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ERFINDUNGSGEBIET
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein modulares Datenerfassungssystem zur
Erfassung physiologischer Signale von einem Patienten. Die modularen Datenerfassungseinheiten
können
dem System über eine
Serienschnittstelle beigefügt
werden, welche mit einem seriellen Datenbus im Austausch steht,
wodurch sie einen Teil eines beweglichen, an den Körper des
Patienten anzulegenden Teils des Datenerfassungssystems bildet.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Elektrokardiographie (EKG) dient der Messung der elektrischen Herzaktivität. Sie bildet
die Häufigkeit
und Gleichmäßigkeit
des Herzschlags sowie das Vorhandensein von Herzerkrankungen oder -schädigungen,
Herzrhythmusstörungen
etc. ab. EKG stellt eines der wichtigsten nicht invasiven diagnostischen
Werkzeuge dar, die den Kardiologen zur Verfügung stehen. Es wird gemessen,
indem Elektroden auf der Brust des Patienten platziert und die vom Herzen
erzeugten bioelektrischen Potentiale gemessen werden. Die am Patienten
befestigten Elektroden werden zum Zwecke der weiteren Signalverarbeitung über Ableitungen
mit einem EKG-Monitor verbunden.
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Zu
den Standardverfahren zur Gewinnung eines EKGs von einer Testperson
zählen
3-Ableitungs-, 5-Ableitungs-, 12- Ableitungs-
oder 15-Ableitungs-EKGs. 3 Ableitungen und 5 Ableitungen werden
gewöhnlich
bei der routinemäßigen EKG-Überwachung in Krankenhäusern eingesetzt.
Eine 12-Ableitungs-EKG-Aufzeichnung liefert im Vergleich zu einem
3-Ableitungs- oder 5-Ableitungs-EKG viel mehr Informationen, z.
B. über
eine mögliche
Ischämie
am Herzen. Daher stellt das 12-Ableitungs-EKG das gängigste
dieser Verfahren dar und wird daher oft als „Standard-12-Ableitungs-EKG" bezeichnet. Die 5-Ableitungs-Messung
liefert sieben Signale: die Extremitäten-Ableitungen I, II, III,
aVR, aVL, aVF sowie eine präkordiale
Ableitung, z. B. V5. Diese Messung kann durchgeführt werden, indem je eine Elektrode an
jedem der vier Gliedmaßen
des Patienten an den Handgelenken bzw. den Knöcheln und eine präkordiale
Elektrode auf dem Brustkorb des Patienten platziert wird. Die Extremitäten-Elektroden
werden als linker Arm (LA), rechter Arm (RA), linkes Bein (LB) und
rechtes Bein (RB) gekennzeichnet. Bei einem standardmäßigen 12-Ableitungs-EKG
werden zwei Elektroden in der Weise am Körper eines Patienten angebracht,
wie sie in 1 beschrieben wird. Wie in 1 gezeigt
wird, werden sechs Elektroden in Standardpositionen auf dem Brustkorb
um das Herz herum angebracht. Auf diese Weise liefert das Standard-Ableitungs-EKG über die
Extremitäten-Ableitungen
I, II, III, aVR, aVL und aVF Informationen von der Frontalebene,
und über
die präkordialen
Ableitungen V1, V2, V3, V4, V5 und V6 Informationen von der Horizontalebene.
Wie auf diesem Gebiet allgemein bekannt ist, sind alle zehn Elektroden über Ableitungskabel
und Widerstand-Netzwerke mit Verstärkern verbunden, so dass sie
zwölf separate EKG-Kanäle oder
Ableitungen aufzeichnen.
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Die
frontalen Ableitungen werden mit verschiedenen Permutationen der
LA-, RA- und LL-Elektrode gewonnen, wobei die RL-Elektrode als elektrische
Erdung dient. Die frontalen Ableitungen bestehen aus dem Potential
zwischen zwei der Extremitäten-Elektroden:
Ableitung I entspricht dem Potential zwischen LA und RA, Ableitung
II entspricht dem Potential zwischen LL und RA, und Ableitung III entspricht
dem Potential zwischen LL und LA. Ableitungen aVR, aVL und aVF,
die als erweiterte Ableitungen bezeichnet werden, bestehen aus dem
Potential zwischen einer Elektrode und einem Referenzinput, wobei
das Referenzinput den Durchschnitt zweier Elektroden darstellt.
