CN104394763B - 用于生物电势测量的磁共振安全电极 - Google Patents

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Abstract

一种在磁共振(MR)环境中的生物电势测量中使用的电极片(34)包括：塑料薄层或聚合物薄层(32)；导电迹线(58)，其设置在所述塑料薄层或聚合物薄层上，所述导电迹线具有1ohm/square或更高的薄层电阻；以及电极(30)，其设置在所述导电迹线上并且被配置为附着于人皮肤。在一些实施例中，所述导电迹线是基于碳的导电迹线。所述电极可以包括设置在所述导电迹线上的银或其他导电层以及设置在所述银或其他导电层上的诸如基于氯化银的电解质层的电解质层或其他粘合剂层。

Description

用于生物电势测量的磁共振安全电极
技术领域
本发明涉及传感器技术，测量技术，磁共振技术，安全技术，包括心电图(ECG)、肌电图(EMG)、脑电图(EEG)、视网膜电图(ERG)等的生物电势测量技术，采用心脏门控等的门控MR成像技术等。
背景技术
在诸如心电图(ECG)、脑电图(EEG)和类似测量的常规生物电势测量中，通过放置于皮肤上的电极测量电势。常规地，采用具有高导电性(例如，使用铜电线)的线缆来连接电极与监测电子装置。
当在对象设置于磁共振(MR)扫描器中的同时执行生物电势测量时，用高电阻线缆替换常规高导电性线缆。这是考虑到将高导电性线缆放置于MR环境中能够出现的许多问题，包括诸如由RF脉冲和/或磁场梯度引起的加热、射频干扰问题等的问题。ECG或其他生物电势测量仪器在MR设置中的使用具有许多应用。例如，ECG信号能够用于监测患者的情况和/或能够用于触发或门控特定事件，例如成像数据采集。以这种方式执行的心脏门控能够降低因跳动的心脏引起的运动伪影。
在MR房间中，由于与MRI环境相关联的RF热效应和烧伤危险，分布式或离散的高电阻线缆用于将电极连接到具有ECG功能的MRI患者监测器。这些高电阻线缆昂贵并且仍能够易受加热和对患者的随后的烧伤风险的影响。其难以制造，能够遭受电感拾取，易受摩擦电效应影响，能够易受寄生电容影响，并且对患者移动敏感。离散导线的路由能够导致ECG性能的不一致和不准确。
由MR扫描器产生的射频(RF)场能够在线缆中生成电流或可提高足以超过监管标准允许的表面温度的表面温度并且对患者造成不舒适或烧伤危险的“热点”。MR磁场梯度能够引起干扰并且还能够在ECG线缆和连接点上感应电流，从而产生潜在地给出错误的心率读数、模糊ECG的R-波探测方案或以其他方式使ECG分析恶化的额外的干扰波形分量。在每个电极位置处采用镀覆搭扣连接器的线缆还引入将每个一次性电极连接到包括离散电线和连接器的可重复使用的线缆的耗时手动任务。
Tuccillo等人的美国公开No.2006/0247509A1公开一种用在MRI中的线缆，所述线缆适于响应于MR扫描器生成的磁场而抵抗运动。Tuccillo等人的线缆由在其上使用导电碳墨绘制多个导电迹线的柔性卡普顿(Kapton)衬底构造而成。在所公开实施例中，碳墨具有10ohm/sq的电阻而线缆在长度上是6英尺并且具有大约330ohm/cm的分布式阻抗。线缆的端包括具有铜垫的扩展区域，来以一端连接到ECG电极并且以相对端连接到ECG监测器。
用于生物电势测量的电极还在MR环境中造成困难。已知电极是银-氯化银(Ag-AgCl)电极。这种类型的电极还用于MR兼容的ECG电极的建构中以努力降低由电极的半电池电势形成的DC偏移电压并且最小化接触阻抗。膏或凝胶用作到患者的电解质接口。VanGenderingen等人的“Carbon-Fiber Electrodes and Leads for Electrocardiographyduring MR Imaging”(Radiology，第171卷、第3号、第872页(1989))公开了利用由具有塑料加强的碳纤维导线(碳锥RE-I，Sundstroem，瑞典)的碳纤维制成的ECG电极替换具有编织金属导线的常规Ag-AgCl ECG电极。其报导了，与常规Ag-AgCl电极/编织金属导线相比，碳纤维电极并不使图像退化，并且塑料加强使得与由石墨制成的类似导线相比碳纤维导线较不易受弯曲影响。
下文预见到克服前述限制和其他限制的改进的装置和方法。
发明内容
根据一个方面，公开了一种在磁共振(MR)环境中的生物电势测量中使用的电极片。所述电极片包括：塑料薄层或聚合物薄层；导电迹线，其设置在所述塑料薄层或聚合物薄层上，所述导电迹线具有1ohm/square或更高的薄层电阻；以及电极，其设置在所述导电迹线上并且被配置为附着于人皮肤。
