DE102006057882A1 - Electrocardiogram signals evaluation method for atrial fibrillation detection, involves classifying occurred RR-intervals according to preset number of different time intervals, and analyzing time up to repetition of identical intervals - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet medizinischer Messtechnik. Insbesondere betrifft die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zur Erfassung von irregulärem Verhalten im Herzrhythmus, speziell Vorhofflimmern.The The present invention is in the field of medical instrumentation. In particular, the invention relates to methods and devices for the detection of irregular Behavior in the heart rhythm, especially atrial fibrillation.
Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Vorhofflimmern (atrial fibrillation, AF) steigt mit dem Alter an und wird in der Altersgruppe der über 80-Jährigen derzeit mit 6% angegeben. Ein starker Anstieg dieser Altersgruppe bis zum Jahr 2050 ist zu erwarten. Zudem wird das Auftreten von AF in der Epidemiologie unterschätzt, da häufig keine Symptome wahrgenommen werden, was dazu führt, dass etwa die Hälfte der Betroffenen sich ihrer Krankheit nicht bewusst sind. Die Erkrankung bringt eine signifikante Erhöhung der Morbidität und Mortalität (z.B. durch Schlaganfälle) mit sich, und tritt insbesondere bei solchen Vorerkrankungen gehäuft auf, die eine Therapie durch elektrisch aktive Implantate indizieren. Die möglichst frühzeitig gestellte Diagnose verbessert die Heilungschancen, da eine unmittelbare Behandlung die Aussichten einer dauerhaften Konversion auf Sinusrhythmus begünstigt. Erschwert wird die korrekte automatische Diagnose von Vorhofflimmern durch die Differenzierung von anderen Rhythmusstörungen, welche jedoch eine andere klinische Relevanz von Vorhofflimmern haben bzw. andere Behandlungsstrategien erfordern.The Probability for the occurrence of atrial fibrillation (atrial fibrillation, AF) increases with age and is currently in the over 80s age group stated as 6%. A strong increase of this age group until the Year 2050 is to be expected. In addition, the occurrence of AF in epidemiology underestimated there often no symptoms are perceived, which causes about half of the Sufferers are unaware of their illness. The illness brings a significant increase the morbidity and mortality (e.g., strokes) with itself, and occurs in particular frequently in such pre-existing diseases, which indicate a therapy by electrically active implants. The possible early Asked diagnosis improves the chances of recovery as an immediate treatment the prospects of a permanent conversion to sinus rhythm favors. Complicating the correct automatic diagnosis of atrial fibrillation by the differentiation of other arrhythmias, which however one have other clinical relevance of atrial fibrillation or other treatment strategies require.
Eine Beobachtung der Koordination von Vorhof- und Kammeraktion sowie des atrialen IEGM kann bei Zweikammergeräten eine gute Detektion von Vorhofflimmern ermöglichen. Allerdings werden beispielsweise im ICD-Bereich derzeit zu 50% Einkammergeräte implantiert, wobei – unter anderem aus Kostengründen – diesbezüglich eine steigende Tendenz zu beobachten ist. Anderer seits könnten telemedizinische Konzepte wie das "Home-Monitoring" Möglichkeiten eröffnen, eine schnelle Diagnose von Vorhofflimmern zu stellen, sofern sich geeignete Parameter finden, die einen pathologischen Zustand zuverlässig erkennen können, und die sich in einfacher Weise berechnen und übertragen lassen.A Observation of the coordination of atrial and ventricle action as well Atrial IEGM can provide good detection of dual chamber devices Enable atrial fibrillation. However, for example, 50% of single-chamber devices are currently implanted in the ICD area, where - under other reasons of cost - in this regard one rising trend is observed. On the other hand, telemedical Concepts like the "home monitoring" possibilities open, to provide a quick diagnosis of atrial fibrillation, provided that find suitable parameters that reliably recognize a pathological condition can, and that can be easily calculated and transmitted.