Zum Beispiel handelt es sich bei Ableitung aVF um das Signal zwischen
LL und einem Referenzinput, wobei der Referenzinput aus dem Durchschnitt
der Potentiale an den Elektroden RA und LA besteht.
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Die
horizontalen Ableitungen V1-V6 werden mit Hilfe von verschiedenen
Vertauschungen der sechs Elektroden gewonnen, die zusätzlich zu
den drei der vier Extremitäten-Elektroden an der
Brust des Patienten befestigt werden. Jede der sechs horizontalen
Ableitungen besteht aus dem Signal zwischen dem Potential an der
fraglichen Elektrode, die auf der Brust des Patienten platziert
ist, und dem Potential an der zentralen Datenstation (nach Wilson. Die
zentrale Datenstation (nach Wilson) bezieht sich auf das durchschnittliche
Potential zwischen RA-, LA- und LL-Elektroden, die in 2 vereinfacht
dargestellt werden. Die drei Extremitäten-Elektroden sind durch gleichwertige
Widerstände
mit einem gemeinsamen Knotenpunkt verbunden, und die Spannung an
diesem Knotenpunkt, der zentralen Datenstation (nach Wilson), ist
der Durchschnitt der Spannungen an jeder Elektrode. Jede der Ableitungen V1-V6
wird mit der Datenstation (nach Wilson) verglichen, beispielsweise
handelt es sich bei Ableitung VI um das Signal zwischen Elektrode
V1 und zentraler Datenstation.
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Zu
Beginn der Behandlung ist nicht immer klar, wie genau die zukünftig notwendige Überwachung
durchgeführt
werden muss. Der Patient kann einer Voruntersuchung unterzogen werden,
wobei ein 3- oder 5-Ableitungs-EKG angewendet werden kann. Manchmal
sind weitere Untersuchungen notwendig, z. B. damit bestimmte Krankheiten
ausgeschlossen werden können,
welche durch die Aufzeichnung eines 12-Ableitungs-EKGs erkennbar sind.
Der Wechsel vom 5-Ableitungs-EKG zum 12-Ableitungs-EKG kann zeitaufwendig
und schwierig sein. Das Auswechseln des Elektrodensatzes und das
Abnehmen und Wiederanbringen der Elektroden kann eine beträchtliche
Zeit in Anspruch nehmen, was insbesondere dann der Fall ist, wenn
dies von einem Nicht-Fachmann durchgeführt wird. Das Problem kann
gelöst
werden, indem man stets 12- bzw. 15-Ableitungs-EKG-Elektrodensätze und
-kabel verwendet, und indem nur diejenigen Elektroden benutzt werden,
die für
die fragliche Messung notwendig sind. Allerdings sind die Kabel
für die
12-Ableitungs- und die 15-Ableitungs-EKG-Messung typischerweise dick
und lang, was dazu führt,
dass das Pflegepersonal den kleineren und bequemeren 5-Ableitungs-EKG-Messelektrodensatz
bevorzugt. Der Einsatz einer schweren Verkabelung und einer Vielzahl von
unnötigen
Elektroden ist nicht wünschenswert, wenn
die Messgenauigkeit eines 12-Ableitungs-EKGs
nicht benötigt
wird.
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Wenn
ein EEG-Signal während
der Untersuchung gemessen werden soll, stellt es für das Pflegepersonal
eine zusätzlichen
Belastung dar, eine separate EEG-Vorrichtung für die Messung bereitstellen zu
müssen.
Der Untersuchungs- oder Operationsraum wird zu eng, wenn zu viele
einzelne Messausrüstungen
benötigt
werden.
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Es
wurden mehrere Lösungen
entwickelt, die auf die Behebung dieser Probleme abzielen.
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WO 01/06923 beschreibt ein
System zur EKG-Überwachung,
das den Wechsel zwischen der Messung von 5-Ableitungs-EKG und 12-Ableitungs-EKG
ermöglicht.
