Individuums

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Prädiktion wenigstens einer kardiologischen Dysfunktion eines Individuums.

Stand der Technik

In medizinischen Fachkreisen besteht die einhellige Auffassung, dass Patienten mit einer fortgeschrittenen atrialen Kardiomyopathie einem erhöhten Risiko ausgesetzt sind, Herzkreislauferkrankungen zu erleiden, die typischerweise in Form von

Vorhofflimmern, Herzinsuffizienz oder ischämischen Schlaganfall auftreten können. Die sich in diesen Fällen ausbildenden mechanischen und/oder elektrischen

Funktionsstörungen des Herzmuskels im Bereich der Vorhöfe beruhen auf einer krankhaften Vermehrung des Bindegewebes (Fibrose) und einer damit

einhergehenden lokalen Vernarbung des Herzmuskels. Zusätzlich kann eine

Erweiterungen (Dilatation) der Vorhöfe begleitend bestehen. . Gängige

Diagnosetechniken zur Erkennung von an atrialer Kardiomyopathie erkrankter Personen basieren entweder auf magnetresonanzgestützter

Herzvorhofsequenzbildaufnahmen oder auf einer invasiven elektroanatomischen Kartierung unter Verwendung eines speziellen 3D-Systems eines kardialen elektrophysiologischen Katheterlabors. Beide Diagnoseoptionen zeichnen sich durch eine begrenzte Verfügbarkeit und einen hohen Kostenaufwand aus. Im Falle magnetresonanzgestützter Untersuchungen bedarf es darüber hinaus der Injektion von Gadolinium als Kontrastmittel. Aus den genannten Gründen liegt es auf der Hand, dass derartige Untersuchungen an Patienten mit atrialer Kardiomyopathie nur in Ausnahmefällen, d.h. nicht systematisch durchgeführt werden.

Da das Krankheitsbild der atrialen Kardiomyopathie insbesondere in Form von Herzfibrosen eng mit einer erhöhten Risiko für Herzrhythmusstörungen, bspw. in Form von Vorhofflimmern oder Vorhofflattern, verbunden ist, sind alternative kostengünstige und ressourcenschonende Diagnoseverfahren wünschenswert, die als prädiktive low-cost Screeningverfahren eingesetzt werden sollen.

Auf der Grundlage detaillierter Untersuchungen an Elektrokardiogrammen, die an einer Vielzahl von gesunden sowie an atrialer Kardiomyopathie erkrankter Personen aufgezeichnet worden sind, konnten einige EKG-gestützte Messparameter erkannt werden, auf deren Grundlage eine qualifizierte Risikoabschätzung für Vorhofflimmern und/oder Schlaganfall möglich erscheint.

Aus einem Artikel von Jane Caldwell et al,„Prolonged P-wave duration is associated with atrial fibrillation recurrence after successful pulmonary vein Isolation for paroxysmal atrial fibrillation”, Journal of Interventional Cardiac Electrophysiology, März 2014, Volume 39, Issue 2, S. 131-138, geht hervor, dass sich im Rahmen von postoperativen Untersuchungen an Patienten mit Pulmonalvenenisolation die

Erkenntnis erhärtete, dass die P-Welle eines den Sinusrhythmus der Herzfunktion darstellenden Elektrokardiogramms (EKG), insbesondere deren P-Wellendauer, als relevanter Beurteilungsparameter für eine Risikoabschätzung gegenüber einem Auftreten von Vorhofflimmern oder Schlaganfall herangezogen werden kann. So konnte im Rahmen statistischer Auswertungen geschlussfolgert werden, dass

Patienten mit einer verlängerten P-Wellendauer von > 140 ms einem signifikant erhöhten Risiko für Vorhofflimmern und/oder Schlaganfall unterliegen.

Eine jüngere Übersichts-Studie von Yao-Sheng Wang et al.,“ Prolonged P-wave duration is associated with atrial fibrillation recurrence after radiofrequency catheter ablation: A systematic review and meta-analysis”, International Journal of Cardiology, Volume 227, 15 January 2017, S. 355-359, bestätigt dies in einer Metaanalyse von 9 separaten Studien. So wurden die Elektrokardiogramme von kummulativ über 1000 Patienten hinsichtlich einer verlängerten P-Wellendauer analysiert, die einer kardiologischen Hochfrequenzkatheterablation unterzogen worden sind. Im Rahmen dieser Untersuchungen ergab sich, dass Patienten mit einer P-Wellendauer länger als 149,5 ms mit einer Wahrscheinlichkeit von 66% dem Risiko ausgesetzt sind, Vorhofflimmern zu erleiden.