根据另一方面，公开了一种在磁共振(MR)环境中的生物电势测量中使用的电极片，所述电极片包括：塑料薄层或聚合物薄层；基于碳的导电迹线，其设置在所述塑料薄层或聚合物薄层上；以及电极，其设置在所述导电迹线上并且被配置为附着于人皮肤。
根据另一方面，公开了一种生物电势测量装置，其包括：如在前两段中的任一段中所述的电极片；监测器或接收器单元，其被配置为接收生物电势测量结果；以及线缆，其将所述电极片的所述电极与所述监测器或接收器单元电连接。
根据另一方面，公开了一种系统，其包括：磁共振扫描器；以及如在前一段中所述的生物电势测量装置，其中，所述电极片设置在所述磁共振扫描器的检查区域中。
一个优点在于提供具有对涡电流的降低的易感性的用于ECG或其他生物电势测量的磁共振兼容电极片。
另一优点在于提供用于ECG或其他生物电势测量的磁共振兼容电极片，所述电极片对于抗干扰是鲁棒的。
另一优点在于提供用于ECG或其他生物电势测量的磁共振兼容电极片，所述电极片提供与对人皮肤的有效电极附着相组合的前述优点中的一个或多个。
对本领域的普通技术人员而言，在阅读了以下具体实施方式之后，许多额外优点和益处将变得显而易见。
附图说明
本发明可以采取各种部件和部件的布置，以及各种过程操作和过程操作安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，而不得被解释为对本发明的限制。
图1图解性示出了具有在MR扫描器之内操作的心电图(ECG)的磁共振(MR)系统。
图2图解性示出了ECG采集系统。
图3图解性示出了电极以及如本文所公开的线缆的近端部分。
图4图解性示出了具有均匀分布的高电阻印刷电路的电极片。
图5图解性示出了具有非均匀分布的高电阻印刷电路的电极片。
图6到8示出了使用常规电极片采集的ECG结果与使用如本文所公开的电极片采集的ECG结果。
具体实施方式
参考图1，磁共振环境包括设置于射频隔离室12(由围绕MR扫描器10的虚线框图解性地指示)中的磁共振(MR)扫描器10，例如，所述射频隔离室包括电线网格或嵌入于包含MR扫描器10的MR室的墙壁、天花板和地板中或设置在包含MR扫描器10的MR室的墙壁、天花板和地板上的其他射频网结构。MR扫描器10在图1中以图解性侧横断面视图被示出，并且包括壳体14，所述壳体包含在膛18或其他检查区域中生成静态(B0)磁场的主磁体绕组16(尽管也预见到常导型磁体绕组，但通常为超导的并且包含于未示出的适合的低温容器中)。壳体14也包含用于在静态(B0)磁场上叠加磁场梯度的磁场梯度线圈20。如本领域中已知，这些梯度具有许多应用，例如，对磁共振空间地编码、破坏磁共振等。经由适合的床24或其他患者支撑/运输装置将诸如说明性患者22或动物(用于兽医成像应用)等的成像对象加载到检查区域(在说明性情况中在膛18之内)中。MR扫描器可包括本领域中已知的出于简明的目的未示出的许多额外部件，例如，任选的钢垫片、设置在壳体14中的任选的全身射频(RF)线圈等。MR扫描器通常还包括同样出于简明的目的未示出的许多辅助或补助部件，例如，以一些范例的方式，用于主磁体16和磁场梯度线圈20的电源、任选的局部RF线圈(例如，表面线圈、头部线圈或肢体线圈等)、RF发送器和RF接收硬件、和各种控制系统和图像重建系统。此外，应当理解，为水平膛型扫描器的说明性MR扫描器10仅仅是说明性范例，并且更具体而言，适当地结合任意类型的MR扫描器(例如，垂直膛扫描器、开放膛扫描器等)采用所公开的MR安全线缆和电极。
在操作中，主磁体16操作以在检查区域18中生成静态B0磁场。由RF系统(例如，包括发送器和设置于膛中的一个或多个RF线圈或壳体14中的全身RF线圈)生成处于针对待激发的物类(例如，在MR光谱学或多核MR成像应用中通常为质子，尽管其他种类也可被激发)的拉莫尔频率(即，磁共振频率)处的RF脉冲。这些脉冲在对象22中的由适合的RF探测系统(例如，一个或多个磁共振线圈和适合的接收器电子器件)探测的目标物类(例如，质子)中激发核磁共振(NMR)。任选地在激发之前或在激发期间、在读出之前的延迟周期(例如，回波时间或TE)期间、和/或在读出期间由梯度线圈20施加磁场梯度，以便对NMR信号空间地编码。图像重建处理器应用与所选空间编码一致的适合的重建算法，以便生成磁共振图像，所述磁共振图像然后可以被显示、被绘制、与其他MR图像和/或来自其他模态的图像融合或对比、或以其他方式被利用。
