EP0645981B2

Producing spectral patterns of heart sounds

Abstract

This record has no abstract on file.

EP0645981B2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 10

Term

Term ended

Expired 17 May 2013, 13.4 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Expired
  5. Today

17 claims: 17 independent, 0 dependent

  1. 1
    A system (10) for detecting, assessing, and grading the condition of a subject's heart, said system comprising means (22, 26) for providing an input acoustic blood flow signal and means (34, 26) for providing an input signal representative of electrical activity in said subject's heart, wherein said system is characterized by comprising means (18) for converting said acoustic blood flow signal into a signal representing a three dimensional spectral pattern of heart sounds and means for synchronizing said three dimensional spectral pattern signal with said signal representative of electrical activity, whereby said spectral pattern signal synchronized with said signal representative of electrical activity is used to detect, assess, and grade the condition of said subject's heart and wherein said system is capable of monitoring changes in frequency over a range of 300 to 4000 Hz. System (10) zum Detektieren, Bewerten und Klassifizieren des Zustands des Herzens eines Subjekts, wobei das System ein Mittel (22, 26) zum Vorsehen eines akustischen Eingangsblutströmungssignals und ein Mittel (34, 26) zum Vorsehen eines Eingangssignals, das für die elektrische Aktivität in dem Herzen des Subjekts repräsentativ ist, umfaßt, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, daß es folgendes umfaßt:ein Mittel (18) zum Umwandeln des genannten akustischen Blutströmungssignals in ein Signal, das ein dreidimensionales spektrales Muster von Herztönen bzw. -geräuschen repräsentiert, und ein Mittel zum Synchronisieren des genannten Signals des dreidimensionalen spektralen Musters mit dem genannten Signal, das für die elektrische Aktivität repräsentativ ist, wobei das Spektralmustersignal, welches mit dem für die elektrische Aktivität repräsentativen Signal synchronisiert ist, dazu benutzt wird, den Zustand des Herzens des Subjekts zu detektieren, zu bewerten und zu klassifizieren, und wobei das System fähig ist, Änderungen in der Frequenz über einen Bereich von 300 bis 4000 Hz zu kontrollieren bzw. zu überprüfen bzw. zu überwachen. Système (10) pour détecter, évaluer et graduer l'état du coeur d'un sujet, ledit système comprenant des moyens (22, 26) pour procurer un signal acoustique d'entrée d'écoulement du sang et des moyens (34, 26) pour procurer un signal d'entrée représentatif de l'activité électrique dans ledit coeur du sujet, dans lequel ledit système est caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen (18) pour convertir ledit signal acoustique d'écoulement du sang en un signal représentant un modèle spectral en trois dimensions des bruits du coeur et un moyen pour synchroniser ledit signal de modèle spectral en trois dimensions avec ledit signal représentatif de l'activité électrique, par lequel ledit signal de modèle spectral synchronisé avec ledit signal représentatif de l'activité électrique est utilisé pour détecter, évaluer et graduer l'état dudit coeur d'un sujet et dans lequel ledit système est capable de surveiller des changements de fréquences dans une gamme de 300 à 4000 Hz.
  2. 2
    System nach Anspruch 1, weiter umfassend:ein Mittel (16) zum Konditionieren des genannten Eingangssignals der elektrischen Aktivität so, daß ein Kalibriersignal erzeugt wird, welches Spitzen bei jedem Einsatz eines systolischen Teils des Herzschlags des Subjekts hat;und ein Mittel (14) für das Konditionieren des akustischen Eingangsblutströmungssignals, um unerwünschtes Hintergrundrauschen auszufiltern und Niedrigfrequenzteile der Herztöne bzw. -geräusche hervorzuheben. Système selon la revendication 1, comprenant en outre: un moyen (16) pour conditionner ledit signal d'entrée d'activité électrique de façon à obtenir un signal d'étalonnage possédant des pointes à chaque commencement d'une portion systolique du battement du coeur du sujet, et un moyen (14) pour conditionner ledit signal acoustique d'entrée d'écoulement du sang pour éliminer par filtration les bruits de fond non désirés et mettre en lumière les portions basses fréquences des bruits du coeur. The system of claim 1 further comprising: means (16) for conditioning said input electrical activity signal so as to produce a calibration signal having spikes at each onset of a systolic portion of the subject's heartbeat;and means (14) for conditioning said input acoustic blood flow signal to filter out unwanted background noise and highlight low frequency portions of the heart sounds.