Eine allgemeine und in allen Implantaten einsetzbare Lösung für das Problem der AF-Erkennung im Sinne einer diagnostischen Hilfestellung existiert bislang nicht. Derzeit bedienen sich elektrisch aktive Implantate, wie Herzschrittmacher oder ICDs, einer AF-Erkennung für zwei andere Aufgabenstellungen. Zum einen liegt das Ziel bei Zweikammergeräten darin, im Falle von atrialen Rhythmusstörungen wie u. a. Vorhofflimmern auf einen ventrikulär gesteuerten Modus (z.B. DDI) umzuschalten, zum anderen soll bei Defibrillatoren eine inadäquate Schockabgabe infolge schnell übergeleiteter supraventrikulärer Tachykardien vermieden werden. Beide bestehenden Verfahren sind nur für eine generelle Diagnosestellung geeignet. Bei den häufig eingesetzten Einkammergeräten steht zudem das atriale Signal grundsätzlich nicht zur Verfügung. Bei Defibrillatoren ohne Vorhofsignal erfolgt wiederum die Diskriminierung supraventrikulärer Tachykardien nach Stabilitätskriterien lediglich genau dann, wenn die Tachykardie-Kriterien aufgrund einer Überschreitung der Frequenzkriterien erfüllt sind, d. h. eine routinemäßige AF-Überwachung ist der Natur der Sache nach in beiden Fällen nicht möglich.A general and applicable in all implants solution to the problem The AF detection in terms of diagnostic assistance exists so far Not. At present, electrically active implants, such as cardiac pacemakers, are used or ICDs, an AF detection for two other tasks. On the one hand, the goal of dual-chamber devices is in the case of atrial arrhythmias as u. a. Atrial fibrillation in a ventricular controlled mode (e.g., DDI) On the other hand, in defibrillators an inadequate shock delivery as a result of quickly being transferred supraventricular Tachycardias are avoided. Both existing procedures are only for a general diagnosis suitable. In the frequently used Einkammergeräten In addition, the atrial signal is generally not available. at Defibrillators without atrial signal is again the discrimination supraventricular Tachycardia according to stability criteria only if and only if the tachycardia criteria exceeded due meets the frequency criteria are, d. H. a routine AF monitoring the nature of things is in both cases not possible.
Durch eine Erkennung von Vorhofflimmern in Implantaten, insbesondere auch Einkammergeräten, ließe sich die Zeit, die zur Diagnosestellung vergeht, wesentlich verkürzen, da nicht mehr die nächste klinische Untersuchung abgewartet werden muss, was von umso größerer Bedeutung ist, als AF häufig ohne Symptome verläuft, und der Patient seine beginnende Erkrankung daher nicht wahrnimmt. Dabei sollte eine Übertragung großer Datenmengen aus dem Implantat umgangen, und ein hoher Rechenaufwand im Implantat für diesen Zweck vermieden werden, um die Anwendung mit vorhandener Technik ohne Einbuße der übrigen Funktionalität realisierbar zu machen.By a detection of atrial fibrillation in implants, especially Single-chamber devices, could be Significantly shorten the time that passes to the diagnosis, since not the next one anymore clinical examination must be awaited, which is of even greater importance is frequent, as AF without symptoms, and the patient therefore does not perceive his incipient disease. There should be a transfer greater Data volumes from the implant bypassed, and a high computational effort in the implant for This purpose can be avoided by using the application with existing ones Technology without loss the rest functionality to make it realizable.
Die erfolgreiche Erkennung von Vorhofflimmern soll insbesondere dem Zweck dienen, im Rahmen telemedizinischer Anwendungen in bestimmten Zeitabschnitten (z. B. einmal täglich) entsprechende Marker zu übertragen, und damit die Einleitung einer schnellen Therapie z. B. bei neu aufgetretenem permanentem Vorhofflimmern zu ermöglichen, da sich neu manifestierendes Vorhofflimmern umso besser therapieren lässt, je eher dies geschieht.The successful detection of atrial fibrillation should in particular the Serve purpose in telemedical applications at specific time periods (eg once a day) to transfer appropriate markers, and thus the initiation of a rapid therapy z. B. at new to allow for permanent atrial fibrillation, as newly manifested The sooner this happens, the better the treatment for atrial fibrillation.