继续参考图1并且进一步参考图2，作为MR流程的部分，使用设置在患者的适当部分上(例如，在ECG的情况中在胸部皮肤上并任选地还在肢体皮肤上，或在EEG的情况中在头皮上等)的电极30采集生物电势测量结果。在说明性的图1中，四个电极设置在公共衬底32上以形成电极片34。公共衬底32为(说明性的四个)电极提供限定的间隔和支撑衬底。针对特定应用选择电极的数量、布置和位置。在ECG的情况中，一些公共电极配置包括通常包括大约五个电极的EASI配置及其变型，以及所谓的12-导联ECG，在标准12-导联ECG配置中，12-导联ECG采用设置在胸部和肢体上的十个电极。在一些实施例中，电极可为离散的而非如在说明性范例中设置在公共贴片上。
线缆36包括设置在衬底40上的导电迹线38的形式的导体。尽管导电，但与诸如铜迹线的常规印刷电路相比，迹线38是高电阻的。例如在一些实施例中，迹线38具有1ohm/sq或更高的薄层电阻RS。(相比之下，典型印刷电路中的铜迹线具有大约0.05ohm/sq或更低的薄层电阻)。更一般而言，材料电阻率ρ与迹线的厚度t和宽度W一起被选择以提供所期望的导体电阻。如本领域中已知，通过形成层的材料的体电阻率ρ除以层厚度t来给出薄层电阻RS，即，RS＝ρ/t。然后，具有长度L和宽度W的厚度为t的迹线(即，导体)的电阻R被给出为R＝RS×(L/W)。
在一些实施例中，由应用于衬底40的设置在溶剂基质中的导电颗粒的混合物形成导电迹线38。在固化时，溶剂耗散留下通过固化的残余物接合到衬底40的导电颗粒。在一些实施例中，通过丝网印刷由设置于衬底40上的石墨、纳米管、巴克球、或其他基于碳的颗粒形成导电迹线38，或通过另一沉积工艺来形成导电迹线38。替代基于碳的颗粒，能够选择具适合的(体)电阻率以及机械性质和热性质的其他材料的颗粒，例如，掺杂半导体材料、硅酮颗粒、金属氧化物材料等。替代丝网印刷，其他工艺能够用于在衬底40上形成迹线38，例如，沉积块层并且进行蚀刻以限定迹线、通过真空蒸发工艺沉积迹线等。形成迹线38的材料还应是非铁磁性的以避免对MR扫描器的干扰。
衬底40可以是能够以适合的电绝缘来支撑导体38的任意衬底。一些适合的衬底包括塑料衬底或聚合物衬底，例如，薄层或膜(可从DuPont Teijin Films，Chester，VA获得)、聚酰亚胺薄层或膜等。与迹线38的材料的导电性相比，衬底应该是电绝缘的；或者，衬底能够导电但包括其上设置有迹线的电绝缘层，其中与迹线38的材料的导电性相比，电绝缘层是绝缘的。在一些实施例中，衬底40有利地具有一些柔性(如在薄层或膜的情况中)以使得线缆36能够在某种程度上具有柔性。
线缆36从电极30延伸到接收器单元42。在说明性范例中，接收器单元42是无线ECG模块，其接收所测量的电势信号并且经由无线通道44(在图1中由双头虚曲线图解性地指示)将其发送到位于MR室12之外(或任选地之内)的ECG监测器46。无线ECG模块42能够位于膛18之内(如图示的)或之外(例如，通过使线缆延伸通过穿过MR壳体14的通道或延伸出膛18的开口)。此外，预见到省略无线ECG模块，并且替代地将线缆直接延伸到ECG监测器(在该情况中，ECG监测器是接收器单元)，但这将通常需要实质上较长的线缆。ECG监测器46被配置为处理并显示所采集的生物电势测量结果。例如，在ECG监测器46的说明性情况中，ECG数据可以显示为ECG迹线，并且可任选地被处理以探测R-波出现或其他ECG事件以用于门控MR成像等。在一些实施例中，所采集的ECG(或其他生物电势)数据存储于非瞬态存储介质上，例如，硬盘驱动器、闪存驱动器等和/或打印于纸上(例如，作为ECG迹线)。
参考图3，在侧横断面视图中示出用于线缆34和电极30的适合配置，从而示出设置于衬底40上的导体或迹线38。任选地，保护层50覆盖迹线38以提供电绝缘和对由磨损等引起的损坏的保护。与迹线38的材料相比，保护层50应该是电绝缘的，并且应该是非铁磁性的和MR兼容的。保护层50的一些适合实施例包括在沉积或以其他方式形成迹线38之后应用在衬底40的顶部上的聚合物薄层或聚酰亚胺薄层，或在衬底40和迹线38的顶部上沉积绝缘塑料、聚合物、或其他材料以形成保护层50。保护层50还可以是泡沫隔热层以提供患者舒适度。
继续参考图3，能够以类似方式形成电极片34，其中公共衬底32是薄层或膜或者具有适当的电绝缘和MR兼容性质并且具有所期望的柔性的其他适合衬底。电极的公共衬底32能够与(如说明性图3中的)线缆36的衬底40材料相同，或能够是不同材料的。电极30设置于形成在衬底32上的迹线58上。迹线58能够具有与线缆36的迹线38相同的材料和沉积技术，例如，基于碳的印刷迹线。连接和支撑电极30的线缆36的迹线38和迹线58能够是相同材料的(如图示的)，或能够是不同材料的。电极30使用适合的层或层堆叠形成于迹线58上以促进与患者或其他对象22的皮肤60的电接触。在一个适合的实施例中，电极30包括设置在基于碳的迹线58上的银层62和设置在银层62上的基于氯化银的电解质层64。电解质层64能够充当粘合剂，或能够提供额外的粘合层(未示出)。电极片34优选地包括保护层70，保护层70可以是与线缆36的保护层50材料相同。然而，保护层70应包括用于电极30的开口以使得电极30能够接触皮肤60。预见到包括恰好在电极施加到皮肤60之前脱离或以其他方式移除的设置于电极30上方的脱离突片或其他覆盖物(未示出)。