  3. 3
    System nach Anspruch 2, worin das Mittel für die Konditionierung des genannten Signals der elektrischen Aktivität folgendes umfaßt:ein Mittel (52, 54) zum Verstärken des Eingangssignals der elektrischen Aktivität und zum Unterdrücken und Zurückweisen von Rauschen und Harmonischen aus dem Eingangssignal der elektrischen Aktivität, ein Filtermittel (56) zum Abschneiden von allem Signalrauschen oberhalb eines gewünschten Niveaus, und ein Differenzierungs- und Gleichrichtungsmittel (58) zum Entfernen von Rauschen und Niedrigspannungspotential und zum Unterdrücken einer negativen Komponente zu bzw. an dem Eingangssignal der elektrischen Aktivität, so daß das Kalibriersignal erzeugt wird. Système selon la revendication 2, dans lequel ledit moyen de conditionnement du signal d'activité électrique comprend des moyens (52, 54) pour amplifier le signal d'entrée d'activité électrique et pour mettre hors-circuit et rejeter les bruits et les harmoniques du signal d'entrée d'activité électrique, un moyen de filtre (56) pour supprimer tous les bruits de fond du signal au-dessus d'un niveau désiré, ainsi qu'un moyen de différenciation et de redressement (58) pour éliminer les bruits de fond et le potentiel basse tension et pour supprimer une composante négative du signal d'entrée de l'activité électrique de façon à générer ledit signal d'étalonnage. The system of claim 2 wherein said electrical activity signal conditioning means comprises means (52, 54) for amplifying the input electrical activity signal and for suppressing and rejecting noise and harmonics from the input electrical activity signal, filter means (56) for cutting off all signal noise above a desired level, and differentiation and rectification means (58) for removing noise and low voltage potential and for suppressing a negative component to the input electrical activity signal so as to generate said calibration signal.
  4. 4
    Circuit de conditionnement selon la revendication 3, qui comprend:un moyen d'amplification comprenant un premier circuit d'amplification (52) possédant des transistors jumelés qui agissent pour mettre horscircuit et rejeter les harmoniques et les bruits de fond de 60 Hz et un second circuit d'amplification (54) monté en série avec ledit premier circuit d'amplification;ledit moyen de filtration comprend un filtre quadripolaire BUTTERWORTH à deux étages (56);et ledit moyen de différenciation et de redressement comprend un circuit électrique (58) contenant des transistors jumelés. Konditionierungsschaltung des Anspruchs 3, welche folgendes umfaßt: ein Verstärkungsmittel, das eine erste Verstärkungsschaltung (52) umfaßt, die Zwillings- bzw. Doppeltransistoren hat, welche dahingehend wirken, daß sie 60 Hz Rauschen und Harmonische unterdrücken und zurückweisen, und eine zweite Verstärkungsschaltung (54) in Reihe mit der erste Verstärkungsschaltung;wobei das Filtermittel ein 4-Pol-, 2-Stufen-BUTTERWORTH-Filter (56) umfaßt;und wobei das Differenzierungs- und Gleichrichtungsmittel eine Zwillings- bzw. Doppeltransistoren enthaltende elektrische Schaltung (58) umfaßt. The conditioning circuit of claim 3 which comprises: an amplifying means comprising a first amplifying circuit (52) having twin transistors which act to suppress and reject 60 Hz noise and harmonics and a second amplifying circuit (54) in series with said first amplifying circuit;said filtering means comprises a 4-pole, 2-stage BUTTERWORTH filter (56);and said differentiation and rectification means comprises an electrical circuit (58) containing twin transistors.
  5. 5
