaren Filterergebnisse nicht zu befriedigen.

Die EP-A2-0048597 offenbart eine weitere Filtertechnik zur Gewinnung eines Atmungssignales aus einem Impedanzpneumatograpiesignal durch Herausfiltern einer Herzüberlagerung. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Herzfrequenz mittels eines EKG zum Bestimmen der Herzschlagperiode gemessen, welche verwendet wird, um das eingangsseitige Impedanzsignal um eine Herzschlagperiode zu verzögern und um dieses anschließend von dem unverzögerten Impedanzsignal zu subtrahieren. Auch diese bekannte Filtertechnik arbeitet notwendigerweise mangelhaft, wenn die Voraussetzung der Periodizität des cardiovascularen Artefactes nicht oder nicht ausreichend genau erfüllt ist.

Aus der WO89/01312 ist ein Verfahren zur Verarbeitung von Impedanzsignalen bekannt, das zum Herausfiltern eines Atmungssignalanteiles aus dem die Impedanz des Thorax darstellenden Signal dient. Um die stärkere Impedanzänderung des Thorax aufgrund der Atmung gegenüber der Impedanzänderung aufgrund der Herztätigkeit zu unterdrücken, wird eine Spannungsklammerschaltung (clamping circuit) in Synchronisation mit der Herzaktivität zu einem Zeitpunkt vor Beginn der mechanischen Systole aktiviert. Diese Schaltung wird lediglich während der Zeitdauer der mechanischen Systole geöffnet, so daß nur die Spannungsschwankung im wesentlichen aufgrund der mechanischen Systole das Ausgangssignal bildet. Naturgemäß ist jedoch auch während dieser Zeitdauer das cardiovasculare Signal von einem geringfügigen Atmungssignalanteil überlagert, so daß auch diese Filtertechnik keine hohe Genauigkeit erreichen kann.

Aus der US-C-3976052 ist ein Verfahren zum Ableiten eines Atmungssignales aus einem Impedanzpneumatographiesignal durch Herausfiltern eines Herzschlagsignales bekannt, bei dem die Herzfrequenz gemessen wird und die Periode des Herzschlages mit der Periode der Impedanzpneumatographiesignale verglichen wird. Wenn die Periodendauern beider Signale im wesentlichen übereinstimmen, also die gemessenen Impedanzpneumatographiesignale im wesentlichen vom Herzschlag herrühren, wird ein Trägerschwellenwert soweit erhöht, daß ein weiteres Ansprechen auf vom Herzschlag verursachte Signale verhindert wird, wodurch nach diese automatischen Grundeinstellung Atmungssignale mit einer üblicherweise die Amplitode der Herzschlagsignale überschreitenden Amplitude automatisch detektiert werden.

