CN105193413B - Emg测量系统的信号处理单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及EMG测量系统的信号处理单元。说明了一种EMG测量系统，其带有信号处理单元(8)和至少一个电极(4)用于测量在患者的肌肉、肌肉纤维中和/或皮肤区域中的电位差。在此至少一个代表电位差的测量信号能够从电极(4)传递到信号处理单元(8)上。以该测量信号为基础在信号处理单元(8)中能够产生另外的信号，其能够传递到至少一个外部的仪器(9)上。所说明的技术的解决方案的突出之处在于，通过信号处理单元(8)能够处理由外部的仪器(9)传递的信号并且以该信号为基础能够产生至少一个控制信号。

Description

EMG测量系统的信号处理单元
技术领域
本发明涉及一种带有信号处理单元的EMG测量系统，该信号处理单元能实现EMG测量系统和至少一个另外的外部的仪器之间的通讯。该EMG测量系统具有至少两个电极用于测量在患者的肌肉、肌肉纤维中和/或皮肤区域中的电位差，其中，至少一个代表电位差或者电位差变化的测量信号能够传递到信号处理单元上。这样实施信号处理单元，使得另外的信号能够在测量信号的基础上产生并且能够传递到至少一个外部的仪器尤其显示单元或呼吸器上。
背景技术
肌电图学(EMG)是神经诊断中的电生理学(elektrophysiologische)的方法，在该方法中测量肌肉的电活动。通常借助于同心的表面电极探测许多肌肉纤维的动作电位(Aktionspotentiale)的叠加以及其变化。利用专用探针也能够检测各个肌肉纤维，并且借助于表面电极也能实现皮肤上的电位差变化的测量。在执行EMG时检测通常源于不同的肌肉的电活动。
一旦肌肉收缩，这就通过动作电位实现。如果在给患者人工呼吸时执行EMG，需要注意的是，只要患者至少部分自发地呼吸，患者在其呼吸肌肉组织方面是活动的。在这些情况中患者不可以进行强制地人工呼吸，而是必须将人工呼吸、尤其风扇与通过呼吸肌肉张紧引起的自发活动同步。
除了应用肌电图学来识别肌肉疾病和神经疾病，已知一种用于支持患者的人工的呼吸的系统，其中使用EMG信号。在NAVA®系统(神经调节辅助通气)中在考虑借助于特殊的胃管探测的横隔膜的电活动(Edi)的情况下控制呼吸器的风扇。同步和成比例于患者的呼吸的需求实现的人工呼吸支持在这里通过以下方式实现，即由风扇产生的人工呼吸压力在考虑横隔膜活动(Edi)的幅度和持续时间的情况下改变。利用该系统应该通过以下方式支持患者的呼吸活动，即该呼吸器承担呼吸工作的必要的部分并且如此确保，使得患者不会不必要地精疲力尽或疲倦。鉴于慢性的肺病的增长和对改进的疗法的要求，这样的人工呼吸支持在患者和呼吸驱动装置之间的改善的互相作用方面是对现代的人工呼吸系统的决定性的要求。
同样已知基于表面EMG的信号的呼吸监控以及人工呼吸控制、尤其风扇控制。这样的EMG测量系统通常具有EMG前端，其通过电流的、无线的或光学的信号连接单向地与显示器、诊断或治疗仪器连接。
从DE 10 2012 003 509 A1中公开了一种用于非创伤性的人工呼吸的人工呼吸系统，该人工呼吸系统具有由控制装置进行控制的呼吸器，并且具有带有电极的、用于导出患者的胸腔的表面的电极信号的患者模块。根据说明的技术的实施方案，这样实施控制装置，抑制电极信号中EKG信号部分，从而获得代表呼吸张紧的肌电图学的信号(EMG信号)并且依赖于该EMG信号控制呼吸驱动装置。因此借助于说明的技术的解决方案，一方面能实现，从获得的电极信号中导出EMG信号并且在患者的人工的呼吸中考虑该EMG信号以及另一方面导出EKG信号并且提供用于显示的代表EKG的数据。