Die Erfindung geht aus von dem beschriebenen Stand der Technik. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und zugeordnetes System zur Erkennung von Vorhofflimmern zu entwickeln, das die vorgenannten Anwendungen ermöglicht und für den Einsatz in Implantaten geeignet ist.The Invention is based on the described prior art. you the task is based on a method and associated system to develop the atrial fibrillation detection that the aforementioned Applications allows and for suitable for use in implants.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 erfüllt durch die charakterisierenden Merkmale des Anspruchs 1. Weitere Vorzüge und spezielle Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in transportablen bzw. implantierten Geräten ist Gegenstand des Anspruchs 6. Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die Zeichnungen und die darin verwendeten Symbole und Bezugszeichen näher erläutert.These Task is in a method according to the preamble of the claim 1 fulfilled by the characterizing features of claim 1. others Benefits and special embodiments of the method according to the invention are the subject of Dependent claims. The device according to the invention to carry out of the method in portable or implanted devices The subject matter of claim 6. The invention will be described below preferred embodiments with reference to the drawings and the symbols used therein and reference numerals closer explained.
Es zeigt:It shows:
Der
Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Herzschlägen wird
allgemein über
das so genannte RR-Intervall definiert. Dieses ergibt sich als zeitliche
Distanz zwischen zwei signifikanten Ausschlägen (sog. R-Spitzen) im Oberflächen-Elektrokardiogramm
(EKG) oder im intrakardialen Elektrogramm, das mittels Elektroden
durch ein Implantat gemessen wird. Diese charakteristischen Signale
repräsentieren
die Kontraktion des Herzmuskels im Ablauf des Schlagzyklus.
Eine
kontinuierliche Messung von R-Spitzen über einen längeren Zeitraum liefert eine
Abfolge von RR-Intervallen, die als Zeitreihe bezeichnet wird. Ein Ausschnitt
aus einer solchen Zeitreihe ist in
Einfache
Auftragungen des RR-Intervalls über
dem vorhergehenden Intervall für
alle gemessenen Zyklen werden meist als Lorenz-Plots (alternativ: Poincaré-Plots)
bezeichnet. Diese liefern in zweidimensionaler graphischer Darstellung
aufgrund der auftretenden charakteristischen Formen eine Aussage über das
Vorhandensein von Sinusrhythmus oder von Störungen gegenüber dem
normalen Sinusrhythmus, wie z. B. von ventrikulären Extrasystolen (dargestellt
in
Der Lorenz-Plot hat jedoch für die praktische Anwendung eine Reihe von Nachteilen:
- – einfache Parameter zur Quantifizierung (z. B. Streuungsmaße senkrecht zur Winkelhalbierenden) sind nicht sehr spezifisch auf AF
- – Mustererkennungsverfahren, die höhere Aussagequalität gewährleisten können, erfordern die Übertragung größerer Datenmengen und dadurch bedingten höheren technischen Aufwand hinsichtlich Speicherung und Übertragung
- – die Übertragung/Auswertung größerer Datenmengen würde in regelmäßigen Abständen erfolgen müssen (frühzeitige Diagnose)
- - simple parameters for quantification (eg scattering dimensions perpendicular to the bisector) are not very specific to AF
- - Pattern recognition methods, which can ensure higher quality statement, require the transmission of larger amounts of data and consequent increased technical effort in terms of storage and transmission
- - the transmission / evaluation of larger amounts of data would have to be done at regular intervals (early diagnosis)
Lorenz-Plots spiegeln daher zwar in gewisser Weise grafische Information über das Vorhandensein von AF wider, diese sind jedoch nicht ausreichend spezifiziert, um eine automatische Auswertung mit geringem Aufwand zuzulassen.Lorenz plots Although, therefore, in a certain way, they reflect graphic information about the Presence of AF, but these are not sufficient specified to an automatic evaluation with little effort permit.
Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Überlegung, dass die grundsätzlichen
Eigenschaften der RR-Intervalle bei Vorliegen von AF es jedoch prinzipiell
ermöglichen
sollten, die entsprechenden Ansatzpunkte für die Berechnung diagnostischer
Parameter zu liefern. Zentrale Eigenschaft der RR-Intervalle bei
AF ist deren generelle Unregelmäßigkeit. Während im
Sinusrhythmus bei korrekter Überleitung durch
den AV-Knoten die RR-Intervalle die intakten Regulationsmechanismen
des Kreislaufsystems widerspiegeln, und daher in gesetzmäßiger Weise
und in einem engen Rahmen schwanken, ist dies bei auftretendem Vorhofflimmern
nicht der Fall. Der Grund für
diese Beobachtung liegt im Rahmen der gegenwärtigen Modellvorstellungen
vereinfacht gesagt darin, dass die unregelmäßigen Vorhofaktivierungen während AF
regellos am AV-Knoten eintreffen. Eine Überleitung in den Ventrikel
erfolgt dann, wenn der AV-Knoten nicht mehr refraktär ist. Dadurch,
dass die Refraktärzeit
des AV-Knotens auch vom zuletzt übergeleiteten
RR-Intervall abhängt,
ergibt sich eine charakteristische Einhüllende in Richtung zu kürzeren Zeiten,
wobei in Richtung zu längeren
Zeiten die RR-Intervalle in relativ homogener und irregulärer Weise
streuen. Diese spezifische Form der Irregularität tritt weder im gewöhnlichen
Sinus rhythmus noch bei ventrikulären
Extrasystolen in Erscheinung. Demgegenüber ist im Lorenz-Plot das
geometrische Bild einer breiten Streuung mit Einhüllenden
in ähnlicher Form
auch bei Vorliegen einer großen
Zahl ventrikulärer
Extrasystolen zu beobachten (vgl.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht daher nicht auf der Analyse von Lorenz-Plots der RR-Intervalle, sondern auf der Auswertung des Zeitverhaltens wiederholt auftretender identischer RR-Intervalle. Dabei sind nur RR-Zeitreihen in entsprechender Weise zu analysieren: Zunächst erfolgt eine Aufteilung der beim Patienten überhaupt vorkommenden unterschiedlichen RR-Intervalle nach ihrer Dauer (Intervallklassifizierung). In einem weiteren Schritt wird der Zeitpunkt der letzten Messung eines jeden unterschiedlichen RR-Intervalls gespeichert. Für jedes unterschiedliche RR-Intervall wird in Folge die Anzahl von Herzschlägen festgehalten, die es gedauert hat, bis dieser RR-Intervallwert erneut aufgetreten ist. Für die verschiedenen möglichen Dauern an Herzschlägen (0, 1, ..., Tj, ..., Tmax) bis zum erneuten Auftreten eines identisch langen RR-Intervalls wird jeweils ein Zähler C (j) vorgesehen, der bei jedem zugeordneten Ereignis (identisches Intervall nach j Herzschlägen gefunden) erhöht wird. Insgesamt ergibt sich daraus nach einiger Messzeit die Häufigkeit von unterschiedlich langen Rückkehrdauern in Intervalle gleicher Länge. Im Falle von AF und von Sinusrhythmus hat diese Häufigkeitsverteilung jeweils einen charakteristischen Verlauf, woraus eine Diagnose erfolgen kann. Die Unterschiede der beiden Verläufe, lassen sich dazu entweder nach telemetrischer Übertragung der wenigen Häufigkeitswerte extern verarbeiten, oder erlauben aufgrund ihrer Einfachheit und des geringen Datenvolumens auch eine Umformung und Auswertung im Implantat, so dass dann nur die Übertragung des Resultats verbleibt (z.B. Identifizierung auftretender AF als Marker, Einzelflag). Die theoretische Sensitivität und Qualität des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Detektion chronischer AF mittels Analyse des Zeitverhaltens der RR- Intervalle wird im Folgenden mit wenigen Annahmen bezüglich physiologischer und pathologischer Herzrhythmen dargestellt.The method according to the invention is therefore based not on the analysis of Lorenz plots of the RR intervals, but on the evaluation of the time behavior of repeated identical RR intervals. Only RR time series are to be analyzed in a corresponding way: First of all, the different RR intervals occurring at the patient are divided according to their duration (interval classification). In a further step, the time of the last measurement of each different RR interval is stored. For each different RR interval, the number of heartbeats that it took for this RR interval value to recur is subsequently recorded. For the various possible durations of heartbeats (0, 1,..., T j ,..., T max ) until the repetition of an identically long RR interval, a counter C (j) is provided in each case Event (identical interval after j heartbeats found) is increased. Overall, this results in the frequency of differently long return periods in intervals of the same length after a certain measuring time. In the case of AF and sinus rhythm, this frequency distribution has a characteristic course, from which a diagnosis can be made. The differences of the two courses can be processed externally either after telemetric transmission of the few frequency values or, due to their simplicity and low data volume, also permit reshaping and evaluation in the implant so that only the transmission of the result remains (eg identification of occurring AF) as marker, single flag). The theoretical sensitivity and quality of the method according to the invention for the detection of chronic AF by means of analysis of the time behavior of the RR intervals is shown below with few assumptions regarding physiological and pathological cardiac rhythms.