Eine in dem Artikel von Amir Jadidi et al. ,“The Duration ofthe Amplified Sinus-P- Wave Identities Presence of Left Atrial Low Voltage Substrate and Predicts Outcome After Pulmonary Vein Isolation in Patients With Persistent Atrial Fibrillation”, JACC: Clinical Electrophysiology, Volume 4, Issue 4, April 2018, 531 -543, vorgestellte Studie, die an Patienten mit Pulmonalvenenisolation durchgeführt wurde, bestätigt den Zusammenhang zwischen einer zeitlich verlängerten P-Welle und dem erhöhten Risiko für ein Wiederauftreten von Herzrhythmusstörungen in Form von

Vorhofflimmern und Schlaganfall. Die vorliegende Studie zeigt erstmals, dass die stark amplifizierte P-Wellendauer, die aus einem digital verstärkten 12-Kanal Oberflächen-EKG innerhalb eines Sinusrhythmus ableitbar ist, mit dem Ausmaß des fibrotischen Niederspannungssubstrates innerhalb des linken Vorhofes sehr gut korreliert. So unterliegen Patienten mit einer P-Wellendauer von > 150 ms einem erhöhten Risiko für ein erneutes Auftreten von Arhythmien.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Prädiktion wenigstens einer kardiologischen Dysfunktion, insbesondere in Form von Vorhofflimmern und/oder ischämischen Schlaganfall und/oder Herzinsuffizienz derart anzugeben, so dass die Zuverlässigkeit und Belastbarkeit einer Voraussage über die

Wahrscheinlichkeit, dass ein Individuum eine kardiale Dysfunktion erleiden wird, signifikant verbessert werden soll. So soll es möglich sein, systemische

Untersuchungen an einer großen Vielzahl von Individuen schnell und ökonomisch vornehmen zu können, um im Ergebnis belastbare Risikoabschätzungen über das Auftreten künftiger kardiologischer Dysfunktion mit einer Zuverlässigkeit für jedes Individuum von wenigstens 80%, vorzugsweise wenigstens 90%, treffen zu können. Das lösungsgemäße System ist im Anspruch 1 angegeben. Das System in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf die

Ausführungsbeispiele zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Zuverlässigkeit, mit der eine Aussage über ein potentiell vorhandenes Risiko vorgenommen werden kann, dem ein Individuum ausgesetzt ist, künftig Vorhofflimmern oder einen ischämischen Schlaganfall zu erleiden, unmittelbar korreliert ist mit der Genauigkeit der

messtechnisch erfassten P-Wellendauer, der„Area under the total or left atrial P- wave (AUP), dem Quotienten aus der Amplitude der Gesamt-P-Welle zu Gesamt-P- Dauer sowie Quotient der mittleren oder maximalen Amplitude eines vorbestimmten Anteils der P-Welle zur Dauer diesen Anteils oder zur Gesamtdauer der P-Welle“.

Anhand akribischer Auswertungen von Elektrokardiogrammen, die an einer großen Vielzahl von Personen gewonnen worden sind, wurden einerseits die

Schwierigkeiten und die damit verbundenen Fehlermöglichkeiten bei der

Risikoabschätzung von Herzrhythmusstörungen auf Basis der P-Wellendauer erkannt und andererseits die Erkenntnis gewonnen, dass die Belastbarkeit einer derartigen Risikoabschätzung sehr sensibel von der Exaktheit der messtechnischen Erfassung der P-Wellendauer abhängt. So gilt es die P-Wellendauer mit einem zeitlichen Fehler von maximal ± 2 ms, vorzugsweise maximal ± 1 ms, besonders bevorzugt maximal ± 0,5 ms exakt zu ermitteln. Bei größer werdendem

Toleranzbereich verschlechtert sich die Aussagezuverlässigkeit nichtlinear. Die dem lösungsgemäßen System zugrundeliegende Messqualität zur zeitlichen Erfassung der P-Wellendauer ermöglicht Personen-spezifische Prädiktionen bezüglich künftiger kardiovaskulärer Dysfunktion mit einer Wahrscheinlichkeit von wenigstens 80% bis hin zu über 90%.

Das lösungsgemäße System umfasst hierzu ein Mittel zur Bereitstellung eines an einer Person erfassten EKGs, das eine Anzahl n zeitsynchroner EKG-Ableitungen aufweist, die jeweils eine zeitliche Abfolge des Sinusrhythmus eines Herzschlages der Person repräsentierenden Zeitsignalen umfassen. Vorzugsweise besteht das Mittel zur Bereitstellung des EKGs in Form eines digitalen 12-Kanal-Standard-EKG- Aufnahmegerätes oder aus einem Körperoberflächen-EKG-Aufnahmesystems, das multiple Elektroden nutzt, um die Elektrischen Herzerregungen aufzuzeichnen.

Alternativ kann das Mittel zur Bereitstellung der n zeitsynchronen EKG-Ableitungen lediglich in Form eines Speichermediums ausgebildet sein, auf dem die n-EKG- Ableitungen in digitaler Form gespeichert sind. In einer einfachsten Form sind auch nur n = 3 Ableitungen nötig, die einer weiteren Auswertung zugrunde gelegt werden.