Bei dem Messsystem, das in der Publikation beschrieben wird, wird
das 5-Ableitungs-EKG
gemessen, indem Messelektroden durch Signalableitungen verbunden
werden, die mit einem ersten Verbindungselement in einer Sammelanschlussstelle
verbunden sind. Ein zweites Verbindungselement der Sammelanschlussstelle
fungiert dann als Abschirmungs-Erdungsverbindung für die Ableitungen.
Ein 12-Ableitungs-EKG-Signal kann erfasst werden, indem zusätzliche
Messelektroden durch Ableitungen mit dem zweiten Verbindungselement
der Sammelanschlussstelle verbunden werden. Die Messsignale werden
zum Zwecke der Signalverarbeitung von der Sammelanschlussstelle
zu einer Verstärkereinheit
und zum EKG-Gerät
weitergeleitet. Das Problem bei dem in der Publikation beschriebenen
Verfahren besteht darin, dass die Ableitungskabel nicht abgeschirmt
werden, wenn sie ein 12-Ableitungs-EKG messen, so dass eine Isolierung
des Systems benötigt
wird, um eine umfassende Patientensicherheit zu gewährleisten.
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Die
Publikation
EP 1221299 beschreibt
ein Verfahren und ein Gerät
zur Generierung eines 12-Ableitungs-EKGs aus weniger als zehn Elektroden.
Bei dem in der Publikation beschriebenen Verfahren und Gerät wird eine
Vielzahl von Ableitungen generiert, wobei es sich um die gleichen
Ableitungen handelt, wie sie aus den elektrischen Signalen eines Standard-EKGs
generiert werden würden.
In der am stärksten
bevorzugten Ausführungsform
der Publikation werden die Elektroden V2, V3, V4 und V6 nicht am
Körper
des Patienten angebracht. So müssen
die Ableitungen V2, V3, V4 und V6, welche die weggelassenen Elektroden
darstellen, auf mathematischem Wege abgeleitet werden, indem eine
multilineare Regression angewendet wird. Acht der Ableitungen, nämlich Ableitungen
I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1 und V5, werden auf dieselbe Weise
generiert wie bei einem standardmäßigen EKG mit zehn Elektroden
und zwölf
Ableitungen. Im Allgemeinen werden die vier fehlenden Ableitungen
durch die Anwendung einer multilinearen Regression berechnet, die
auf dem Verhältnis
der verfügbaren
Ableitungen zu einem Datensatz von zuvor erfassten EKGs beruht.
Obwohl die Reduktion der Anzahl von Elektroden und die Berechnung
des Signals für
die fehlenden Ableitungen den Wechsel zwischen 5-Ableitungs-EKG und 12-Ableitungs-EKG
ermöglicht,
können
dadurch Unsicherheiten im EKG-Signal herbeigeführt werden.
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Wie
anhand des oben Gesagten deutlich wird, weisen die Lösungen nach
dem Stand der Technik mehrere Einschränkungen und Nachteile auf.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches
und zuverlässiges
System und Verfahren für
ein bewegliches Patienten-Datenerfassungssystem mit erweiterungsfähigem EKG und
EEG zu liefern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein bewegliches Patientendatenerfassungssystem
mit erweiterungsfähigem
EKG und EEG. Das Datenerfassungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst einen Patientenmonitor und mindestens eine separate Patientenseiten-Erfassungseinheit,
die mit dem Patientenmonitor verbunden werden kann. Jede der Patientenseiten-Erfassungseinheiten
weist einen Analog/Digital-Wandler,
eine Serienschnittstelle, die mit einem seriellen Datenbus im Austausch
steht, welcher die Datenerfassungseinheit mit dem Patientenmonitor
verbindet, sowie einen Serienschnittstellen-Controllerprozessor
auf. Jede der Patientenseiten-Erfassungseinheiten bildet ferner
einen Teil eines beweglichen, an den Körper des Patienten anzulegenden
Teils des Datenerfassungssystems.