    System nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß:das Konditionierungsmittel für das akustische Eingangsblutströmungssignal eine Filterverstärkungseinrichtung (42) zum Gewichten des akustischen Signals und Entfernen von äußerem Hintergrundrauschen sowie ein 20-Pol-BUTTERWORTH-Filter (44) zum Ausfiltern des genannten unerwünschten Hintergrundrauschens umfaßt;und das Umwandlungsmittel und das Synchronisierungsmittel einen Mikroprozessor (18) umfassen, welcher das genannte konditionierte akustische Eingangsblutströmungssignal und das Kalibriersignal aufnimmt bzw. empfängt. Système selon la revendication 2, caractérisé en outre par le fait que: ledit moyen de conditionnement du signal acoustique d'entrée d'écoulement du sang comprend un dispositif d'amplification par filtre (42) pour mesurer le signal acoustique et éliminer les bruits de fond étrangers et un filtre BUTTERWORTH (44) à 20 pôles pour éliminer par filtration lesdits bruits de fond non désirés;et ledit moyen de conversion et ledit moyen de synchronisation comprennent un microprocesseur (18) qui reçoit ledit signal d'entrée acoustique conditionné d'écoulement du sang et ledit signal d'étalonnage. The system of claim 2 further characterized by: said input acoustic blood flow signal conditioning means comprising a filter amplification device (42) for weighing the acoustic signal and removing extraneous background noise and a 20-pole BUTTERWORTH filter (44) for filtering out said unwanted background noise;and said converting means and said synchronizing means comprising a microprocessor (18) which receives said conditioned input acoustic blood flow signal and said calibration signal.
  6. 6
    System nach Anspruch 5, weiter dadurch gekennzeichnet, daß:der Mikroprozessor ein Digitalsignalverarbeitungsmittel (92) zum Erzeugen des dreidimensionalen Spektralmusters der Herztöne bzw. -geräusche aus dem konditionierten akustischen Eingangsblutströmungssignal aufweist und ein Zeitsteuerungslogikmittel (96) zum Abstimmen bzw. Vergleichen eines Einsatzes eines ersten akustischen Herztons bzw. -geräuschs von dem Spektralmuster mit einer ersten Spitze in dem Kalibriersignal hat. Système selon la revendication 5, caractérisé en outre par le fait que: ledit microprocesseur englobe un moyen de traitement de signaux numériques (92) pour générer ledit modèle spectral en trois dimensions des bruits du coeur à partir dudit signal d'entrée acoustique conditionné d'écoulement du sang et possédant un moyen logique de synchronisation (96) pour faire correspondre un commencement d'un premier bruit du coeur acoustique dudit modèle spectral avec une première pointe dans ledit signal d'étalonnage. The system of claim 5 further characterized by: said microprocessor including digital signal processing means (92) for producing said three dimensional spectral pattern of heart sounds from said conditioned input acoustic blood flow signal and having timing logic means (96) for matching an onset of an acoustic first heart sound of said spectral pattern with a first spike in said calibration signal.
  7. 7
    System nach Anspruch 6, worin der Mikroprozessor eine vorläufige Diagnose des Zustands des Subjekts macht. Système selon la revendication 6, dans lequel ledit microprocesseur effectue un diagnostic préliminaire de l'état du sujet. The system of claim 6 wherein said microprocessor makes a preliminary diagnosis of the subject's condition.
  8. 8
    System nach Anspruch 6, weiter umfassend eine Ausgangseinrichtung (20) zum Empfangen und zum Darstellen bzw. Sichtbarmachen des dreidimensionalen Spektralmusters der Herztöne bzw. -geräusche, die mit dem Signal synchronisiert sind, das für die elektrische Aktivität repräsentativ ist. Système selon la revendication 6, comprenant en outre un dispositif de sortie (20) pour recevoir et afficher ledit modèle spectral en trois dimensions des bruits du coeur synchronisés avec ledit signal représentatif de l'activité électrique. The system of claim 6 further comprising an output device (20) for receiving and displaying said three dimensional spectral pattern of heart sounds synchronized with said signal representative of electrical activity.
  9. 9
    System nach Anspruch 8, worin die Ausgangseinrichtung einen Videomonitor (62) oder einen Drucker (66) umfaßt. Système selon la revendication 8, dans lequel ledit dispositif de sortie comprend un moniteur vidéo (62) ou une imprimante (66). The system of claim 8 wherein said output device comprises a video monitor (62) or a printer (66).
  10. 10
    System nach Anspruch 6, weiter umfassend ein Mittel zum Speichern (68) des Spektralmusters von Tönen bzw. Geräuschen, das mit dem Signal synchronisiert ist, welches für die elektrische Aktivität repräsentativ ist. Système selon la revendication 6, comprenant en outre un moyen pour mémoriser (68) ledit modèle spectral des bruits synchronisé avec ledit signal représentatif de ladite activité électrique. The system of claim 6 further comprising means for storing (68) said spectral pattern of sounds synchronized with said signal representative of said electrical activity.
