In der früher verwendeten Vektorkardiographie, bspw. mit Hilfe des Ablei- tungssystems nach Frank, wurde angenommen, dass die Ableitungssignale über ein Widerstandsnetzwerk sozusagen umgerechnet werden könnten, um daraus orthogonale Signale zu generieren. Diese Annahme war falsch. Dieser ist einer von vielen Gründen, dass die Methode der Vektorkardiographie verlassen worden ist.

Die Orthogonalität der Projektionen der Herzströme, ist eine conditio sine qua non zur genauen Erfassung der Grosse der Potentiale. Ein neues Ver- fahren, das die Orthogonalität per constructionem sicherstellt, ist im Europäi- schen Patent Nr. 0'086'429 desselben Erfinders beschrieben und das Verfah- ren neu als Kardiogoniometrie bezeichnet worden, insbesondere weil sich diese Art von Messung und Auswertung von der alten Vektorkardiographie essentiell unterscheidet.

Eine Weiterentwicklung dieser Lehre beinhaltet die vorliegende Patentanmel- dung, es handelt sich um eine Erweiterung der Kardiogoniometrie. Diese erfolgt in drei wesentlichen Punkten : 1. Die Beiziehung des Skalarwertes der anfallenden Messwerte und deren Informationswert mit Hilfe der Verwendung von Zusatzfunk- tionen, daraus resultierend, die genaue Bestimmung der Start-und Endstellen eines räumlichen Signalverlaufes.

2. Daraus resultierend die auf bspw. 2 ms genaue Ortung des soge- nannten Nullpunktes, das heisst, des Beginns der Depolarisation und des'J-points', dem Grenzpunkt zwischen der Depolarisation und Repolaristion des Herzens.

3. Die Unterteilung der Repolarisation in drei Abschnitte und deren exakte Abgrenzung voneinander.

Daraus resultiert die Erfassung von vielen Messwerten, die die Diagnose aufgrund von harten Daten im Gegensatz zu den statistischen Daten der Elek- trokardiographie erlauben. Diese harten Daten werden über ein weiteres Programm erfasst und zu diagnostischen Zwecken über weitere Geräte (24- Std Goniometer, Herzüberwachungsgeräte, Defibrillatoren etc.) verwendet bzw. verarbeitet. Diese Daten stehen dann bereit fur die Verwendung als Signale zur Steuerung von Online-Herzgeräten, als Daten zur Aufzeichnung von Diagrammen, als Daten zur Extrapolation und als Daten zur Herstellung einer vollcomputerisierten Herzdiagnostik.

Es ist deshalb das Ziel der Erfindung, diese bekannten Daten, die es ermögli- chen, bisher über kardiographische Methoden nicht sichtbare pathologische Befunde zu ermitteln, derart zu verarbeiten, dass insbesondere die bekannten Mängel der Nullpunktbestimmung und der genauen Erfassung der Daten bei kleinen Potentialen weitgehend behoben werden. Dieses Verfahren ist in den Patentansprüchen definiert und hier anschliessend im Detail diskutiert.

Die Ermittlung des Nullpunktes, das heisst, die Bestimmung des Start-und Endpunktes eines räumlichen Signalverlaufes, hier sind es Vektorschleifen, ist schwierig. Es wurde versucht, in Zusammenarbeit mit dem Erfinder, eine praktikable Lösung zu finden, siehe bspw. US-Patent Nr. 4'700'712 eines Mit- arbeiters des Erfinders, welches Verfahren wohl eine Verbesserung brachte, aber bei kleinem Signal-Rauschabstand oft versagte.

Die Lokalisation des Maximalvektors der ST-T Schleife und dessen allfällige Streuung, beides sehr wichtige Parameter zur Diagnose von Ischämiezonen und deren Lokalisation, ist nicht mehr mit Sicherheit möglich, wenn der Vek- tor (bzw. das Signal) weniger als 0,4 mV beträgt. Bei so kleinen Werten kann die Überlagerung von extrakardialen Störströmen (Muskelzittern u. a.) sowohl den durch einen Meridianwert ermittelten Maximalvektor wie auch die Streu- ung der Einzelwerte und endlich auch die Form der ST-T Schleife so stark verändern, dass eine sichere Diagnose nicht mehr möglich ist.

Der Start-und der Endpunkt einer QRS-Schlaufe in einem Koordinatensy- stem beginnen, zumindest theoretisch, im Ursprung bzw. Nullpunkt des Koor- dinatensystems. Bei ungünstigen elektrischen Verhältnissen ergeben sich je- doch Fehler in Form offener Schlaufen oder durch Verlagerungen aus dem

Nullpunkt. Auch wenn über eine grössere Anzahl Schlaufen gemittelt wird, verfälschen solche Fehler einen Befund und sie werden in der Regel nicht entdeckt und entsprechend berücksichtigt.