Die vorzugsweise n = 12 zeitsynchronen EKG-Ableitungen umfassen in periodischer Abfolge die elektrokardiographisch aufgezeichneten, elektrischen Aktivitäten sämtlicher Herzmuskelfasern, die sich jeweils als Sinusrhythmus abzeichnen, der in seiner zeitlicher Abfolge in die sogenannte P-Welle, den QRS-Komplex sowie die T- Welle unterteilbar ist. Von zentraler Bedeutung ist im vorliegenden Fall der

Zeitabschnitt der P-Welle, die der Vorhoferregung entspricht und deren Beginn durch eine elektrische Stimulation im Sinusknoten ausgelöst wird. Die elektrische

Reizbildung breitet sich vom im rechten Vorhof befindlichen Sinusknoten über den linken Vorhof in Richtung des AV-Knotens (Atrioventrikularknoten) aus. Das zeitliche Ende der P-Welle definiert sich durch das Erreichen der vollständigen elektrischen Erregung der Herzvorhöfe, die in der Regel zeitlich vor der im Sinusrhythmus durch den QRS-Komplex definierten Herzkammererregung liegt.

Das System umfasst neben dem Mittel zur Bereitstellung eines am Individuum erfassten EKGs ein Auswahlmittel, das aus der Anzahl n bereitgestellter EKG- Ableitungen jene EKG-Ableitungen auswählt, die sich bevorzugterweise für eine P- Wellendauer-Ermittlung eignen.

Die in digitaler Form vorliegenden EKG-Ableitungen ermöglichen im Rahmen des Prozessor-gestützten Auswahlmittels den Einsatz eines Bilddaten auswertenden Programmes und/oder von numerischen Auswertealgorithmen, das bzw. die unter zusätzlicher Nutzung von gespeicherten Experteninformationen, bspw. in Form von Referenzdaten, sowie auch optionaler Nutzung von selbst lernenden

Datensignalauswerteroutinen, aus den n EKG-Ableitungen jene selektieren, in denen charakteristische und vollständige P-Wellenanteile enthalten sind. Aus sämtlichen EKG-Ableitungen sind wenigstens zwei oder sofern die Auswahlkriterien erfüllt sind, vorzugsweise alle EKG-Ableitungen auszuwählen. Für die Auswahl geeigneter EKG- Ableitungen ist somit eine bestimmter Ähnlichkeitsgrad zwischen den seitens des Bereitstellungsmittels vorliegenden EKG-Ableitungen und einer vorgegebenen Referenz als erstes Entscheidungskriterium E1 zugrundegelegt.

Eine prozessorbasierte Recheneinheit, die als Analyseeinheit dient und mit dem Auswahlmittel kommuniziert, analysiert die vorausgewählten EKG-Ableitungen in Bezug auf den zeitlichen Beginn und das zeitliche Ende der P-Welle in wenigstens einem Sinusrhythmus pro EKG-Ableitung.

Hierzu gilt es zunächst einen iso-elektrischen Signalpegel anhand der Zeitsignale einer ausgewählten EKG-Ableitung zu ermitteln. Ein den Zeitsignalen einer ausgewählten EKG-Ableitung zuordenbarer iso-elektrischer Signalpegel zeichnet sich vorzugsweise dadurch aus, dass innerhalb einer vorgegebenen zeitlichen Spanne die EKG-Zeitsignale keine technisch auswertbaren, über den Rauschanteil erhabene Signalpegel aufweisen. Zur Ermittlung des iso-elektrischen Signalpegels eignet sich eine zeitlich vor der P-Welle liegende Zeitspanne innerhalb eines

Sinusrhythmus, die wenigstens 10 ms, vorzugsweise wenigstens 20 ms, besonders vorzugsweise wenigstens 30 ms lang ist.

Zum Zwecke der Ermittlung des Beginns der P-Welle bestimmt die Analyseeinheit jenen ersten Zeitpunkt, der zeitlich vor dem QRS-komplex liegt und ab dem die nachfolgenden Zeitsignale der EKG-Ableitung einen vom iso-elektrischen

Signalpegel abweichenden Signalpegel aufweisen. Vorzugsweise weist dieser vom iso-elektrischen Signalpegel abweichende Signalpegel wenigstens den doppelten Signalpegel gegenüber des iso-elektrischen Signalpegels auf. Optional kann ein weiteres Kriterium zur Ermittlung des ersten, den Beginn der P- Welle definierenden Zeitpunktes herangezogen werden, gemäß dem innerhalb einer sich an den ersten Zeitpunkt unmittelbar anschließenden ersten Zeitspanne liegende, nachfolgende Zeitsignale jeweils einen positiv zunehmenden Signalpegel besitzen, d.h. die durch die Zeitsignale innerhalb des zweiten Zeitpunktes definierte P-Welle weist mathematisch jeweils positive erste Ableitungen auf.

Zur Ermittlung des das Ende der P-Welle definierenden zweiten Zeitpunktes, der zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt und vor dem QRS-Komplex liegt, gilt es jenen Zeitpunkt zu ermitteln, an dem die Zeitsignale der EKG-Ableitung ausgehend von einem vom iso-elektrischen Signalpegel abweichenden Signalpegel wieder den iso elektrischen Signalpegel annehmen. In vorteilhafter Weise gilt als Ende der P-Welle, d.h. als zweiter Zeitpunkt, jener Zeitpunkt, dessen zugeordnetes Zeitsignal dem iso elektrischen Signalpegel entspricht und das diesem Zeitsignal unmittelbar

vorausgehende Zeitsignal wenigstens einen doppelten Signalpegel verglichen zum iso-elektrischen Signalpegel besitzt.