  11. 11
    System nach Anspruch 6, weiter umfassend ein Mittel (70) zum Eingeben eines unkonditionierten Signals, das für die elektrische Aktivität in dem Herzen des Subjekts repräsentativ ist, in den Mikroprozessor und zum Abstimmen bzw. Vergleichen des unkonditionierten Signals mit dem genannten Einsatz des ersten akustischen Herztons bzw. -geräuschs. Système selon la revendication 6, comprenant en outre des moyens (70) pour entrer dans ledit microprocesseur un signal non conditionné représentatif de ladite activité électrique dans ledit coeur du sujet et pour faire correspondre ledit signal non conditionné avec ledit commencement dudit premier bruit acoustique du coeur. The system of claim 6 further comprising means (70) for inputting an unconditioned signal representative of said electrical activity in said subject's heart into said microprocessor and for matching said unconditioned signal with said onset of said first acoustic heart sound.
  12. 12
    System nach Anspruch 1, worin das Mittel, welches das genannte akustische Eingangssignal vorsieht bzw. liefert, wenigstens eines der folgenden umfaßt:ein Mikrophon (22), einen an dem Subjekt angebrachten bzw. mit dem Subjekt verbundenen Aufnehmer bzw. Signalwandler (22) und ein akustisches Signal, das in einer Speichereinrichtung (26) gespeichert ist. Système selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen procurant un signal acoustique d'entrée comprend au moins un microphone (22), un transducteur (22) fixé au sujet et un signal acoustique mémorisé dans un dispositif de mémorisation (26). The system of claim 1 wherein said input acoustic signal providing means comprises at least one of a microphone (22), a transducer (22) attached to the subject, and an acoustic signal stored in a storage device (26).
  13. 13
    System nach Anspruch 1, worin das Mittel zum Vorsehen bzw. Liefern eines Eingangssignals der elektrischen Aktivität einen mit dem Subjekt verbundenen Elektrokardiographen (34) oder ein in einer Speichereinrichtung (26) gespeichertes ECG-Signal umfaßt. Système selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen pour procurer un signal d'entrée d'activité électrique comprend un électrocardiographe (34) fixé audit sujet ou un signal ECG mémorisé dans un dispositif de mémorisation (26). The system of claim 1 wherein said means for providing an electrical activity input signal comprises an electrocardiograph (34) attached to said subject or an ECG signal stored in a storage device (26).
  14. 14
    A process for detecting the condition of a human heart comprising the steps of:providing a first acoustic signal representative of the heart's sounds;providing a second signal representative of electrical activity in said heart;said process being characterized by the steps of;conditioning said second signal to obtain a calibration signal having a spike at each onset of a systolic cycle in the heart;processing the first acoustic signal to obtain a three dimensional spectral pattern of heart sounds;generating a simultaneous display of said three dimensional spectral pattern and a wave signal indicative of electrical activity in said heart, said generating step including matching said spectral pattern with said calibration signal, whereby said simultaneous display is used to detect the condition of a human heart;and wherein said process is capable of monitoring changes in frequency over a range of 300 Hz to 4000 Hz. Procédé pour détecter l'état d'un coeur humain, comprenant les étapes consistant à: procurer un premier signal acoustique représentatif des bruits du coeur;procurer un second signal représentatif de l'activité électrique dans ledit coeur;ledit procédé étant caractérisé par les étapes consistant à:conditionner ledit second signal pour obtenir un signal d'étalonnage possédant une pointe à chaque commencement d'un cycle systolique dans le coeur;traiter le premier signal acoustique pour obtenir un modèle spectral des bruits du coeur en trois dimensions;générer un affichage simultané dudit modèle spectral en trois dimensions et un signal d'onde indicateur de l'activité électrique dans ledit coeur;ladite étape de génération englobant la mise en correspondance dudit modèle spectral avec ledit signal d'étalonnage, par