继续参考图3，电极片34与线缆36之间(或者，在采用个体电极而非片的实施例中，个体电极与线缆36之间)的电连接和线缆36与接收器单元42之间的电连接能够采取各种形式。在图3的说明性范例中，在线缆36的远离电极片34的端处，每一导体或迹线38涂覆有导电适当的(即，比导体或迹线38更导电的)材料的层或层堆叠72。在说明性范例中，层72是相当于电极30的银层62的银层，但省略了氯化银涂层64。在其他实施例中，层72可以是银、铜或比形成迹线38的材料具有更高的导电性的另一材料。在一些实施例中，层72是添加的金属箔片。保护层50不覆盖这些层72。该效应将形成能够插入到接收器单元42的配合插座中的边缘连接器74。除非线缆的远端延伸到MR扫描器的之外，否则一个或多个层72应由MR兼容材料制成，例如，非铁磁性的材料。尽管未在图3中示出，但电极片34与线缆36之间的连接能够采用类似布置，除了具有附着到部件34、36中的一个的配合连接器。
通过将线缆36和电极片34制造为单独的元件，线缆能够被再使用而贴片将通常是针对患者使用一次并且然后被丢弃的一次性消耗品。或者，在一些实施例中，电极片34和线缆36形成为在实现衬底32、40两者的单件式衬底上的单个整体结构，并且与迹线38、58一起形成单个连续的迹线。这种方法将患者工作流程简化为通过将边缘连接器74插入到接收器单元42的配合插座中(或备选地，插入到ECG监测器的配合插座中)、将电极30应用于患者并且运行ECG来利用单件式ECG贴片/线缆。消除了连接线缆与ECG电极的步骤。因为线缆和贴片制作为单个整体结构，降低了丢弃线缆的额外成本。
在各种实施例中，通过任意重现方法(例如，通过丝网印刷)，迹线38、58适当地由具有应用于平面柔性衬底32、40(例如，基于聚合物树脂的膜)的特定电阻的基于碳的墨形成。印制迹线38、58可以是固体的或可以包含诸如影线的特征以在迹线中减少涡电流生成或用以在相同几何结构的情况下使电阻变化。线缆可以具有从1到12(或者更多，如果适用于应用)的任意数目的导体。例如，在12-导联ECG设置中，线缆可包括12个导体38，而在EASIECG设置中可以仅包括5个导体。所有导体可以在单个衬底上或可以在不同衬底上以适应各种患者身体形状和/或以简化线缆路由。
在其他预见到的方面中，导体38、58的电阻可沿着迹线38、58均匀地或非均匀地分布。例如，能够通过使迹线宽度和/或厚度变化或通过使用“棋盘”图案或针对迹线的其他非均匀印制图案来实现非均匀分布。还预见到将电部件添加到线缆36和/或电极片34。例如，可以添加离散电阻部件，或可以沿着迹线插入小区域的较高电阻材料，以形成局部化电阻。任选地由保护性屏障(例如，法拉第筒)围绕线缆36和/或电极片34以最小化电干扰。通过将陷波滤波器或低通滤波器、集成电路部件、天线电路、电源、传感器(例如，压电传感器或MEMS加速度计)或光学元件粘着或以其他方式附着到衬底32、40并且任选地粘着或以其他方式附着到各种迹线38、58，来将这些部件任选地并入到线缆36和/或电极片34中。
参考图4和图5，示出用于电极片34的一些说明性配置。在这些实施例中，贴片34包括连接器80，例如，连接器80可以接受线缆36的边缘连接器(未示出)，所述边缘连接器类似于图3中所示出的边缘连接器74，除了被定位于线缆36的靠近于电极片34的端处。在图4的贴片实施例中，迹线58是连续迹线。在图5的贴片实施例中，迹线58C具有与迹线58相同的布局，但以仅具有50％覆盖率的“棋盘”图案沉积(参见图5的插图)。通过降低迹线的面积覆盖率，薄层电阻RS有效地增加(例如，对于50％面积覆盖率而言，通常增加了大约为2的因数)。
通过印刷电极和导线连接，在不同情况之间并且针对相同患者确保了导线路由的可重复性和可重现性。患者移动较不可能地感生电压或将噪声引入到生物电势测量结果，因为这样的运动并不改变电极或导线(即，导体38、58)的相对间隔。如果衬底32、40具有特定柔性，那么可导致一些运动相关的电压感生和噪声，但相对于针对个体线情况，运动的量(并且因此，所引入的噪声)大幅度降低。此外，能够通过对衬底柔性(例如，由衬底的厚度控制，因为较厚衬底通常较不具柔性)的适当设计来实现患者舒适度和准备便利性(通过使得衬底具有柔性来促进)与噪声(通过使得衬底具有刚性来抑制)之间的折衷。