Das erfinderische Verfahren realisiert sich in wenigen ideenreichen Verfah- rensschritten : Die abgeleiteten Spannungswerte U werden nach dem vom glei- chen Erfinder in der EP-0'086'429 beschriebenen Umrechnungs-und Kon- struktions-Verfahren orthogonalisiert. Aus den orthogonalisierten Rohdaten werden die Vektorbeträge der Spannung U ermittelt. Man erzeugt eine der Messung der Rohdaten entsprechende zeitliche Abfolge von Vektorbeträgen in gleichbleibenden zeitlichen Abständen, bspw. 2 Millisekunden. Störende statistische Grosse werden eliminiert, indem jede Messgrösse mit einer Gruppe von unmittelbar vorangehenden und unmittelbar folgenden Messgrös- sen, bspw. Gruppen von 5 bis 10 Messgrössen, zu einem korrigierten Mess- wert verarbeitet wird (moving average, kontinuierliche Mittelwertbildung oder gleitender Durchschnitt). Dadurch wird der Einfluss von Artefakten massgeb- lich verringert und die Abfolge der Vektorbeträge korrigiert. Aus den kor- rigierten Vektorbeträgen der Spannung U wird der Differentialquotient dU/dt errechnet und die Nulldurchgänge ermittelt.

Eine weitere Verfahrensvariante besteht darin, aus der zeitlichen Abfolge der Vektorbeträge der abgeleiteten Spannungen U direkt den Differentialquo- tienten zu bilden und dann die statistischen Grosse bzw. Artefakte wie oben beschrieben zu eliminieren bzw. zu verringert, um exakte Nulldurchgänge zu erhalten.

Aus diesen, sozusagen bereinigten, Nulldurchgängen ergibt sich bspw. die genaue Abgrenzung der Teilstrecken R+, R-, ST, T+ und T- (siehe Figur 2) und damit auch der Nullpunkt von R+, der sogenannte J-point am Ende von R-und schliesslich der exakte Endpunkt der T-Welle, was ohne das erfin- dungsgemässe Vorgehen nicht erzielbar war.

Diese Daten stehen dann zur weiteren Verwendung bereit, bspw. als Parame- ter für weitere Berechnungen oder nach entsprechender Umsetzung als elek- trische Signale zur Steuerung von Online-Kardiographen oder als Daten zur Aufzeichnung von Diagrammen, oder als Daten zur Extrapolation und so wei- ter. Als zusätzliches Hilfsverfahren kann noch der Quotient aus Differential und Menge der Vektorbeträge gebildet und dessen Werte weiterverwendet werden.

Anhand der nachfolgend aufgeführten Figuren wird das erfindungsgemässe Verfahren nun im Detail erklärt.

Fig. 1 zeigt ein beispielsweises Ablaufschema des Verfahrens.

Fig. 2 Die Diagramme A, B und C zeigen die aus dem Verfahren gewon- nenen Daten zur Nullpunktbestimmung.

Wie Figur 1 zeigt, werden die Daten aus einer Messung in einem Zwischenge- rät, bspw. in einem sogenannten Satelliten, gewonnen. Die Rohdaten (Messsignale) müssen nun in mehreren Verfahrensschritten aufbereitet wer- den. Zuerst werden sie im Zwischengerät digitalisiert und orthogonalisiert und

einem Computer zugeleitet, wo sie gemäss der oben genannten Europäischen Patentschrift Nr. 0'086'429 verarbeitet werden. Aus den gewonnenen Vektoren können verschiedene aussagekräftige Darstellungen hergestellt werden, die be- kannteste davon ist die räumliche Darstellung der Vektorschleife in einem Polarkoordinatensystem. Alle diese Darstellungsformen sind darauf angewie- sen, dass der sogenannte'Nullpunkt', das ist der exakte Beginn des QRS-Si- gnals, auf der Zeitachse bestimmt werden kann. Die nullpunktnahen Signale sind jedoch durch das Systemrauschen, hier die Unruhe der Basislinie, ver- deckt und können nicht einfach sichtbar gemacht werden.

Aus diesem Grunde werden die digitalisierten und orthogonalisierten Signale in Abständen von beispielsweise einer Millisekunde registriert und die gewon- nene zeitliche Funktion, in Annäherung das Integral des Potentials, wird einer glättenden, sogenannten gleitenden Durchschnittsbildung bspw. nach der nach- folgenden Formel unterzogen.

Yi (geglättet) = 1/m (Yik +... + Yi + ... + Yi+k), wobei i den fortlaufenden Index der einzelnen Messwerte und m = 2k +1 die Anzahl der für die Bildung des gleitenden Durchschnittes in Betracht gezoge- nen Messwerte darstellt, die in diesem Falle eine ungerade Zahl ist.

Für m = 2k (gerade Zahl von Messwerten) heisst die entsprechende Formel : Yj (geglättet) = 1/2 ...+Yi+k-1)+1/m(Yi-k+...+Yi+k+1)}+

Durch diese Glättung werden statistische Grosse und Artefakte, hier unter anderem das Basislinienrauschen, eliminiert bzw. verringert. Damit sind die elektrischen Signale praktisch eindeutig bestimmbar. Der Beginn und das Ende eines elektrischen Signals können festgelegt werden und da diese Signa- le zeitabhängig sind, lässt sich bspw. genau messen, wie lange das Signal dau- ert und nach welcher Zeitdauer das Signalmaximum erreicht ist. Ferner kön- nen die Summen der einzelnen Potentiale in den verschiedenen Zeitabschnit- ten einzeln ermittelt werden.