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Die
Erfindung bezieht sich außerdem
auf ein Verfahren zur Erfassung von elektrophysiologischen Signalen
von einem Patienten unter Verwendung eines Datenerfassungssystems,
das einen Patientenmonitor und mindestens eine separate Patientenseiten-Erfassungseinheit
umfasst. Das Verfahren gemäß der Erfindung
umfasst folgende Schritte: Umwandlung des elektrophysiologischen
Signals in ein digitales Signal durch einen Analog/Digital-Wandler in
der Patientenseiten-Erfassungseinheit,
Verbinden der Patientenseiten-Erfassungseinheit mit dem Patientenmonitor über eine
Serienschnittstelle, die mit einem seriellen Datenbus in Verbindung
steht, Steuerung der Serienschnittstelle durch einen Serienschnittstellen-Controllerprozessor;
und Bildung eines Teils eines beweglichen, an den Körper des
Patienten anzulegenden Teils des Datenerfassungssystems zusammen
mit jeder der Patientenseiten-Erfassungseinheiten. Das elektrophysiologische
Signal, das von der Patientenseiten-Erfassungseinheit gemessen wird,
wird durch elektrophysiologische Vorverstärker der Datenerfassungseinheiten
zu einem gemeinsamen Punkt in Bezug gesetzt. Es wird ferner eine
gemeinsame analoge Datenstation (nach Wilson) an der seriel len Verbindung
eingerichtet, die von den Patientenseiten-Erfassungseinheiten zum Patientenmonitor
verläuft.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung bilden die Patientenseiten-Erfassungseinheiten ein
modulares EKG-Messsystem, das eine 5-Ableitungs-EKG-Messeinheit
umfasst, die um eine 12-Ableitungs-EKG-Erweiterungseinheit erweitert werden
kann. Wenn die Signale, die von der 12-Ableitungs-EKG-Messeinheit
und der 12-Ableitungs-EKG-Erweiterungseinheit erfasst wurden, kombiniert
werden, ergibt sich ein vollständiges
12 Ableitungs-EKG-Signal.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Serienschnittstelle eine gemeinsame analoge
Datenstation (nach Wilson), die es den elektrophysiologischen Vorverstärkern der
Datenerfassungseinheiten erlaubt, die gemessenen elektrophysiologischen
Signale zu einem gemeinsamen Punkt in Bezug zu setzen.
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Das
Messsystem kann auch um andere Datenerfassungseinheiten, wie z.
B. Erweiterungseinheiten zur Messung eines 15-Ableitungs-EKG-Signals
oder eines EEG-Signals, erweitert werden.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung handelt es sich bei der Verbindung vom seriellen Datenbus
zum Patientenmonitor um eine kabellose Verbindung. Wenn der serielle
Datenbus eine Kabelverbindung aufweist, werden kabellose Anschlussbatterien
geladen. Zusätzlich
wird eine Patientenidentifikation über eine Kabelverbindung an
die Patientenseiten-Erfassungseinheiten übertragen, so dass der Patientenkontext
angegeben wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung handelt es sich bei dem seriellen Datenbus um einen
Universal Serial Bus (USB), der durch eine analoge Datenstation
(nach Wilson) erweitert werden kann. Die Geschwindigkeit des seriellen
Datenbusses wird so eingestellt, dass sie niedrig genug ist, als dass
sie die Verbindung von der Datenerfassungseinheit zum Patientenmonitor
ohne eine elektronische Nebenverbindung ermöglicht. Wenn die Geschwindigkeit
des seriellen Datenbusses niedrig genug ist, ist kein Impedanzabgleich
notwendig und Hochfrequenzreflexionen können vermieden werden.
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Die
Vorteile der Erfindung bestehen in der verbesserten Verlässlichkeit
und der Rauschreduzierung beim EKG-Signal. Durch das Vorhandensein der
gemeinsamen Datenstation (nach Wilson) für alle Datenerfassungseinheiten
sowie durch die Isolierung der Datenerfassungseinheiten wird z.
B. die Diathermie-Interferenz und anderes Hochfrequenz-Rauschen reduziert.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass es dem medizinischen
Fachpersonal durch sie ermöglicht
wird, mit einer Messung zu beginnen und die Messung durch das Hinzufügen neuer
Patientenseiten-Erfassungseinheiten zu erweitern. Zum Beispiel kann
zuerst ein 5-Ableitungs-EKG gewonnen werden, und für den Fall,
dass eine eingehendere Untersuchung notwendig wird, kann die 5-Ableitungs-Messung
einfach dadurch erweitert werden, dass fünf zusätzliche Elektroden zum Einsatz
kommen, die von der 12-Ableitungs-EKG-Erweiterungseinheit zu Verfügung gestellt
werden. Da die Messeinheiten auf dieselbe gemeinsame Datenstation
(nach Wilson) zurückgreifen,
können
die Signale kombiniert werden, so dass sie ein vollständiges l2-Ableitungs-EKG-Signal
ergeben. Das System bietet die Möglich keit,
je nach benötigtem
Signal weitere Datenerfassungseinheiten hinzuzufügen.