In vorteilhafter Weise kann ein zweites, den zweiten Zeitpunkt bestimmendes

Entscheidungskriterium genutzt werden, gemäß dem die innerhalb einer sich an den zweiten Zeitpunkt anschließenden zweiten Zeitspanne liegenden Zeitsignale den iso elektrischen Signalpegel aufweisen müssen oder durch den zeitlichen Beginn des zeitlich folgenden QRS-Komplex, der dem so genannten Kammerkomplex entspricht, begrenzt wird. Die zweite Zeitspanne sollte wenigstens 4 ms betragen.

Ein weiteres optionales Entscheidungskriterium, das in Kombination oder alternativ zu den vorstehenden Entscheidungskriterien für die Festlegung des jeweils ersten und zweiten Zeitpunktes herangezogen werden kann, die die P-Welle zeitlich begrenzen, nutzt den Vergleich der EKG-Ableitungen mit einem Referenz- Zeitsignalmuster von einer Sinusrhythmus-P-Welle. Im Rahmen des Vergleiches wird eine numerische Mustererkennung durchgeführt. Aus allen ausgewählten EKG-Ableitungen, die jeweils zueinander zeitsynchrone Zeitsignale umfassen, wählt die Analyseeinheit jenen ersten Zeitpunkt aus, der zeitlich als am frühesten erfasst worden ist. Demgegenüber wird aus den

ausgewählten EKG-Zeitsignalen jener zweite Zeitpunkt ausgewählt, der zeitlich als spätester zweiter Zeitpunkt ermittelt worden ist. Auf der Grundlage des jeweils frühesten ersten Zeitpunktes sowie des jeweils spätesten zweiten Zeitpunktes ermittelt die Analyseeinheit die tatsächliche (maximale) P-Wellendauer, die für weitere Betrachtungen einer exakten Messdauer der P-Welle innerhalb des

Herzsinusrhythmus entspricht.

Das lösungsgemäße System umfasst darüber hinaus einen Komparator, der eine Abweichung zwischen der ermittelten P-Wellendauer und einem Referenzwert ermittelt und unter Zugrundelegung eines zweiten Entscheidungskriteriums ein Signal generiert. Dem zweiten Entscheidungskriterium liegt eine maximale

Zeitspanne Atmax zugrunde, für die gilt: 100 < Atmax ^ 140 ms. Im Falle, dass die ermittelte P-Wellendauer größer Atmax ist, generiert der Komparator das Signal in Form eines akustischen, visuellen oder haptisch wahrnehmbaren Signals.

Wie bereits erwähnt ermöglicht der Einsatz eines 12-Kanal-EKGs die Erfassung von 12 Ableitungen, die den 12 EKG-Standardabweichungen nach Einthoven,

Goldberger und Wilson entsprechen und die die nachfolgenden Bezeichnungen besitzen: I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1 bis V6.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, für die Bestimmung des jeweils ersten Zeitpunktes, wenigstens zwei, vorzugsweise alle der nachfolgenden EKG- Ableitungen auszuwählen: II, III, aVF, aVR, V1 , V2.

Zur Ermittlung des jeweils zweiten Zeitpunktes eignen sich vorzugsweise wenigstens zwei, vorzugsweise alle der nachfolgenden EKG-Ableitungen: I, II, III, aVR, aVL, aVF, V2 bis V6. Ebenso ist es möglich nur wenigstens drei EKG-Ableitungen lösungsgemäß einzusetzen, um die P-Wellendauer mit einer ausreichend großen Zuverlässigkeit zu ermitteln. In diesem Fall gilt es die EKG-Elektroden so anzuordnen, so dass die Messung von mindestens einer inferioren oder einer lateralen oder einer infero- lateralen oder einer superolateralen oder einer anterioren EKG-Ableitung möglich ist. Zur Ableitung der lateralen oder inferioren oder inferolateralen oder superolateralen EKGs können die EKG-Elektroden rechts und links vom Sternum bzw. von der mittleren sagitalen Körperachse angebracht sein. Zur Ableitung der anterioren oder posterioren EKG-Elektroden können die EKG-Elektroden vorne und hinten am Brustkorb angebracht sein. In allen Fällen müssen die EKG-Elektroden jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Zero-Potential-Linie des Flerzfeldes nach Augustus Waller (1887) liegen.

Der Abstand zweier Elektroden sollte größer als 1 cm betragen, um die kardialen Signale adäquat aufzuzeichnen und für die Diagnose einer atrialen Kardiomypathie zugänglich zu machen, z.B: rechts und links vom Sternum oder an der rechten und linken Clavicula („Schlüsselbein“) oder am rechten Ohr und an der linksseitigen Clavicula (jeweils auf der anderen Seite der Zero-Potential-Linie) oder rechte Hand und linke Hand angebracht sein.

Um Artefakte sowie auch anderweitige Störeinflüsse, beispielsweise betreffend den Rauschpegel, bei der Auswertung der EKG-Ableitungen zu reduzieren, bietet es sich an, die Zeitsignale einer EKG-Ableitung von wenigstens zwei, vorzugsweise 10 bis 1000, Sinusrhythmen des Herzschlages zu überlagern und mathematisch zu mittein. Die Überlagerung und mathematische Mittelung führt die Analyseeinheit an sämtlichen ausgewählten EKG-Ableitungen separat aus. Auf der Grundlage der überlagerten und gemittelten Zeitsignale pro EKG-Ableitung führt die Analyseeinheit die vorstehend erläuterten Ermittlungsschritte zum Erhalt des ersten und zweiten Zeitpunktes durch.