lequel on utilise ledit affichage simultané pour détecter l'état du coeur d'un être humain;etdans lequel ledit procédé est capable de surveiller des changements de fréquences dans la gamme de 300 Hz à 4000 Hz. Verfahren zum Detektieren des Zustands eines menschlichen Herzens, umfassend die Schritte des: Vorsehens eines ersten akustischen Signals, das für die Herztöne bzw. -geräusche repräsentativ ist;Vorsehens eines zweiten Signals, das für die elektrische Aktivität in dem Herzen repräsentativ ist;wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte des:Konditionierens des zweiten Signals zum Erhalten eines Kalibriersignals, welches eine Spitze bei jedem Einsatz eines systolischen Zyklus in dem Herzen hat;Verarbeitens des ersten akustischen Signals zum Erhalten eines dreidimensionalen Spektralmusters von Herztönen bzw. -geräuschen;Erzeugens einer gleichzeitigen Wiedergabe bzw. Darstellung des dreidimensionalen Spektralmusters und eines für die elektrische Aktivität in dem Herzen bezeichnenden Wellensignals, wobei der genannte Erzeugungsschritt das Abstimmen bzw. Vergleichen des Spektralmusters mit dem genannten Kalibriersignal umfaßt, wobei die genannte gleichzeitige Wiedergabe bzw. Darstellung dazu benutzt wird, den Zustand eines menschlichen Herzens zu detektieren;und    worin das genannte Verfahren fähig ist, Änderungen in der Frequenz über einen Bereich von 300 Hz bis 4000 Hz zu kontrollieren bzw. zu überprüfen bzw. zu überwachen.
  15. 15
    Procédé selon la revendication 14, comprenant en outre le fait de conditionner ledit premier signal acoustique pour éliminer des bruits de fond non désirés et pour mettre en lumière les portions basses fréquences dudit premier signal acoustique. The process of claim 14 further comprising conditioning said first acoustic signal to remove unwanted noise and highlight low frequency portions of said first acoustic signal. Verfahren nach Anspruch 14, weiter umfassend das Konditionieren des ersten akustischen Signals, um unerwünschtes Rauschen zu entfernen und Niedrigfrequenzteile des genannten ersten akustischen Signals hervorzuheben.
  16. 16
    Procédé selon la revendication 14, dans lequel ladite étape de conditionnement comprend le fait d'amplifier ledit second signal jusqu'à un niveau désiré, le fait d'éliminer par filtration des informations non désirées dudit second signal et le fait de mettre hors-circuit tous les bruits du signal au-dessus d'un niveau désiré, et le fait de différencier et de redresser ledit signal filtré pour éliminer les bruits de fond et le potentiel basse tension dudit signal filtré et pour supprimer une composante négative dudit second signal. The process of claim 14 wherein said conditioning step comprises amplifying said second signal to a desired level, filtering out unwanted information from said second signal and cutting off all signal noise above a desired level, and differentiating and rectifying said filtered signal to remove noise and low voltage potential from said filtered signal and to suppress a negative component to said second signal. Verfahren nach Anspruch 14, worin der Konditionierungsschritt das Verstärken des zweiten Signals auf ein gewünschtes Niveau, das Ausfiltern von unerwünschter Information aus dem genannten zweiten Signal und das Abschneiden von allem Signalrauschen oberhalb eines gewünschten Niveaus sowie das Differenzieren und Gleichrichten des gefilterten Signals zum Entfernen von Rauschen und Niedrigspannungspotential aus dem gefilterten Signal und zum Unterdrücken einer negativen Komponente zu bzw. an dem genannten zweiten Signal umfaßt.
  17. 17
    Procédé selon la revendication 14, comprenant en outre le fait d'afficher ledit affichage simultané sur un moniteur vidéo (62) et le cas échéant le fait de procurer un moyen (50) pour permettre à un opérateur d'écouter les bruits du coeur au cours de ladite étape d'affichage. The process of claim 14 further comprising displaying said simultaneous display on a video monitor (62) and optionally, providing means (50) for an operator to listen to the heart sounds during said displaying step. Verfahren nach Anspruch 14, weiter umfassend eine Sichtanzeige der genannten gleichzeitigen Wiedergabe bzw. Darstellung auf einem Videomonitor (62) und wahlfrei das Vorsehen eines Mittels (50) für eine Bedienungsperson zum Lauschen auf die Herztöne bzw. -geräusche während des Sichtanzeigeschritts.
Independent claims17