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Durch
die serielle Datenbusverbindung wird die digitale Übertragung
der physiologischen Signale ermöglicht
und das Datenstationspotential (nach Wilson) wird den Datenerfassungseinheiten
in analoger Form zur Verfügung
gestellt. Dies ist wichtig, da die Vorverstärker der Patientenseiten-Erfassungseinheit immer
ein analoges Datenstationspotential (nach Wilson) benötigen, mit
dem sie das gemessene Signal in Bezug setzen können. Der serielle Datenbus bewegt
sich innerhalb desselben Potentials wie der Patient und wird vom
Monitor isoliert. Die Isolierung wird an einer Stelle zwischen zwei
seriellen Verbindungen implementiert, wohingegen die Isolierung nach
dem Stand der Technik in jeder Messeinheit und zwischen analoger
Verbindung und serieller Datenbusverbindung umgesetzt wird. Daher
ist bei dem System gemäß der vorliegenden
Erfindung die Isolierung sicherer und preisgünstiger.
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Verschiedene
andere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung werden anhand
der folgenden detaillierten Beschreibung und der Zeichnungen verdeutlicht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
begleitenden Zeichnungen, die zum Zwecke eines weiterreichenden
Verständnisses
der Erfindung beigefügt
sind und einen Teil dieser Beschreibung bilden, illustrieren Ausführungsformen der
Erfindung und sind hilfreich, um die Prinzipien der Erfindung im
Zusammenhang mit der Beschreibung darzulegen. Für die Zeichnungen gilt:
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1 bildet
die standardmäßige Platzierung der
Elektroden bei einer 12-Ableitungs-EKG-Messung ab;
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2 bildet
in vereinfachter Form die Verbindung der Elektroden mit dem Körper zur
Gewinnung der zentralen Datenstation (nach Wilson) ab;
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3 bildet
das Datenerfassungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung ab, das mit separaten Messmodulen erweitert werden kann;
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4a beschreibt
die Verbindung der EEG-Messelektroden nach dem Stand der Technik;
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4b beschreibt
die EEG-Elektrodenverbindung gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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5 stellt
ein Blockdiagramm des vorliegenden modularen Datenerfassungssystems
dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden wird detailliert auf die Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung Bezug genommen, wobei Beispiele für die Erfindung in den dazugehörigen Zeichnungen
illustriert sind.
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Das
frei bewegliche EKG-Messsystem gemäß der vorliegenden Erfindung
wird in 3 illustriert. Eine 5-Ableitungs-EKG-Messeinheit 1 misst
das EKG-Signal von den Elektroden RA, LA und LL. Die erweiterten
Ableitungen aVR, aVL und aVF (nicht in 3 gezeigt)
werden berechnet, indem die gemessene Spannung von jeder der Extremitäten-Elektro den
mit einer Referenzspannung (dem Durchschnitt der anderen beiden
Elektroden) verglichen wird, und es wird eine präkordiale Ableitung, z. B. V5,
erstellt, indem das von dieser Elektrode gemessene Signal mit einem
gemeinsamen Potential, d. h. der Datenstation (nach Wilson) im Verstärker A4,
verglichen und verstärkt
wird. Die Datenstation 6 (nach Wilson) stellt die berechnete
durchschnittliche Spannung der drei Extremitäten-Ableitungen VR,
VL und VF (d. h.
das durchschnittliche Potential von RA, LA und LL) dar. Das gemessene
EKG-Signal wird durch Vorverstärker
oder Vorfeld-Verstärker A1-A4
verstärkt
und durch einen A/D-Wandler 7 in ein digitales EKG-Signal
umgewandelt. Das Signal wird von der seriellen Datenbusverbindung 5 zum
Hauptmonitorcomputer 4 übertragen.