Aus der US-C-3608542 ist ein weiteres Filterverfahren für die Impedanzpneumatographie bekannt, bei dem zur Unterdrükkung von cardiovascularen Signalanteilen einstellbare Schmalbandpassfilter und einstellbare Pegeldetektoren verwendet werden, so daß auch dieses bekannte Verfahren nur bei guter Periodizität des herauszufilternden Herzsignalanteiles gute Filterergebnisse liefern kann.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ableiten eines Atmungssignales und/oder eines Herzartefaktsignales aus einem zumindest einen Atmungssignalanteil und einen Herzartefaktsignalanteil aufweisenden physiologischen Signal so weiter zu bilden, daß eine höhere Genauigkeit des aus dem Impedanzpneumatographiesignal abgeleiteten Atmungssignales und/oder des Herzartefaktsignales erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß das Herzartefaktsignal keineswegs als Signal mit fester Periode oder sich zeitlich nur langsam ändernder Periode angenommen werden kann, sondern ein Signal ist, das ausgehend von einem bestimmten zeitlichen Startpunkt innerhalb des Herzartefaktzyklus, welcher nachfolgend als Herzartefaktzeitpunkt bezeichnet wird, einen von Herzschlag zu Herzschlag im wesentlichen gleichbleibenden zeitlichen Signalverlauf hat. Diesen Signalverlauf bildet die Erfindung mittels eines Lernsignales oder einer Lernfunktion dadurch in einer Selbstlernroutine nach, indem zunächst der Herzschlagzeitpunkt erfaßt wird und die Amplitode des physiologischen Signales zu diesem Zeitpunkt als Bezugsamplitode gespeichert wird. Anschließend wird das Lernsignal mit einem auf diesen Herzschlagzeitpunkt bezogenen zeitlichen Verlauf aufgrund der Differenz zwischen dem momentanen Amplitode des physiologischen Signales und der gespeicherten Amplitode desselben sowie aufgrund vorheriger Lernsignale berechnet und gespeichert. Bei geeigneter Wahl der Berechnung der Lernsignale aufgrund der genannten Differenz und der vorherigen Lernsignale mitteln sich nicht mit dem Herzschlagzeitpunkt korrelierte Anteile des physiologischen Signales aus, während sich hierzu korrelierte Anteile verstärken, so daß das Lernsignal sich kontinuierlich an den aktuellen Herzartefaktsignalanteil anpaßt. Wie unter Bezugnahme auf den Gegenstand der Unteransprüche weiter verdeutlicht wird, kann das so gewonnene Lernsignal einerseits direkt als Ausgangssignal verwendet werden, wenn als Ausgangssignal das Herzartefaktsignal gewünscht ist, oder durch Subtraktion von dem physiologischen Signal zur Berechnung des vom Herzartefaktsignal befreiten Atmungssignales herangezogen werden.

Das Verfahren nach Anspruch 2 ermöglicht eine Ableitung des Atmungssignales und/oder Herzartefaktsignales mittels einer digitalen Schaltung, insbesondere mittels eines handelsüblichen Microcomputers. Zu diesem Zweck ist das Lernsignal in eine Mehrzahl von Lernsignalwerte unterteilt, so daß dieses in einem Halbleiterspeicher unter einer Reihe von Adressen abgespeichert werden kann, die zeitlichen Incrementen des Lernsignales beginnend ab dem Herzschlagzeitpunkt entsprechen.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren für die Ableitung, bzw. Berechnung eines Atmungssignales aufgrund des Impedanzpneumatographiesignales eingesetzt werden soll, kann dieses von Herzartefaktsignalanteilen dadurch befreit werden, daß das Lernsignal jeweils mit einem auf jeden Herzschlagzeitpunkt bezogenen zeitlichen Verlauf von dem Impedanzpneumatographiesignal subtrahiert wird.

Die in Anspruch 4 definierte Ausgestaltung des Verfahrens gemäß Anspruch 3 eignet sich besonders gut zur Durchführung mittel einer digitalen Schaltung, insbesondere mittels eines handelsüblichen Microcomputers, in dem der Zeitwert bei Auftreten eines jeden Herzschlagzeitpunktes rückgesetzt und daraufhin inrementiert wird, so daß dieser als Zugriffsadresse für das Auslesen ebenso wie für das Abspeichern der jeweiligen Lernsignalwerte des Lernsignales verwendet werden kann.

Wie in Anspruch 5 dargelegt ist, können die jeweiligen neuen Lernsignalwerte mit einer einfachen Berechnungsvorschrift aus den bisherigen Lernsignalwerten für entsprechenden zeitlichen Abstände ab dem Herzartefaktsignalzeitpunkt und der Differenz zwischen der momentanen Ainplitode und der gespeicherten Amplitode des physiologischen Signales abgeleitet werden. Durch die Gewichtung des bisherigen Lernsignalwertes und der genannten Differenz wird eine Lernfunktion erzielt, die zu einem das Herzartefaktsignal nachbildenden Lernsignal führt, zu dem das zuletzt erfaßte Herzartefaktsignal den größten Beitrag und die davor erfaßten Herzartefaktsignale einen mit zunehmendem zeitlichen Abstand immer geringeren Beitrag liefern. Diese Lernfunktion führt zu einer kontinuierlichen Anpassung des Lernsignales an das Herzartefaktsignal, beseitigt nicht in Beziehung zu dem Herzschlagzeitpunkt stehende Signalanteile durch zeitliche Mittelung und implementiert gleichfalls ein zunehmendens "Vergessen" früherer Beiträge von weiter zurückliegenden Herzartefaktsignalen im Laufe der Zeit.