用于电极和线缆的材料被选择，以使得质子发射并不使MR图像模糊，并且最小化接触阻抗并且最小化偏移电压。所公开的线缆和电极易于构建成“MR安全的”而非仅“MR条件的”。(区别在于，对于“MR安全的”而言，应不存在这样的条件：在该条件下部件对患者造成危险或在MRI中引入功能性限制)。
尽管在所公开的实施例中，电极30通过粘合剂附着，但是备选地，能够使用机械机构(而非粘合剂)来附着贴片。此外，可使用除银-氯化银以外的材料来形成电极组织接口电路。例如，可以使用凝胶浸泡海绵或膏来形成电极组织接口电路。与保护层50一样，电极片34的保护层70可以有利地为泡沫隔热层。
参考图6到图8，针对电极片34的原型示出测试ECG结果。在Philips 3.0TAchievaTM MRI扫描器中执行所述测试。使用现有商业电极片(即，“当前电极”)对电极片34(即，“所公开的电极”)来评估若干高dB/dT扫描序列。用于评估性能的准则包括R-波对T-波幅度的比率(其中比率越大越好，因为其防止T-波被检测为R-波从而形成对MRI的误触发/同步)和基线中的变化(或RMS噪声)(其中，越低越好，因为其防止R-波在R-波检测期间被掩盖)。图6示出扩散加权成像(DWI)扫描的结果。图7示出场回波，回波平面成像(FE-EPI)扫描的结果。图8示出全元素扫描(survey scan)的结果。
已参考优选实施例描述了本发明。明显地，其他人在阅读并理解前述具体描述之后可进行若干修改和变化。本发明应当被解释为包括所有这些修改和变化，只要其落入权利要求书或其等价要件的范围内。

Claims (18)

1.一种在磁共振(MR)环境中的生物电势测量中使用的电极片(34)，所述电极片包括：
塑料薄层或聚合物薄层(32)；
导电迹线(58)，其设置在所述塑料薄层或聚合物薄层上，所述导电迹线具有1ohm/square或更高的薄层电阻；以及
电极(30)，其设置在所述导电迹线上并且被配置为附着于人皮肤，
其中所述导电迹线(58)是以“棋盘”图案沉积的。
2.根据权利要求1所述的电极片(34)，其中所述导电迹线是基于碳的导电迹线(58)。
3.根据权利要求1或2所述的电极片(34)，其中，所述导电迹线(58)包括基于石墨的迹线。
4.根据权利要求1或2所述的电极片(34)，其中，所述导电迹线(58)包括通过丝网印刷而设置在所述塑料薄层或聚合物薄层上的基于碳的墨。
5.根据权利要求1或2所述的电极片(34)，其中，所述电极(30)包括附着层(64)，所述附着层设置在所述导电迹线(58)上并且被配置为附着到人皮肤或动物皮肤。
6.根据权利要求5所述的电极片(34)，其中，所述附着层(64)包括氯化银。
7.根据权利要求5所述的电极片(34)，其中，所述附着层(64)是基于氯化银的电解质层，充当附着到人皮肤或动物皮肤的粘合剂。
8.根据权利要求7所述的电极片(34)，其中，所述电极(30)还包括插入在所述导电迹线(58)与所述基于氯化银的电解质层(64)之间的银层(62)。
9.根据权利要求1或2所述的电极片(34)，其中，所述电极(30)包括设置在所述导电迹线(58)上的导电材料的层(62)，其中，所述导电材料比包括所述导电迹线的材料更加导电。
10.根据权利要求9所述的电极片(34)，其中，所述导电材料的层(62)包括银。
11.根据权利要求1或2所述的电极片(34)，还包括：
设置在所述导电迹线(58)以及所述塑料薄层或聚合物薄层(32)上的电绝缘保护层(70)，所述电绝缘保护层不覆盖所述电极(30)。
12.根据权利要求11所述的电极片(34)，其中，所述电绝缘保护层(70)包括泡沫隔热层。
13.根据权利要求1或2所述的电极片(34)，包括由所述塑料薄层或聚合物薄层(32)的凸出限定的线缆(36)，所述导电迹线沿所述线缆延伸。
14.根据权利要求1或2所述的电极片(34)，还包括：
连接器(80)，其被配置为与线缆(36)相连接。
15.一种生物电势测量装置，包括：
如权利要求1至14中的任一项中所述的电极片(34)；
监测器或接收器单元(42)，其被配置为接收生物电势测量结果；以及
线缆(36)，其将所述电极片的所述电极(30)与所述监测器或接收器单元电连接。
16.根据权利要求15所述的生物电势测量装置，其中，所述生物电势测量结果是心电图(ECG)测量结果。
17.根据权利要求15所述的生物电势测量装置，其中，所述生物电势测量结果是以下中的一种：心电图(ECG)测量结果、肌电图(EMG)测量结果、脑电图(EEG)测量结果和视网膜电图(ERG)测量结果。
18.一种磁共振系统，包括：
磁共振扫描器(10)；以及