Das Verbindungselement 14, welches das EKG-Signal 9 und
die zentrale Datenstation (nach Wilson) 6 mit dem seriellen
Datenbus verbindet, kann beispielsweise eine Mini-USB-Anschlussstelle
sein. Die Datenstation (nach Wilson) ist mit einem der Mini-USB-Pins
und weiter über
die serielle Datenbusverbindung 5 mit den anderen modularen Messeinheiten
(wie z. B. der 12-Ableitungs-EKG-Erweiterungseinheit 2 oder
der EKG-Messeinheit 3) sowie mit dem Hauptmonitorcomputer 4 verbunden. Dabei
kann es sich auch um eine andere Art von Verbindungselement handeln,
mit dem es möglich
ist, das EKG-Signal und das Datenstationspotential (nach Wilson)
zum seriellen Datenbus zu übertragen, so
dass es an andere Datenerfassungseinheiten übermittelt werden kann.
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Das
Messsystem gemäß der vorliegenden Erfindung
kann durch das Hinzufügen
einer 12-Ableitungs-EKG-Erweiterungseinheit 2 zu einer
12-Ableitungs-EKG-Messung erweitert werden. Bei der 12-Ableitungs-EKG-Messung
wird das Spannungssignal von jeder Elektrode V1-V6 mit dem analogen Daten stationspotential
(nach Wilson) in der Vorfeld-Verstärkung A5-A10 verglichen. Da
die Vorverstärker
der EKG-Messeinheiten immer ein analoges Signal verstärken, muss
das Datenstationspotential (nach Wilson) auch in einer analogen
Form vorliegen und kann daher nicht als digitalisiertes Signal übertragen
werden. Um ein Signal von der 12-Ableitungs-EKG-Erweiterungseinheit
und der 5-Ableitungs-EKG-Messeinheit kombinieren und ein umfassendes
12-Ableitungs-EKG bilden zu können,
wird die Spannung jeder Ableitung V1-V6 mit einem analogen Datenstationspotential
(nach Wilson) verglichen, und das digitalisierte Signal wird über die
serielle digitale Datenübertragung 5 zum
Hauptmonitorcomputer 4 übertragen.
Die 12-Ableitungs-EKG-Erweiterungseinheit empfängt das Datenstationspotential
(nach Wilson) 6 von der 5-Ableitungs-EKG-Einheit 1 über die
serielle Datenbusverbindung 5. Da alle notwendigen Ableitungen
des 12-Ableitungs-EKG über
die Serienschnittstelle 14 und die serielle Datenbusverbindung 5 zum
Hauptmonitorcomputer 4 übertragen
werden, kann das vollständige
12-Ableitungs-EKG-Signal rekonstruiert werden.
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Das
Datenerfassungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung kann auch erweitert werden, indem dem System eine modulare
EEG-Messeinheit 3 hinzugefügt wird. Das Signal, das von
den EEG-Messelektroden erfasst wird, benutzt das Datenstationspotential
(nach Wilson) 6 als potentialfreie Erdung. Dadurch wird
eine der Messelektroden für
einen anderen EEG-Kanal frei, so dass die Messqualität verbessert
wird. Die EEG-Messung wird in 4a und 4b genauer
beschrieben. 4a zeigt die EEG-Messung nach
dem Stand der Technik, wobei eine der Elektroden als Erdung für die EEG-Messung benutzt
werden muss. Die EEG-Messung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird in 4b beschrieben. Da bei der Messung
die Datenstation (nach Wilson) als potentialfreie Erdung benutzt
werden kann, wird mit Hilfe der Erfindung eine der drei EEG-Elektroden freigemacht
und es wird ein zusätzlicher
Kanal für
die EEG-Messung zur Verfügung
gestellt. Wenn dem Datenerfassungssystem die EEG-Messeinheit 3 hinzugefügt wird,
wird das von den Elektroden kommende EEG-Signal durch den Verstärker 15 verstärkt und dann
(durch A10) mit der analogen Datenstation (nach Wilson) 6 verglichen,
das von der 5-Ableitungs-EKG-Messeinheit 1 über die
serielle Datenbusverbindung 5 empfangen wurde. Das EEG-Signal wird durch
den A/D-Wandler 13 in ein digitales Signal umgewandelt
und über
die Serienschnittstelle 14 und den seriellen Datenbus 5 an
den Hauptmonitor 4 übertragen.