Wie in Anspruch 6 festgelegt ist, läßt sich der Herzschlagzeitpunkt vorzugsweise durch den Puls eines QURS-Signales von einem Elektrokaridiographen ableiten. Dieser Ort der Ermittlung des Herzschlagzeitpunktes erweist sich als einfach, da das QRS-Signal eine in üblichen patientenmonitoren bereits vorliegende Größe ist, so daß man sich desselben bedienen kann. Es sei angemerkt, daß unter dem Begriff "Herzschlagzeitpunkt" im Sinne des Anspruches 6 jeder beliebige Bezugspunkt innerhalb eines Herzartefaktsignales dienen kann.

Besondere Bedeutung kommt der Amplitudenbegrenzung des Lernsignales gemäß den Ansprüchen 7 und 8 zu. Dem Gegenstand dieser Ansprüche liegt die Erkenntnis zugrunde, daß cardiovaskulare Artefacte bzw. Herzartefaktsignale eine begrenzte Amplitude haben, deren Maximalwert typischerweise bei weniger als 1 Ohm liegt. Auch bei schwacher Atmung liegt die Atemsignalamplitude typischerweise in der Größenordnung von 5 Ohm. Bei der Impedanzpneumatographieüberwachung von Neugeborenen kann nun die Extremsituation auftreten, daß die Atemfrequenz mit derjenigen des Herzschlages übereinstimmt. Durch die Amplitudenbegrenzung des Lernsignales wird auch für diesen Fall verhindert, daß die Atemsignale durch fälschliche Einbeziehung derselben in das Lernsignal aufgrund der Frequenzübereinstimmung der genannten Signale zu null gemacht werden, so daß auch für den genannten Extremfall eine sichere Atemsignaldetektion gewährleistet ist.

Gemäß Anspruch 9 kann durch Auslesung des Lernsignales in Synchronisation mit der Erfassung des jeweiligen Herzschlagzeitpunktes das Herzartefaktsignal nachgebildet werden.

Gemäß Anspruch 10 wird die Lernsignaldauer auf einen Wert begrenzt, der kürzer als der Herzschlagzyklus ist, da die Herzüberlagerung über das Atemsignal dieses nur für eine solche Zeitdauer verändern kann, die der Wirkung einer Systole auf die Impedanz entspricht, welche erheblich kürzer als der Herzschlagzyklus, also der Abstand zweier Herzschlagzeitpunkte, ist.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ableiten eines Atmungssignales und/oder eines Herzartefaktsignales aus einem Impedanzpneumatographiesignal arbeitet. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Ableiten eines Atmungssignales aus einem Impedanzpneumatographiesignal und einem QRS-Signal;

Fig. 2 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, nach dem der Microcomputer der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1 arbeitet;

Fig. 3a, 3b, 4a, 4b beispielshafte eingangsseitige Impedanzpneumatographiesignale und aus diesen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens berechnete, von Herzartefaktsignalanteilen weitgehend befreite Atmungssignale.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, und die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, zwei über den Thorax eines Patienten angeordnete Impedanzmeßelektroden zur Bestimmung der zwischen diesen herrschenden Thoraximpedanz, um hieraus ein Impedanzpneumatographiesignal abzuleiten, sowie eine EKG-Elektrode 5 zur Erzeugung eines Elektrokardiographiesignales. Die genannten Signale werden einem Patientenmonitor 6 über ein dreiadriges Elektroden-Patienten-Kabel 7 zugeführt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Patientenmonitor um einen Monitor des Types "Hewlett Packard 78354".