Mit
1, ..., i, ...Bmax als Folge binärer Zahlen (binary
numbers: "bins") zur Klassifizierung
von RR-Intervallen verschiedener Länge und T die Anzahl der Herzschläge bis zur
Wiederholung eines bestimmten Intervalls i, so ergibt sich mit den
oben angegebenen Zählern
C als Wahrscheinlichkeit P(T) für diese
Rückkehrzeit:
Hier ist P(T) also normiert auf die Anzahl Bmax aller als möglich vorgegebenen unterschiedlichen RR-Intervalle (die Wahl der Normierungskonstanten ist dabei von geringem Einfluss auf das qualitative Verhalten der Wahrscheinlichkeitsverteilung).Here, P (T) is normalized to the number B max of all possible RR intervals specified as possible (the choice of the normalization constants is of little influence on the qualitative behavior of the probability distribution).
Im
Weiteren soll berücksichtigt
werden, dass in einer aktuell betrachteten RR-Zeitreihe nicht immer alle möglichen
Werte (Bmax) an RR-Intervallen vorkommen,
sondern nur eine Teilmenge k unterschiedliche Intervalle. Dieser
Wert ist offensichtlich bei auftretenden AF größer, als bei normalem Sinusrhythmus
(wobei circadiane Schwankungen für
diese Betrachtungen ohne Einfluss sind, da es um die Rückkehrzeiten
in identische Intervalle geht). Mit der Annahme, dass die k verschiedenen
beobachteten Intervalle stochastisch mit annähernd gleich verteilter Häufigkeit
auftreten, so lässt
sich die Wahrscheinlichkeit, eines der Intervalle (mit dem Index
i) vorzufinden, ausdrücken
als:
Damit
lässt sich
die Wahrscheinlichkeit, exakt die Zahl T Herzschläge für dieses
Intervall als Rückkehrzeit
zu finden, angeben zu:
Der
Ausdruck in eckiger Klammer in (3) ist kleiner 1, die Wahrscheinlichkeit
nimmt also mit wachsendem T ≥ 1
monoton ab. Dabei ist die zweite Ableitung
gilt:
applies:
Diese Wahrscheinlichkeitsverteilung liefert für jede Rückkehrzeit T den gleichen Wert, d. h. in grafischer Darstellung ist der Wahrscheinlichkeitsverlauf nicht konvex, sondern eine flache Gerade (abhängig vom eingesetzten Maximalwert für Bmax).This probability distribution supplies the same value for each return time T, ie in graphical representation the probability course is not convex, but a flat straight line (depending on the maximum value used for B max ).
Aufgrund der irregulären Streuung der RR-Intervalle treten bei Vorhofflimmern relativ selten kurze Rückkehrzeiten auf. Wird z. B. ein Intervall der Breite 7.8125 ms (bei Abtastrate 128 Hz) in einem Schritt getroffen, so wird ein neues Schlagintervall aufgrund der großen Breite k der Verteilung und der fehlenden Korrelation zwischen zwei aufeinander folgenden Schlägen in den nächsten Schlägen nur mit geringer Wahrscheinlichkeit wieder in das ursprüngliche Intervall zurückkehren. Für genügend lange Zeiten muss das RR-Intervall jedoch wieder zum RR-Intervall zurückkehren, d. h. für lange Rückkehrzeiten ist die Wahrscheinlichkeit überproportional hoch.Due to the irregular spread of the RR intervals, short return times are relatively rare in atrial fibrillation. If z. B. an interval of Width 7.8125 ms (sampling rate 128 Hz) in one step, a new beat interval will return to the original interval with little probability due to the large width k of the distribution and the missing correlation between two consecutive beats in the next beats. For sufficiently long times, however, the RR interval must return to the RR interval, ie for long return times the probability is disproportionately high.