Eine Verbesserung der Nullpunktdetektion bringt das Differential der aus bspw. lms-Vektoren bestehenden Abfolge der zeitlich hintereinander eintref- fenden elektrischen Signale und nach Umrechnung die zeitliche Abfolge de- ren Vektorbeträge. Durch diese Massnahme erscheinen Maxima und Minima (fiir den vorliegenden Fall Nullstellen) in der Abfolge der Vektorbeträge bzw. im Signalverlauf als Nulldurchgänge und können rechnerisch, elektrisch oder graphisch besonders genau und einfach festgelegt werden. Durch das Differen- tial wird das Spektrum im Bereich der Basislinie unruhig, da sich eine ganze Anzahl irrelevanter Nullstellen bilden, besonders bei zu kleinen Potentialen, was eine Glättung des dU/dt-Diagramms vor allen Dingen nötig macht. Es hat sich ferner gezeigt, dass als Auswertungshilfe auch der Quotient aus Di- fferential und Skalarwert der Vektorbeträge herangezogen werden kann.

Figur 2, Diagramm A zeigt die geglättete, und durch kontinuierliche Mittel- wertbildung bearbeitete Abfolge der Vektorbeträge der Spannung U gleich dem V-Diagramm (V entspricht der Ableitungsspannung U, das Diagramm besteht aus der Menge bzw. Anzahl aller gemessenen Spannungen). Man er- kennt drei Maxima und vier Minima. Zur Ermittlung der Zeitpunkte des QRS-Signals, welches als Vektorschlaufe im Nullpunkt beginnt und im Null-

punkt endet, wird der Differentialquotient dU/dt gebildet, welcher in Figur 2 als dU/dt-Funktion B gezeigt ist. Man erkennt hier anhand der Nulldurchgänge eindeutig, bei welchem Zeitpunkt das Signal aus der Basisli- nie anzusteigen beginnt (Nulldurchgang 1), wo es sein Maximum erreicht (Nulldurchgang 2) und bei welchem Zeitpunkt es endet (Nulldurchgang 3).

Dasselbe erkennt man bei den kleineren Signalen auf beiden Seiten des QRS- Signals, links die P-Welle, rechts die T-Welle und in der Differential gleich- artige Nulldurchgänge zeigen. Das Diagramm C in Figur 2 zeigt den Verlauf des Quotienten aus Differential und Summe der Vektorbeträge erstellt aus der geglätteten Funktion. Die Stellen der Nulldurchgänge auf der Zeitachse bleiben gleich, aber die'peaks'der Spektren treten markanter hervor.

Dieses hier diskutierte Verfahren zur Detektion von Verläufen von kardiogra- phischen elektrischen Signalen, und Bestimmung von weiterverwendbaren Funktionswerten auf der Zeitachse, ausgehend von den kardiogoniometrisch orthogonalisierten Messgrössen, wie im Europäischen Patent Nr. 0'086'429 beschrieben, kann in auf zwei Arten durchgeführt werden : 1) indem die in der zeitlichen Abfolge gemäss der Messung anfallenden Vektorbeträge der orthogonalisierten Mess- grössen dadurch korrigiert werden, dass jede Messgrösse mit einer Gruppe unmittelbar vorangehender und un- mittelbar folgender Messgrössen zu einer korrigierten Messgrösse verarbeitet wird und aus der errechneten Ab- folge der korrigierten Messgrössen der Differentialquo- tient gebildet wird oder 2) indem aus den gemäss der Messung anfallenden zeitli- chen Abfolge der Vektorbeträge von orthogonalisierten

Messgrössen der Differentialquotient gebildet wird und die differenzierte Abfolge dadurch korrigiert wird, dass jede differenzierte Messgrösse mit einer Gruppe unmit- telbar vorangehender und unmittelbar folgender differen- zierter Messgrössen zu einer korrigierten differenzierten Messgrösse verarbeitet wird.

Die auf beiden Wegen aus der Bildung der Differentialquotienten gewonne- nen und bereinigten Nullstellen werden dann zur Weiterverarbeitung bzw.

Weiterbenützung bereit gestellt.

Für Untersuchungen von Teilen des Spektrums, wie beispielsweise der STT- Strecke, das heisst, die Region zwischen der rechten Flanke des QRS-Signals und dem Maximum des T-Signals, oder wie oben erwähnt, die Region rechts vom T-Signal, welche im Quotienten-Spektrum weitere Linien zeigt, können Daten aus dem Differential-Spektrum als Steuerungsparameter herangezogen werden. Die entsprechenden exakten und vor allen Dingen relevanten Null- durchgänge des Differentialquotienten können bspw. zum exakten Triggern von Defibrillatorgeräten herangezogen werden.