Der Monitor erzeugt ausgangsseitig ein Impedanzpneumatographiesignal an einem ersten Ausgang 8 sowie ein den Herzschlagzeitpunkt darstellendes, aus dem EKG-Signal abgeleitetes QRS-Signal an einem zweiten Ausgang 9.

Die in soweit beschriebene Vorrichtung 1 - 8 zur Gewinnung des Impedanzpneumatographiesignales und des QRS-Signales ist als solche im Stand der Technik bekannt und muß daher nicht im einzelnen erläutert werden.

Das Impedanzpneumatographiesignal vom ersten Ausgang 8 wird durch einen A/D-Wandler 10 in ein Digitalsignal umgeformt, das einem Microcomputer 11 an dessen erstem Eingangstor 12 zugeführt wird. Das pulsartige QRS-Signal vom zweiten Ausgang 9 des Patientenmonitors 6 wird dem Setz-Eingang 13 eines RS-Flip-Flop 14 zugeführt. Ein Q-Ausgang 15 des RS-Flip-Flop 14 steht mit einem. zweiten Eingangstor 16 des Microcomputers 11 in Verbindung. Sobald der Microcomputer 11 das Vorliegen eines hohen logischen Pegels an seinem zweiten Eingangstor 16 erfaßt hat, welcher durch einen zuvor aufgetretenen QRS-Puls bedingt ist, erzeugt er an seinem ersten Ausgang 17 ein Rücksetzsignal, das dem Rücksetz-Eingang 18 des RS-Flip-Flop 14 zugeführt wird. Wie für den Fachmann offensichtlich ist, dient das RS-Flip-Flop 14 dazu, ein sicheres Erfassen eines Pulses des QRS-Signales durch den Microcomputer 11 zu gewährleisten. An einem zweiten Ausgangstor 19, das an einen D/A-Wandler 20 angeschlossen ist, erzeugt der Microcomputer das gefilterte Atmungssignal.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 ein Flußdiagramm des Programmes erläutert, nach dem der Microcomputer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Berechnen eines gefilterten Atmungssignales aus einem Impedanzpneumatographiesignal arbeitet.

Nach einem Start-Programmschritt S1 liest der Microcomputer 11 den an seinem ersten Eingangstor 12 anliegenden Impedanzwert, speichert diesen als Variable "IMP" ab und bewirkt ein erneutes Starten des A/D-Wandlers 10 in einem zweiten Programmschritt S2.

In einem dritten Programmschritt S3 wird der logische Wert QRS, der das Vorliegen bzw. Nicht-Vorliegen eines QRS-Pulses darstellt, auf den Wert "FALSCH" initialisiert. Nunmehr wird der an dem zweiten Eingangstor 17 anstehende logische Wert, der vom Ausgang des Flip-Flop-14 abgegeben wird, eingelesen. Sobald dieser logische Wert Q "WAHR" ist, und daher das Flip-Flop-14 gesetzt ist, wird der logische Wert QRS auf "WAHR" gesetzt.

In einem vierten Programmschritt S4 wird überprüft, ob der logische Wert QRS "WAHR" ist. Falls dies der Fall ist, fährt das Programm mit dem fünften Programmschritt S5 fort. Andernfalls geht es zum sechsten Programmschritt S6.

Im fünften Programmschritt wird das Flip-Flop-14 durch Erzeugen eines logisch hohen Pegels an dem ersten Ausgang 17 des Microcomputers rückgesetzt und ein die Zeitachse darstellender Wert TS auf null gesetzt. Der zu diesem Bezugszeitpunkt vorliegende Amplitudenwert IMP des Impedanzpneumatographiesignales wird als Bezugsamp1itude IMP OFFSET abgespeichert.