Bei Sinusrhythmus sind dagegen aufeinander folgende RR-Intervalle (mäßig) korreliert. Für einen stationären Zustand, der mehrfach im Laufe des Tages sicherlich längere Zeit beibehalten wird, fluktuiert das RR-Intervall beispielsweise mehrfach um einen Mittelwert. Diese Oszillationen führen zwangsläufig innerhalb weniger Schläge wieder auf das ursprüngliche RR-Intervall zurück. Die Wahrscheinlichkeit für die Rückkehr zum Ausgangspunkt bereits nach wenigen Zyklen ist daher gegenüber völliger Regellosigkeit deutlich erhöht, für lange Rückkehrzeiten sinken die Wahrscheinlichkeiten deutlicher ab, da entsprechend lange Wegstrecken ohne zwischenzeitliche Rückkehr seltener vorkommen. Dies gilt auch, wenn die stationären Zustände wechseln bzw. seltener sind.at Sinus rhythm, on the other hand, correlates successive RR intervals (moderate). For one stationary Condition, several times during the day certainly longer time is maintained, the RR interval fluctuates multiple times, for example around an average. These oscillations inevitably result within less punches back to the original one RR interval back. The probability of the return The starting point after just a few cycles is therefore against total irregularity clearly increased, for long return times The probabilities decrease more clearly, because correspondingly long Routes without interim return occur less frequently. This is true even if the stationary conditions change or are rare.
Es kann also angenommen werden, dass der normale Sinusrhythmus ein nahezu stationäres Verhalten zeigt, d. h. er oszilliert nur schwach um einen mittleren Wert mit einem Zeitrahmen von ca. 25 Herzschlägen (das entspricht weniger als einer halben Minute). Entsprechend sind Fluktuationen der RR-Intervalle (und Rückkehrzeiten in identische Intervalle) über einen solchen Bereich relevant und ausreichend, Anomalien festzustellen (d. h. Tmax = 25).It can therefore be assumed that the normal sinus rhythm shows an almost stationary behavior, ie it oscillates only slightly by an average value with a time frame of approximately 25 heartbeats (which corresponds to less than half a minute). Accordingly, fluctuations of the RR intervals (and return times to identical intervals) over such range are relevant and sufficient to detect anomalies (ie, T max = 25).
Zur Überprüfung der
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
erreichbaren Signifikanzen im Realfall wurden verschiedene öffentlich
zugängliche
Datensätze
(physionet.org) nach obigem Vorgehen analysiert.
Alle untersuchten Datensätze waren als Sinusrhythmus klassifiziert, wobei die Kontamination durch ventrikuläre Extrasystolen etwa 5%–10% beträgt. Die Klassifikation als Sinusrhythmus ist für den Datensatz R14149 jedoch offensichtlich nicht zutreffend, da er sich aufgrund seines Lorenz-Plots, seines Spektrums, seiner mittleren Herzrate, seiner geringen Zahl an ventrikulären Extrasystolen und anhand des EKG-Verlaufs mit hoher Wahrscheinlichkeit als permanentes Vorhofflimmern identifizieren lässt. Die Einordnung in die Datenbank erfolgte eventuell dadurch, dass die eingesetzte Software das Oberflächensignal nicht korrekt auswertete, und eine ausreichende Kontrolle durch einen geübten Beobachter nicht erfolgte. Die wenigen detektierten ventrikulären Extrasystolen wurden dabei vermutlich durch die Morphologie-Analyse der eingesetzten Software korrekt bestimmt.All examined records were classified as sinus rhythm, with contamination by ventricular Extrasystoles about 5% -10% is. However, the classification as sinus rhythm is for record R14149 obviously not applicable, since he is due to his Lorenz plot, its spectrum, its mean heart rate, its small number at ventricular Extrasystoles and the ECG history with high probability can be identified as permanent atrial fibrillation. The classification in the Database may be due to the fact that the software used the surface signal improperly evaluated, and adequate control by a practiced one Observers did not take place. The few detected ventricular extrasystoles were presumably by the morphology analysis of the used Software determined correctly.
