Joachim H. Nagel

Design of digital filters

Schlüsselwörter: Digitale Filter, Phonokardiogramm Die Anwendung digitaler Filter in der biomedizinischen Technik bringt gegenüber Analogfiltern wesentliche Vorteile. Vor allem erleichtert die große Flexibilität digitaler Systeme die Anpassung an das jeweilige Meßproblem, wobei in der vorliegenden Arbeit die Optimierung des Signal-Rauschverhältnisses bei biologischen Summensignalen wie Elektrokardiogramm (EKG) und Phonokardiogramm (PKG) im Vordergrund steht. Während bei der Realisierung von digitalen Filtern im allgemeinen Filtercharakteristiken durch digitale Computeralgorithmen approximiert werden, die einen sehr hohen Rechenaufwand erfordern, werden in der vorliegenden Arbeit digitale Filterprinzipien vorgestellt, die ein Minimum an Rechenzeit, Zeitaufwand bei der Verwirklichung und geringe Anforderungen an Spezialkenntnisse digitaler Filteralgorithmen erfordern. Die Wirksamkeit des Verfahrens wird an der phonographischen Analyse der »beat to beat«Bestimmung der fetalen Herzfrequenz demonstriert.

Registrierung der Uterusaktivität aus dem abdominal abgeleiteten Elektromyogramm

Bei der Uberwachung von Schwangerschaft und Geburt kommen zur Ermittlung der Uterusmotilitat bisher ausschlieslich mechanische Druckmesverfahren zur Anwendung. Die Information uber die Uterusaktivitat ist unzureichend und unterliegt speziell bei Anwendung externer Druckaufnehmer zahlreichen Storeinflussen. Zur Verbesserung der Kontrollmoglichkeiten wurde ein Messystem entwickelt, das die Bestimmung der Uterusmotilitat aus dem abdominal abgeleiteten Elektromyogramm ermoglicht. Die klinischen Ergebnisse zeigen, das es in seiner Leistungsfahigkeit den herkommlichen Methoden uberlegen ist, eine vereinfachte Handhabung bietet und die Schwangere wahrend der Aufnahme weniger als die bisher bekannten Systeme belastet.

The non-invasive assessment of the uterine activity

All in all, uterine myographic recording has proved valuable in clinical trials. On account of the high information yield and the simplicity of handling, in particular for the simultaneous recording of fetal and maternal heart activity in addition to the uterine contraction curve, the procedure described is highly suitable for clinical routine work. The combined recording of the electrical activity of the myometrium and the intrauterine pressure will, it may be presumed, provide more information about the behaviour of the uterine musculature than either technique alone.

Kompakte Ableitelektroden mit Elektrolytbrücke (Elektrolytelektrode)

Bei der Ableitung bioelektrischer Potentiale von der Korperoberflache kommt den Ubertragungseigenschaften der Elektroden eine wesentliche Bedeutung zu. Die wichtigsten Charakteristika der Elektroden sind ihr Offset-Potential, d.h. Drift und Rauschen, ihre Impedanz und ihre chemische Aktivitat. Daruber hinaus werden bei manchen Anwendungen besondere Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften der Elektroden sowie ihre Handhabung gestellt . Die Abkopplung der Elektroden an die Haut kann entweder in direktem Kontakt erfolgen oder aber indirekt, wobei die Elektrode auf einer leitfahigen Paste schwimmt. Bel direkter Elektrodenkontaktierung treten starke Bewegungsartefakte auf, die auf der Instabilitat der Phasengrenze Haut/Elektrode beruhen.

Recording of uterine activity from the abdominal lead EMG

With external tocography some form of pressure or force transducer is fastened to the abdominal wall by means of an elastic belt. Uterine contractions produce changes in the displacement of a sensor pin which acts on the transducer, producing an electrical signal that corresponds to the relative uterine pressure. External tocography, however, has the drawback that it is subject to many factors which may influence the results of the measurement. We feel that the limitations of tocography cannot be eliminated by technical improvements of the measuring equipment, and therefore the possibility of recording the uterine contractions from the abdominal lead electromyogram (EMG) without losing any information regarding tocography has been studied. As a result of the study it has become evident that the recording of uterine activity using the EMG is more reliable than tocography and offers even additional information about the excitation and propagation of the contractions. The basic methods that have been developed and the results of clinical tests are presented here.

Dialogfähiges programmierbares Infusionssystem

Einige wi chti ge Medika;ente können nicht oral ve~ abre1cht werden, weil sie aufgnlnd i hrer chelDischen Struktur 1m Magen-Dam· Trakt entweder nicht absorbiert oder so verändert werden, daß sie ihre Wirksamkeit verlieren. Andere Medikamente IIllssen

Elektronische Simulation der Reizausbreitung im Herzen

0 exakt dosiert werden, daß eine orale Gabe wegen der aus den Halbwertszeiten resulti erenden Kanzentrationsschwankungen ni cht in Frage kommt. Diese Probleme können nur mit Hi lfe eines InfusionssystelllS gelöst werden. das in der lage ist, den Jewei l igen Med1kamentenbedarf direkt in das Blut oder das Körpergewebe abzugeben. Hit Hilfe der kontinuierlichen gesteuerten oder geregelten Infusion läßt sich eine optimale Medikamentenkonzentration aufrecht emalten. Zur Abgabe kleinster Hedikamentenllengen wurde eine extrakorporale, tragbare Infu· s1onse1nheit entwickelt, die zunächst fUr die programmierte Insulindosierung bei der Diabetes-Therapie zur Anwendung komnt.

Entwurfsverfahren digitaler Filter

Das beschriebene Gerat erweist sich als wertvolles Hilfsmittel zur Veranschaulichung der Reizausbreitung im Herzen im Zusammenhang mit den mesbaren Potentialen. Durch Anschlus eines Schrittmachers kann dessen Verhalten bei verschiedenen Rhythmusstorungen des Herzens sowie bei Storfallen beobachtet werden.