Im sechsten Programmschritt S6 wird überPrüft, ob der momentane Zeitwert TS kleiner als ein Maximalwert NCAT ist, der die maximale Zeitdauer des Lernsignales ab Auftreten des Herzschlagzeitpunktes (TS = 0) darstellt. Falls dies der Fall ist, geht das Programm zum siebten Programmschritt S7, während es sonst mit dem achten Programmschritt S8 fortfährt.

Im siebten Programmschritt S7 wird zunächst das Ausgangssignal OUT des Microcomputers auf die Differenz zwischen dem momentanen Impedanzwert IMP vermindert um den Lernsignalwert CRT (TS), der dem momentanen Zeitpunkt TS zugeordnet ist, gesetzt.

In einem nächsten Schritt wird ein neuer Lernsignalwert CRT(TS) durch Multiplikation des bisherigen Lernsignalwertes CRT (TS) mit einer um 1 verminderten Mittelungskonstante NAVE multipliziert, dieser Wert um die Differenz zwischen der momentanen Amplitude und der gespeicherten Bezugsamplitude (IMP - IMP OFFSET) erhöht und die sich ergebende Größe durch die Mittelungskonstante NAVE geteilt.

Anschließend wird der momentane Zeitwert TS um 1 inkrementiert.

Falls das Ergebnis der Überprüfung im sechsten Programmschritt S6 negativ ist, wird im achten Programmschritt 58 der Ausgangswert OUT auf den momentanen Wert des Impedanzpneumatographiesignales IMP gesetzt, da in diesem Fall keine rechnerische Korrektur desselben durchzuführen ist.

Im neunten Programmschritt S9 wird der so errechnete Ausgangswert 0UT dem D/A-Wandler 20 als gefiltertes Ausgangssignal zugeführt, der dieses in analoger Form abgibt.

In einem zehnten Programmschritt S10 kehrt das Programm zu dem vierten Programmschritt S4 zurück.

Die Fig. 3a und 4a zeigen zeitliche Verläufe zweier Impedanzpneumatographiesignale, die künstlich simuliert sind. Die Fig. 3b und 4b stellen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren berechnete Ausgangssignalkurven dar, wobei für die Berechnung die oben beschriebene Routine verwendet wurde. Zum besseren Verständnis der Kurven sei angemerkt, daß zum Beginn der jeweiligen Berechnungsroutinen die Lernsignalwerte "CAT (TS)" auf null gesetzt waren. Mit zunehmendem Fortschreiten des Lernprozesses, den man anhand der Ausgangskurven der Fig. 3b, 4b beobachten kann, wird der Störanteil im Eingangssignal, der dem Herzartefaktsignalanteil entspricht, zunehmend unterdrückt, so daß das gefilterte Signal einem reinen Atmungssignal entspricht.

Die Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens konnte auch bei Auftreten von ventrikulären Extrasystolen bei unregelmäßiger Herzfrequenz und bei fehlerhaften QRS-Erkennungen unter Beweis gestellt werden.

Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel nur zum Gewinnen eines von Herzschlagsignalanteilen befreiten Atmungssignales aufgrund eines Impedanzpneumatographiesignales verwendet wird, kann es ebenfalls zum Erzeugen eines von Atmungssignalanteilen befreiten Herzartefaktsignales aufgrund eines Impedanzpneumatographiesignäles oder zum gleichzeitigen Erzeugen beider Signale eingesetzt werden.