Die
Auswertung der Daten mittels erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt für den Datensatz R14149
im Vergleich zu den anderen Datensätzen den für AF erwarteten flachen Verlauf,
in Einklang mit den theoretischen Vorhersagen entsprechend
Da
die anderen Datensätze
unter Sinusrhythmus trotz jeweils unterschiedlicher Anteile von Extrasystolen
in
Die Ergebnisse zeigen, dass bei Vorhofflimmern längere Rückkehrzeiten bevorzugt sind und kurze Rückkehrzeiten mit einer signifikant geringeren Wahrscheinlichkeit auftreten, als bei Sinusrhythmus. Diese grundlegende statistische Eigenschaft ist anscheinend sehr spezifisch für chronisches Vorhofflim mern, und tritt vermutlich in keiner praktisch relevanten Kombination von Sinusrhythmus und ventrikulären Extrasystolen auf. Letztere wären vermutlich nur dann problematisch, wenn mehr als ein Drittel der Schläge als Extrasystolen in Kombination mit variablen Kopplungskonstanten vorhanden wären. Derartig hohe Anteile an Extrasystolen, die bei Auswertung mit dem vorgeschlagenen Verfahren chronisches AF vortäuschen könnten, sind physiologisch äußerst unwahrscheinlich. Eine Unterscheidung der beiden Extremzustände "Sinusrhythmus" und "chronisches AF" ist daher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Analyse von Rückkehrwahrscheinlichkeiten in den meisten Fällen automatisch durchführbar.The Results show that for atrial fibrillation, longer return times are preferred and short return times occur with a significantly lower probability than at sinus rhythm. This basic statistical feature is apparently very specific to chronic atrial fibrillation, and probably does not occur in any practical relevant combination of sinus rhythm and ventricular extrasystoles on. The latter would be probably only problematic if more than a third of the beating as extrasystoles would be present in combination with variable coupling constants. Such a high one Shares in extrasystoles, which in evaluation with the proposed Method pretend chronic AF could are physiologically extremely unlikely. A distinction between the two extreme states "sinus rhythm" and "chronic AF" is therefore with the method according to the invention the analysis of return probabilities in most cases automatically feasible.
Für das erfindungsgemäße Verfahren müssen für eine Implementierung in vom Patienten mitgeführte tragbare Geräte, insbesondere Implantate, Rechenaufwand und Speicherbedarf gering sein. Vorzugsweise sollen zudem die erhaltenen charakteristischen Daten eine tägliche Übertragung ohne wesentliche Minderung der Implantatlebensdauer erlauben. Im Folgenden ist schematisch ein Ausführungsbeispiel zur entsprechenden Datenaufbereitung unter Betrachtung der erforderlichen Ressourcen skizziert, das all diese Kriterien erfüllt:For the inventive method have to for one Implementation in patient-carried portable devices, in particular Implants, computational effort and memory requirements be low. Preferably In addition, the obtained characteristic data should be transmitted daily without significantly reducing the implant life. in the Below is an embodiment of the corresponding schematically Data preparation considering the required resources outlined that meets all these criteria:
Datenerfassung und Rechenaufwand je Zyklus:Data acquisition and calculation effort per cycle:
- – Bestimmung des Zeit-Index des jeweiligen RR-Intervalls (liegt in Implantten vor)- Determination the time index of the RR interval (in Implantten in front)
- – Differenzbildung der Zyklusnummer zum letzten Auftreten dieses Zeit-Index- difference formation the cycle number for the last occurrence of this time index
- – sofern weniger als 25 Zyklen vergangen: Erhöhung des Rückkehrzählers C mit Index j des zeitlichen Abstandes in Herzschlägen- provided less than 25 cycles passed: Increase the return counter C with index j of the temporal Distance in heartbeats
- – Speichern der neuen Zeit des Auftretens des Intervalls (für Zählung bis erneute Rückkehr)- To save the new time of occurrence of the interval (for counting to return)
Dieses
Ablaufschema ist in
Für den dargestellten
Ablauf werden als Variablentypen ausschließlich ganzzahlige Zähler und Zeitspeicher
benötigt.
Hierfür
genügen
für die
meisten Situationen bereits drei Byte Speicher pro Wert, denn damit
kann z. B. die erfassbare Rückkehr
in einen Zeit-Index länger
als 65535 Zyklen betragen. Mit diesen Vorgaben ergibt sich als Abschätzung für den internen
Speicheraufwand in einem Implantat 384 × 3 Byte = 1152 Byte für den letzten
Rückkehrzeitpunkt eines
RR-Intervalls (eine Einsparmöglichkeit
ergibt sich zusätzlich
durch Verwerfen nicht sinnvoller RR-Intervalle). Für ein Rückkehrhistogramm
(entsprechend
Weitere Einsparmöglichkeiten und damit Erhöhung der Lebensdauer eines Implantats sind durchaus möglich, da der Speicher- und Übertragungsbedarf häufig auf 2 Byte je Zähler reduzierbar ist, da größere Werte als 65535 im Rückkehrhistogramm äußerst unwahrscheinlich sind. Bei einer Reduktion der Übertragung auf 53 Byte täglich (= 1590 Byte monatlich), dürfte die Lebensdauerverkürzung durch nochmals verringerte Leistungsaufnahme maximal wenige Monate oder kürzer betragen.Further savings and thus increase The lifetime of an implant is quite possible because of storage and transmission requirements often to 2 bytes per counter is reducible because larger values as 65535 in the return histogram extremely unlikely are. With a reduction of transmission to 53 bytes daily (= 1590 bytes per month), probably the lifetime shortening by again reduced power consumption a few months or less shorter be.