如在权利要求15至17中的任一项中所述的生物电势测量装置，其中，所述电极片(34)设置在所述磁共振扫描器的检查区域中。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105361865B (zh) * 2014-08-18 2021-06-08 三星电子株式会社 可穿戴的生物特征信息测量装置
US10918296B1 (en) * 2015-07-13 2021-02-16 Vital Connect, Inc. Flexible electrocardiogram (ECG) pads
US20170079543A1 (en) * 2015-09-18 2017-03-23 Neurorex Inc Imaging compatible electrode-set for measurement of body electrical signals and methods for fabricating the same using ink-jet printing
US9891301B2 (en) * 2015-09-18 2018-02-13 University Of Iowa Research Foundation Apparatus and methods for dynamical tracking of mechanical activity within cell populations
AT519280B1 (de) * 2016-10-21 2019-08-15 Leonh Lang Elektrode zum Anbringen auf der menschlichen Haut
CN107811633A (zh) * 2017-10-24 2018-03-20 海南聚能科技创新研究院有限公司 一种便携式心电电极片
US20210186403A1 (en) * 2019-12-23 2021-06-24 Nikomed USA, Inc. Printed Electrocardiogram Leads for Medical Applications
US11883176B2 (en) 2020-05-29 2024-01-30 The Research Foundation For The State University Of New York Low-power wearable smart ECG patch with on-board analytics

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2388913A (en) * 1944-05-22 1945-11-13 Standard Oil Dev Co Separating acetylenes from light hydrocarbons
JPH0523399A (ja) * 1991-07-22 1993-02-02 Nippon Zeon Co Ltd 電極付き医療用具
US5505200A (en) * 1994-01-28 1996-04-09 Minnesota Mining And Manufacturing Biomedical conductor containing inorganic oxides and biomedical electrodes prepared therefrom
US5935082A (en) * 1995-01-26 1999-08-10 Cambridge Heart, Inc. Assessing cardiac electrical stability
US5733324A (en) * 1995-12-08 1998-03-31 Ferrari; R. Keith X-ray transmissive transcutaneous stimulating electrode
US5571165A (en) * 1995-12-08 1996-11-05 Ferrari; R. Keith X-ray transmissive transcutaneous stimulating electrode
US6073039A (en) * 1997-11-07 2000-06-06 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Device and method for real-time monitoring of an electrocardiogram during magnetic resonance imaging