Anspruch[de]

1. Ein Verfahren zum Ableiten eines Atmungssignales und/oder eines Herzartefaktsignales aus einem zumindest einen Atmungssignalanteil und einen Herzartefaktsignalanteil aufweisenden physiologischen Signal, insbesondere einem Impedanzpneumatographiesignal,

mit folgenden Schritten:

- Erfassen des Herzschlagzeitpunktes (S3, S4), und

- Speichern der Amplitude des physiologischen Signales zum Herzschlagzeitpunkt (S5),

gekennzeichnet durch folgenden Schritt:

- Berechnen und Speichern eines Lernsignales (CAT(TS)) mit einem auf den Herzschlagzeitpunkt (TS) bezogenen zeitlichen Verlauf aufgrund der Differenz zwischen der momentanen Amplitude des physiologischen Signales (IMP) und der gespeicherten Amplitude (IMP OFFSET) desselben sowie aufgrund eines vorherigen Lernsignales (CAT(TS), S7).

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt (57) des Berechnens und Speicherns des Lernsignales (CAT(TS)) das Berechnen und Speichern einer Mehrzahl von Lernsignalwerten (CAT(1) bis CAT(NCAT - 1)) für eine Mehrzahl von Zeitpunkten mit jeweils vorgegebenen zeitlichen Abständen von dem Herzschlagzeitpunkt aufgrund der jeweiligen Differenz zwischen der momentanen Amplitude des physiologischen Signales und der gespeicherten Amplitude des physiologischen Signales sowie aufgrund eines vorherigen Lernsignalwertes umfaßt.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ableiten eines von Herzartefaktsignalanteilen oder cardiovaskularen Artefakten befreiten Atmungssignales das Lernsignal jeweils mit einem auf jeden Herzschlagzeitpunkt bezogenen zeitlichen Verlauf von dem Impedanzpneumatographiesignal subtrahiert wird.

4. Ein Verfahren nach Anspruch 3 in Rückbeziehung auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden bei einem Herzschlagzeitpunkt beginnenden Herzschlagzyklus jeweils beginnend ab jedem Herzschlagzeitpunkt ein Zeitwert (TS) inkrementiert wird, mit dem auf den dem jeweiligen zeitlichen Abstand (TS) von dem Herzschlagzeitpunkt (QRS = TRUE) entsprechenden Lernsignalwert (CAT(TS)) zugegriffen wird, so daß di ser während dieses Herzschlagzyklus so lange von dem momentanen Impedanzpneumatographiesignal subtrahiert wird, bis auf den dem nachfolgenden zeitlichen Abstand dieses Herzschlagzyklus zugeordneten Lernsignalwert (CAT(TS+1)) zugegriffen wird.

5. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einem bestimmten zeitlichen Abstand zu dem Herzschlagzeitpunkt zugeordnete neue Lernsignalwert aus dem diesem zeitlichen Abstand zugeordneten bisherigen Lernsignalwert und der momentanen Differenz zwischen der momentanen Amplitude und der gespeicherten Amplitude des physiologischen Signales dadurch berechnet wird, daß dieser bisherige Lernsignalwert mit einem Faktor, der kleiner als 1 ist ((NAVE - 1) / NAVE) multipliziert wird und zu dem sich ergebenden Produkt das Produkt aus der Differenz der momentanen und der gespeicherten Amplitude einerseits (IMP - IMP OFFSET) und der Differenz aus 1 vermindert um diesen Faktor andererseits (1 / NAVE) addiert wird.

6. Ein Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Herzschlagzeitpunkt durch den Puls eines QRS-Signales von einem Elektrokardiographen abgeleitet wird.

7. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lernsignalamplitude oder der Lernsignalwert (CAT(TS)) auf einen Maximalwert, der unterhalb von üblichen Atemsignalamplituden liegt, begrenzt ist.

8. Ein Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das physiologische Signal ein Impedanzpneumatographiesignal ist, und daß der Maximalwert der Lernsignalamplitude bzw. der maximale Lernsignalwert auf maximal 1 Ohm begrenzt ist.

9. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ableiten eines von Atmungssignalanteilen befreiten Herzartefaktsignales das Lernsignal periodisch beginnend mit jedem Herzschlagzeitpunkt ausgelesen wird.







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