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5 stellt
ein Blockdiagramm des modularen Datenerfassungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. Die Messeinheiten 201-203 sind elektrisch
verbunden und verwenden dasselbe Datenstationspotential (nach Wilson),
mit dem sie z. B. die gemessenen Spannungen in der Vorfeld-Verstärkung vergleichen,
um die EKG-Signale der horizontalen Ebene zu erfassen. Die erweiterungsfähige EEG-Einheit 204 kann
auch mit den anderen Messeinheiten 201-203 elektrisch
verbunden werden und das Datenstationspotential (nach Wilson) als
potentialfreie Erdung verwenden, wodurch eine zusätzliche Elektrode
für die
EEG-Messung frei wird. Dies ist allerdings nicht notwendig, so dass
die EEG-Messeinheit wieder dazu übergehen
kann, eine der EEG-Elektroden als gemeinsame Erdungselektrode zu
benutzen, insbesondere, wenn das EKG-Überwachungsmodul mitten in
der Durchführung
der Überwachung
entfernt wird, oder wenn das EKG rauschig ist. Alle Module 201-204 sind über eine
serielle Datenbusverbindung 210 verbunden und die gesammelten
Signale können
weiter übertragen
werden, indem entweder „intelligente" Kabel 214 oder
eine kabellose Verbindung 213 verwendet werden. Die gepunktete
Linie 212 stellt die Isolierungsschnittstelle der beweglichen
Patientenseite dar. Die Isolierung liefert eine Schranke für den Strom
der Stromleitung (50-60 Hz) und verhindert, dass gefährlicher
Strom vom Patienten durch den Verstärker zu der Erdung des Monitors
fließt.
Die Isolierung wird normalerweise unter Verwendung von Optoisolatoren,
elektrischen Wandlern oder anderer Isolierungsverfahren implementiert.
Andere Messsignale wie beispielsweise die Drucksignale 205-207 und
das Herzausgangssignal 208 sind vom Datenstationspotential
(nach Wilson) unabhängig
und werden daher über
eine separate serielle Verbindung mit dem Patientenseitenerfassungsregler 211 verbunden.
Sie werden außerdem
vom Monitor isoliert, um das System vor hochfrequenter elektrischer
Interferenz zu schützen.
Die serielle Datenbusverbindung 210 bewegt sich innerhalb
desselben Potentialbereichs wie der Patient und die Isolationsschnittstelle
kann an einem Punkt zwischen dem Patienten und dem Hauptmonitor
angeordnet werden, der die digitalisierte serielle Datenübertragung
trägt.
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Es
ist zu beachten, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung an dieser Stelle Beispiele darstellen und dass die
Grundidee der Erfindung im Rahmen des Schutzumfangs der Patentansprüche variieren
kann. Ferner wird für
eine auf diesem Gebiet fachkundige Person offensichtlich sein, dass
die Idee der Erfindung im Zuge des Fortschritts der Technik auf
verschiedene andere Weisen implementiert werden kann. Daher sind
die Erfindung und ihre Ausführungsformen
nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt; vielmehr
können sie
innerhalb des Schutzumfangs der Patentansprüche variieren.
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Ein
bewegliches physiologisches Datenerfassungssystem mit erweiterungsfähigem EKG
und EEG. Das Datenerfassungssystem zur Gewinnung von elektrophysiologischen
Signalen von einem Patienten umfasst einen Patientenmonitor und
separate Patientenseiten-Erfassungseinheiten, die mit dem Patientenmonitor
verbunden werden können.
Jede der Patientenseiten-Erfassungseinheiten umfasst einen Analog/Digital-Wandler, eine serielle
Schnittstelle, die mit einem seriellen Datenbus im Austausch steht,
der die Patientenseiten-Erfassungseinheit
mit dem Patientenmonitor verbindet, sowie einen Serienschnittstellen-Controllerprozessor.
Jede der Patientenseiten-Erfassungseinheiten bildet ferner einen
Teil eines beweglichen, an den Körper
des Patienten anzubringenden Teils des Datenerfassungssystems.