Optional ist ferner ein Integrator vorgesehen, der unter Zugrundelegung der ermittelten P-Wellendauer einen Integralwert, einen so genannten Area-Under-The- Curve-Wert, über die zeitliche Abfolge der Zeitsignale innerhalb der ermittelten P- Wellendauer erstellt. Der bereits vorhandene Komparator oder ein weiterer, zusätzlicher Komparator vergleicht den ermittelten Integralwert mit einem

Referenzwert und generiert unter Zugrundelegung eines dritten

Entscheidungskriteriums ein Signal.

Aus der vorstehend ermittelten P-Welle kann der Quotient aus der mittleren oder maximalen Amplitude der Gesamt-P-Welle zur Gesamt-P-Dauer sowie Quotient der mittleren oder maximalen Amplitude eines vorbestimmten Anteils der P-Welle zur Dauer diesen Anteils oder zur Gesamtdauer der P-Welle ermittelt werden. Diese Parameter werden mit dem vorhandenen Komparator oder einem Weiteren mit einem Referenzwert verglichen werden, der unter Zugrundelegung eines weiteren Entscheidungskriteriums ein Signal erzeugt.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen

Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 a schematische Darstellung eines lösungsgemäßen Systems zur

Prädiktion wenigstens einer kardiologischen Dysfunktion,

Fig. 1 b Sinusrhythmus eines Flerzschlages eines Individuums,

Fig. 2a - d EKG-Darstellungen mit jeweils zwölf EKG-Ableitungen für jeweils vier unterschiedliche Personen.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit

Figur 1 a stellt in schematisierter Komponentenzusammenstellung das

lösungsgemäße System zur Prädiktion wenigstens einer kardiologischen Dysfunktion einer Person dar. Das Mittel 1 zur Bereitstellung eines an einer Person bzw. Individuum erfassten EKG ^' s, typischer Weise in Form eines digitalen n-Kanal-EKG- Aufnahmegerätes, stellt die elektrischen Reizpotentiale am Herzen des Person dar, die je nach EKG-Ableitung definierten räumlichen kardiologischen Bereichen zuordenbar sind. Standard-EKG-Aufzeichnungsgeräte verfügen über insgesamt n = 12 EKG-Ableitungen 2, die nach Einthoven, Goldberger und Wilson die

nachfolgenden Bezeichnungen besitzen: I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1 bis V6.

Jede der einzelnen EKG-Ableitungen 2 setzt sich aus digital aufgenommen

Zeitsignalen zusammen, die den Sinusrhythmus 3 der Herzaktivität widerspiegeln. Figur 1 b zeigt die klassische Morphologie eines Sinusrhythmus 3, der sich in zeitlicher Abfolge zumindest aus der P-Welle, einem nachfolgenden QRS-Komplex sowie einer abschließenden T-Welle zusammensetzt. Das lösungsgemäße System ermittelt die P-Wellendauer PWD der Person in einer hochpräzisen Qualität, wodurch erstmals belastbare Aussagen über das Schlaganfallrisiko einer Person mit einer Zuverlässigkeit von wenigstens 80% angestellt werden können. Hierzu sind der zeitliche Beginn ti sowie das zeitliche Ende t2 der P-Welle hochgenau und fehlerfrei zu ermitteln. Dies setzt voraus, dass das Mittel 1 zur Bereitstellung des am

Individuum erfassten EKG ^' s die n-EKG-Ableitungen 2 mit einer Abtastrate von wenigstens 500 Hz, vorzugsweise von wenigstens 1000 Hz bereitstellt. Im Falle einer Abtastrate von 1000 Hz kann pro Millisekunde ein Zeitsignal erfasst werden. Gilt es eine feiner Zeitauflösung zu realisieren, so müsste die digitale

elektrokardiographische Aufzeichnung mit einer entsprechend höheren Abtastrate erfolgen. Besonders wünschenswert sind Abtastraten von 2000 Hz oder 5000 Hz.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass das Mittel zur Bereitstellung an einer Person erfassten EKG ^' s 1 die n-EKG-Ableitungen 2 in amplifizierter Form bereitstellt, in der die n-EKG-Ableitungen 2 in Bezug auf die den Zeitsignalen zuordenbaren

Signalpegel mit einem Verstärkungsfaktor von wenigstens 4, vorzugsweise von wenigstens 8 verstärkt sind, sowohl in der Zeitachse (x-Achse) als auch in der Voltage-Amplitude (Y-Achse). Ebenso ist die Verstärkung der Zeitachse von

Bedeutung, um die genaue Messung zu ermöglichen. Hierbei sollte die Zeitachse mit mindesten 100mm/sec und vorzugsweise mit 200mm/sec angezeigt werden. Die in der vorstehenden Weise digital erfassten und optional signaltechnisch aufbereiteten n-EKG-Ableitungen 2 werden in Form eines digitalen Datensatzes einem rechnerbasierten Auswahlmittel 4 zugeführt, das auf Basis eines ersten Entscheidungskriteriums E1 aus der Anzahl n-EKG-Ableitungen 2 jene EKG- Ableitungen 2 ^' auswählt, anhand derer eine möglichst exakte zeitliche Bestimmung des jeweils ersten Zeitpunktes ti sowie zweiten Zeitpunktes t2 möglich ist.