CA2464737A1 (en) * 2001-11-02 2003-05-15 Vincent B. Ho Cardiac gating method and system
US7844347B2 (en) * 2002-12-06 2010-11-30 Medtronic, Inc. Medical devices incorporating carbon nanotube material and methods of fabricating same
EP1488738A1 (en) * 2003-06-19 2004-12-22 Instrumentarium Corporation Patient cable for medical measurements
WO2006044868A1 (en) * 2004-10-20 2006-04-27 Nervonix, Inc. An active electrode, bio-impedance based, tissue discrimination system and methods and use
DE102005004859A1 (de) * 2005-02-02 2006-08-17 Siemens Ag EKG-Elektroden-Anordnung für MR-Anwendungen
US8480577B2 (en) * 2005-04-15 2013-07-09 Ivy Biomedical Systems, Inc. Wireless patient monitoring system
WO2006116677A2 (en) * 2005-04-28 2006-11-02 Ivy Biomedical Systems, Inc. Ecg cable for use in mri
EP1903935B1 (en) * 2005-05-06 2016-11-16 The General Hospital Corporation Apparatuses for electrophysiological signal delivery and recording during mri
WO2009055397A2 (en) * 2007-10-24 2009-04-30 Hmicro, Inc. Multi-electrode sensing patch for long-term physiological monitoring with swappable electronics, radio, and battery, and methods of use
AU2009270810B2 (en) * 2008-07-18 2013-10-17 Flexcon Company, Inc. High impedance signal detection systems and methods for use in electrocardiogram detection systems
WO2010030373A2 (en) * 2008-09-12 2010-03-18 Surgivision, Inc. Intrabody mri stacked flat loop antennas and related systems
WO2010088325A2 (en) * 2009-01-29 2010-08-05 Cornell Research Foundation, Inc. Electrocardiogram monitor
US20100261991A1 (en) * 2009-04-11 2010-10-14 Chen Guangren Apparatus for wire or wireless ECG machine with only two leads
US8248183B2 (en) * 2009-07-30 2012-08-21 Sierra Wireless, Inc. Circuit board pad having impedance matched to a transmission line and method for providing same
US9061134B2 (en) * 2009-09-23 2015-06-23 Ripple Llc Systems and methods for flexible electrodes

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