Die externe Durchführung aller weiteren Auswertungen ist bei täglicher Übertragung des Rückkehrhistogramms problemlos möglich und kann z. B. für die Festlegung von Schwellenwerten, Speicherung des Zeitverlaufes und Untersuchung auf Veränderungen wie plötzliche Sprünge herangezogen werden.The external implementation all further evaluations are with daily transmission of the return histogram easily possible and can z. For example setting thresholds, storing the time history and study for changes like sudden jumps be used.
In einer erweiterten Aufführungsform der Erfindung sind Mittel zur Datenverarbeitung in das Implantat integriert, beispielsweise als anwendungsspezifische Schaltkreise (ASICs) oder Mikroprozessoren (μP). Damit sind dann die einzelnen Auswertungen auch im Implantat selbst möglich. Ein Auftreten von AF könnte dann vom Implantat selbst detektiert werden und entsprechende Information zur weiteren Diagnose übertragen werden.In an expanded performance form The invention relates to data processing means in the implant integrated, for example as application-specific circuits (ASICs) or microprocessors (μP). So then the individual evaluations are also in the implant itself possible. An occurrence of AF could then be detected by the implant itself and corresponding information for further diagnosis become.
Die Erfindung erlaubt bei Patienten mit Einkammersystemen die Erkennung von Vorhofflimmern. Dabei kann durch eine telemetrische Übertragung eine schnelle Diagnosestellung und entsprechend frühzeitig einsetzende Therapie von AF erreicht werden. Die nach extern zu übertragende Datenmenge ist dabei sehr gering und erlaubt so problemlos eine Überprüfung des Patentenstatus, z. B. im 24h-Rhythmus. Eine aufwändige und fehlerbehaftete Auswertung von Morphologiekriterien entfällt, da ausschließlich auf das leicht verfügbare RR-Intervall zurückgegriffen wird. Die erfindungsgemäße AF-Erkennung funktioniert auch bei normfrequentem Ventrikelrhythmus und ohne Vorliegen weiterer Tachykardie-Kriterien.The Invention allows detection in patients with single-chamber systems of atrial fibrillation. It can be done by a telemetric transmission a quick diagnosis and early on onset therapy of AF can be achieved. The externally transmitted The amount of data is very low and thus allows a problem-free review of the Patent status, e.g. In 24-hour rhythm. An elaborate and error-prone evaluation deleted from morphological criteria, there exclusively on the readily available RR interval used becomes. The AF detection according to the invention also works with normal ventricular rhythm and without Existence of other tachycardia criteria.
Eine Vorrichtung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfordert keine besonderen Aufwendungen, so dass es auch für Einkammergeräte geeignet ist. Die im Implantat durchzuführenden Berechnungen betreffen wenige einfache Zähloperationen je Herzzyklus, der einzusetzende Algorithmus beschränkt sich auf Speicherung, Manipulation und Übertragung ganzzahliger Werte. Die Datenspeicherung im Implantat erfordert wenige hundert Byte. Derartige Funktionen können bereits von sehr einfachen DV-Komponenten (z. B. als ASIC oder μP) bewerkstelligt werden. Der Energieverbrauch ist entsprechend gering.A Apparatus for implementing the method according to the invention requires no special expenses, making it also suitable for single chamber equipment is. The implants to be performed in the implant Calculations involve a few simple counting operations per cardiac cycle, the algorithm to be used is limited to storage, manipulation and transmission integer values. Data storage in the implant requires a few hundred bytes. Such functions can already be very simple DV components (eg ASIC or μP). Of the Energy consumption is correspondingly low.
Die Erfindung erlaubt eine sichere und einfache Erkennung von Vorhofflimmern, wobei erstmals auch Einkammersysteme eingesetzt werden könnten.The Invention allows safe and easy detection of atrial fibrillation, where, for the first time, single-chamber systems could also be used.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
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2006
- 2006-12-08 DE DE102006057882A patent/DE102006057882A1/en not_active Withdrawn
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