Zur Bestimmung des ersten Zeitpunktes ti, der den Beginn der P-Welle definiert, gilt es zunächst den iso-elektrischen Signalpegel ISO zu bestimmen. In einem

Zeitbereich, der zeitlich vor dem QRS-Komplex liegt, entspricht der Beginn der P- Welle jenem Zeitpunkt ti, an dem sich der Signalpegel der Zeitsignale vom iso elektrischen Signalpegel ISO um einen technisch verifizierbaren und sich vom iso elektrischen Signalpegel positiv abhebenden Signalpegel auszeichnet. Vorzugsweise hebt sich dieser technische verifizierbare Signalpegel um den doppelten

Signalpegelbetrag gegenüber dem iso-elektrischen Signalpegel ab. Unmittelbar an diesem technisch verifizierbaren, sich gegenüber des iso-elektrischen Signalpegels abhebenden Signalpegel müssen die innerhalb einer sich an den ersten Zeitpunkt ti unmittelbar anschließenden ersten Zeitspanne Ati liegenden, zeitlich nachfolgenden Zeitsignale jeweils positiv zunehmende oder bei inversem Kurvenverlauf negativ abnehmende Signalpegel besitzen. Die erste Zeitspanne entspricht typischerweise maximal der Hälfte der P-Wellendauer, in der die P-Welle positiv ansteigt.

Vorzugsweise sollte die erste Zeitspanne daher zwischen 40 und 80 ms betragen.

Für die Ermittlung des zweiten Zeitpunktes t2 sollten die innerhalb einer sich an den zweiten Zeitpunkt t2 anschließenden zweiten Zeitspanne liegenden Zeitsignale wieder den isoelektrischen Zeitsignalpegel ISO aufweisen. Die sich an den zweiten Zeitpunkt t2 anschließende isoelektrische Zeitspanne At2 sollte wenigstens 4 ms betragen.

Vorteilhaft ist überdies der Vergleich des messtechnisch erfassten Sinusrhythmus mit einem Referenzzeitsignalmuster oder einem Satz von Referenzzeitsignalmustern im Rahmen einer softwaregestützten Mustererkennung. So ermöglicht eine derartige Mustererkennung die typische Morphologie einer Sinusrhythmus-P-Welle innerhalb der jeweils messtechnisch erfassten EKG-Ableitungen. Sollte die Mustererkennung jedoch zu einem negativen Ergebnis führen, so ist die entsprechende EKG-Ableitung nicht dazu geeignet, den zeitlichen Beginn sowie das zeitliche Ende der P-Welle exakt zu ermitteln. Als morphologische relevante Kriterien werden derzeit folgende Charakteristiken angesehen:

1. Hat die P-Welle einen monophasisch negativen oder negativ-positiven

Ausschlag in der Ableitung I, so liegt kein Sinusrhythmus vor und die Analyse kann nicht erfolgen.

2. Hat die P-Welle einen monophasisch positiven Ausschlag in der Ableitung aVR, so liegt kein Sinusrhythmus vor und die Analyse kann nicht erfolgen.

3. Beträgt das Signal-Rausch-Verhältnis, auch nach Mittelung von mindestens 2- 1000 Schlägen, in einer der 12 Ableitungen bei größer als 0.2, so kann keine Analyse in dieser Ableitung erfolgen.

4. Die P-Wellen-Morphologie wird innerhalb jeder der 12 EKG-Ableitungen unter den 10 (bis 1000) konsekutiv aufgenommenen P-Wellen verglichen. Die häufigste, d.h. dominant wiederkehrende, P-Wellen-Morphologie wird bestimmt. Falls die P-Wellen-Morphologie in wenigstens einer Ableitung zu mehr als 15% von der„dominanten“ P-Wellen-Morphologie abweicht, so werden diese abweichenden Morphologien nicht für die Analyse genutzt.

Die vorstehenden Fälle geben Kriterien an, um die Analyse durchzuführen, jeweils bei Abwesenheit der unter 1 und 2 genannten Kriterien, und um Ableitungen von der Analyse auszuschließen, die zur Bestimmung der P-Wellendauer nicht geeignet sind.

Folgende P-Wellen-Charakteristika sind mit Vorhandensein oder Abwesenheit von linksatrialer Fibrose (linksatriale Kardiomyopathie) assoziiert:

1. Kein Verdacht auf Fibrose im linken Atrium (LA) liegt vor, falls die Sinus-P- Wellen-Morphologie in den inferioren Ableitungen II, III, aVF monophasisch positiv ist und die P-Wellendauer kleiner 143 ms bei Frauen und kleiner 154ms bei Männern beträgt.

2. Fibrose im linken Atrium (LA) liegt vor, falls die Gesamtdauer der Sinus-P- Welle aus den gewählten Ableitungen größer als 143 ms bei Frauen und größer als 153 ms bei Männern beträgt.

3. LA-Fibrose liegt vor, falls die Sinus-P-Wellen-Morphologie positiv-negativ in zwei von drei Ableitungen II, III, aVF ist und zwar unabhängig von der P- Wellendauer.

4. Eine ausgeprägte LA-Fibrose liegt vor, falls die Sinus-P-Wellen-Morphologie eine späte P-Komponente besitzt. In diesen Fällen findet sich eine

monophasische positive P-Welle in den Ableitungen II, III, AVF, die von einem isoelektrischen Intervall gefolgt ist, das wiederum von einer zeitlich

abgesetzten P-Komponente in zwei der folgenden Ableitungen gefolgt wird: I, aVL, aVR, V1 -V6. Die gesamte P-Wellendauer inklusive der späten

Komponente ist i.d.R. größer 170 ms.

Die mit Hilfe des Auswahlmittels 4 selektierten EKG-Ableitungen 2 ^' , die wenigstens zwei EKG-Ableitungen jedoch maximal alle n-EKG-Ableitungen umfassen können, werden einer prozessorbasierten Analyseeinheit 5 zugeführt, die die EKG- Ableitungen 2 ^' zur exakten Ermittlung der ersten und zweiten Zeitpunkte ti, t2 analysiert. Zu sämtlichen ausgewählten EKG-Ableitungen 2 ^' wird jeweils der zeitliche Beginn sowie das zeitliche Ende der P-Welle exakt ermittelt. Aufgrund der

Zeitsynchronität aller EKG-Ableitungen wird jeweils der früheste erste Zeitpunkt aus allen zu den jeweils ausgewählten EKG-Ableitungen ermittelten ersten Zeitpunkten sowie ein jeweils spätester zweiter Zeitpunkt aus allen zu den jeweils ausgewählten EKG-Ableitungen ermittelten zweiten Zeitpunkten ermittelt. Der jeweils früheste erste sowie späteste zweite Zeitpunkt definieren den tatsächlichen zeitlichen Beginn sowie das zeitliche Ende der P-Welle und bestimmen somit die exakte P-Wellendauer PWD. Die im Rahmen der Analyseeinheit 5 ermittelte exakte P-Wellendauer PWD wird einem Komparator 6 zugeführt, der eine Abweichung zwischen der ermittelten P-Wellendauer PWD und einem Referenzwert bestimmt und unter Zugrundelegung eines zweiten Entscheidungskriteriums E2 ein Signal 7 generiert. Für den Fall, dass die ermittelte P-Wellendauer PWD größer als eine maximal vorgegebene Zeitspanne At _max ist, so generiert der Komparator 6 das Signal 7. Typischerweise liegt die maximale Zeitspanne Atmax in einem Bereich zwischen 100 und 140 ms.

Die Figuren 2a bis d zeigen jeweils Abbilder von Zwölfkanal-Elektrokardiogrammen, die an Personen mit unterschiedlich ausgeprägten atrialen Kardiomyopathien erkrankt sind. Die einzelnen EKG-Ableitungen entsprechen den nachfolgenden Standard EKG-Ableitungen: I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1 bis V6.

Im Rahmen von Anmelder-seitig an Patienten mit Pulmonalvenenisolation (PVI) durchgeführten Untersuchungen, bei denen dennoch PVI persistierendes

Vorhofflimmern (AF) auftritt, kristallisiert sich die begründete Annahme heraus, dass sich arrhythmogene langsamere Leitungsstellen innerhalb und an den

Grenzbereichen des linksatrialen Niederspannungssubstrats ausbilden bzw.

ausgebildet haben. So korreliert ein fortgeschrittenes linksatriales

Niederspannungssubstrat mit einer verringerten Aktivierungsgeschwindigkeit des linken Vorhofs, d. h. die elektrische Reizsignalausbreitung, die am Sinusknoten initiert wird und sich über den rechten und linken Vorhof in Richtung des AV-Knotens ausbreitet, zeichnet sich in einer längeren Dauer der mit Hilfe eines 12-Kanal EKGs aufgezeichneten P-Wellendauer ab.

In den Figuren 2 a bis d sind 12-Kanal-Oberflächen-EGKs jeweils von Patienten dargestellt, die repräsentativ für unterschiedliche Schweregrade hinsichtlich der Ausbildung von arrhythmogenen, Fibrose-reichen langsameren Leitungsstellen innerhalb des linksatrialen Niederspannungssubstrats sind. Zusätzlich sind in den Figuren 2 a-d zuoberst jeweils die Signalpegel zweier intrakardialer

Katheterableitungen gezeigt, die als Referenzsignale jeweils das tatsächliche zeitliche Ende der P-Welle markieren.

Fig. 2a zeigt das EKG eines unkritischen Patienten, mit einem Herz ohne

nennenswerte Reizsignalausbreitungsverzögerungen im linken Vorhof ohne Narben- /Fibroseareale. Die P-Welle zeichnet sich in den EKG-Ableitungen II, III, aVF, V2-V6 als eine P-Welle mit normaler Morphologie, in Form einer positiven P-Welle ab. Für eine exakte Bestimmung der P -Wellendauer von, in diesem Fall, 133 ms dient die EKG-Ableitung II zur Bestimmung des zeitlichen Beginns der P-Welle, d.h. der erste Zeitpunkt t1 sowie die EKG-Ableitung V4 zur Festlegung des zeitlichen Endes der P- Welle, d.h. der zweite Zeitpunkt.

Fig. 2b zeigt ein EKG eines Patienten mit beginnenden fibrotischen

Gewebeveränderungen im linken Vorhof, die zum einen zu einer Veränderung der sich ausbildenden P-Wellen-Morphologie führen, im Sinne eines mehrgipfeligen Wellenverlaufes, siehe die EKG-Ableitungen II, III, aVF sowie zu einer Verlängerung der P-Wellendauer, in diesem Fall von 174 ms. Für eine exakte Bestimmung der P- Wellendauer dient hier die EKG-Ableitung I & V2 zur Bestimmung des zeitlichen Beginns der P-Welle, d.h. der erste Zeitpunkt t1 sowie die EKG-Ableitung V5 zur Festlegung des zeitlichen Endes der P-Welle, d.h. der zweite Zeitpunkt.

Fig. 2c zeigt ein EKG eines Patienten mit fortgeschrittenen fibrotischen

Gewebeveränderungen im linken Vorhof, die zu einer nachlassenden

Reizsignalausbreitung und vor allem messtechnisch nur schwer nachweisbaren Signaldetektion führen, sodass in vielen EKG-Ableitungen die Ausprägung des P- Welle im linken Vorhof nicht oder nur sehr schlecht detektierbar ist. Eine exakte Analyse der EKG-Ableitungen lassen in den Ableitungen I, aVL, V3-V6 noch terminale P-Wellenanteile erkennen, die nur im Wege einer starken Amplifikation visuell erkennbar sind. Für eine exakte Bestimmung der P-Wellendauer dient hier die EKG-Ableitung V4 zur Bestimmung des zeitlichen Beginns der P-Welle, d.h. der erste Zeitpunkt h sowie die EKG-Ableitung I zur Festlegung des zeitlichen Endes der P-Welle, d.h. der zweite Zeitpunkt. Die P-Wellendauer beträgt in diesem Fall 172 ms.

Fig. 2d zeigt ein EKG eines Patienten mit stark fortgeschrittener fibrotischer

Gewebeveränderung im linken Vorhof. Dies führt zu einer stark reduzierten und sich schwach abbildenden Reizausbreitung. Eine exakte Analyse der EKG-Ableitungen lassen in den Ableitungen I, V5 noch P-Wellenanteile erkennen, die nur im Wege einer starken Amplifikation visuell erkennbar sind. Für eine exakte Bestimmung der P-Wellendauer dient hier die EKG-Ableitung V5 zur Bestimmung des zeitlichen Beginns der P-Welle, d.h. der erste Zeitpunkt ti sowie die EKG-Ableitung I, V4 - V6 zur Festlegung des zeitlichen Endes der P-Welle, d.h. der zweite Zeitpunkt. Die P- Wellendauer beträgt in diesem Fall 160 ms.

Die vorstehenden Beispiele verdeutlichen die Schwierigkeit und die daraus begründete Notwendigkeit die P-Wellendauer exakt zu ermitteln. Beispielsweise im Falle eines Patienten mit einem EKG gemäß Fig. 2c und 2d würde eine zeitlich zu frühe Festlegung des zeitlichen Endes t2 der P-Welle zur einer schwerwiegenden Fehldiagnose führen, zumal in diesen Fällen die sich nach der sich monophasig ausbildenden P-Welle zeitlich anschließenden und sich mit einem geringen

Signalpegel auszeichnenden Zeitsignale bei einer oberflächigen Analyse nicht beachtet werden, so dass die P-Wellendauer als zu kurz festgelegt würde. In einem solchen Fall würde die Diagnose den Patienten vollkommen zu Unrecht als gesundheitlich nicht gefährdet bewerten.

Im Wege der digitalen Signalauswertung unter Zugrundelegung der lösungsgemäßen Analyseeinheit, die die Signalpegel der Zeitsignale exakt auf

Signalpegelschwankungen im Bereich der doppelten Signalpegelhöhe im Vergleich zum iso-elektrischen Signalpegel auswertet, können zur P-Welle zugehörige atriale Flerzaktivitäten exakt erfasst und zur Festlegung des zeitlichen Endes der P-Welle herangezogen werden.

Bezugszeichenliste

1 Mittel zur Bereitstellung eines am Individuum erfassten EKG ^' s

2 EKG-Ableitung

3 Sinusrhythmus eines Herzschlages

4 Auswahlmittel

5 Analyseeinheit

6 Komparator

7 Signal

2 ^' ausgewählte EKG-Ableitungen

E1 erstes Entscheidungskriterium

E2 zweites Entscheidungskriterium

PWD Pulswellendauer

ISO isoelektrischer Signalpegel

t1 erster Zeitpunkt

t2 zweiter Zeitpunkt

Ati erste Zeitspanne

At2 zweite Zeitspanne