此外从EP 2 371 412 B1中公开了一种人工呼吸或麻醉系统，其耦合到EMG测量系统上，其中由EMG测量系统或者该系统的控制装置提供作为人工的呼吸的基础的信号。在这里EMG系统的控制单元具有模拟-数字-转换单元，利用其能够将由所述至少一个sEMG传感器检测的模拟的肌电图学的肌肉活动转换为数字信号。因为所述至少一个传感器仅仅检测来自呼吸肌肉组织的非常小的电压，从而在将该非常小的电流通过较大的间距传导到外部的控制单元时相应的小的电压可能失真，所以在邻近患者布置的控制装置中就已经进行相应的转换是有意义的。EMG测量系统的控制装置能够由尤其布置在呼吸器内的上级的控制装置识别。为此在EMG前端中储存合适的识别数据。
由现有技术已知的、邻近患者布置的EMG前端模块因此具有多个用于数字化、预处理和传递EMG信号以及用于模块的能量供给的部件。此外设置用于信号处理的元件，例如用于差形成、滤波、除去伪迹，特别是心电活动(EKG)，以及用于计算包络线。然而已知的EMG前端模块不利的是，多个用于测量值检测、信号处理、信号传递、控制信号生成以及用于测量值和由此导出的值的显示的功能分布到不同的医学的仪器上。
一方面因此尤其在重症区域中常常布置许多不同的仪器在病床处，另一方面据此在仪器的布线和相应的测量值的评估时提高了整个系统和因此可能的危险源的复杂性。同样用于维护和检查这样的系统连同其不同的构件的耗费是较耗费的。
因此，至今很有可能有遗漏地或分开地将多个参数输入传统单向地连接的、用于心脏-呼吸的分析或信号生成的EMG前端模块中用于控制人工呼吸。如果将EMG功能集成到呼吸器的控制单元中，如从现有技术中已知，虽然可能能够使用所有的信息，然而产生本身封闭的仪器的缺点。据此用于患者监控的EMG功能的灵活性、特别是可用性受到限制或毫无疑问地不可行。这样的中央的结构也在可维护性和软件复杂性方面具有缺点。
发明内容
从现有技术已知的解决方案以及以前描写的问题出发，本发明的目的是，如此改进EMG测量系统，使得能够以相对而言简单的方式检测、处理EMG信号以及为了触发外部的仪器提供EMG信号。在这方面尤其有利的是，尽可能多的、来源于患者的心脏-呼吸监控和EMG控制的人工呼吸的范围的功能能够组合在一个仪器中。在一个仪器中利用合适的信号处理打包许多功能应该尤其降低外部的仪器(例如风扇或监控器)的处理器负荷，使得其不承担附带任务。
先前描写的目的借助于一种EMG测量系统解决。本发明有利的实施方式在接下来的说明书中在部分参考附图的情况下详细地解释。
根据本类型的EMG测量系统具有信号处理单元和用于测量患者的肌肉、肌肉纤维中和/或皮肤区域中的电位差的至少两个电极。在这里从电极、尤其表面电极能够传递至少一个代表电位差的测量信号到信号处理单元上并且在信号处理单元中以测量信号为基础能够产生输出信号，其能够传递到至少一个外部的仪器、尤其显示单元和/或呼吸器上。根据本发明这样改进这样的EMG测量系统，使得通过信号处理单元能够处理由外部的仪器传递的信号并且以该信号为基础能够产生至少一个控制信号。因此根据本发明的EMG测量系统的重要的优点在于，设置优选邻近患者布置的信号处理单元，在该信号处理单元中不仅能够转换测量信号用于改善继续传导，而且在该信号处理单元中不仅基于通过EMG测量系统自身检测的测量值或者说相应于此的测量信号而且在以外部的数据和/或信号为基础的条件下能够生成至少一个控制信号。以有利的方式在此能够考虑，控制信号又作为在患者的肌肉、肌肉纤维中和/或皮肤区域中的电位差或相应的变化的测量的基础和/或被传递到外部的仪器上、尤其到显示单元或呼吸器上。因此提供一种带有信号处理单元的EMG测量系统，在该信号处理单元中组合有多个至今分布到不同的仪器上的功能。在此能实现尤其测量值或由此导出的值到患者监控器上的显示或甚至在控制信号的基础上呼吸器的触发，该控制信号在EMG测量系统的信号处理单元中生成。
通过设置根据本发明实施的信号处理单元，提供一种EMG测量系统，其中以优选的方式实现涉及患者心脏-呼吸监控和EMG控制的人工呼吸的功能。基于集成相应的功能到EMG测量系统的信号处理单元中能够避免，相应的功能(尤其用于生成合适的控制信号)分布到不同的外部的仪器上，例如传统的EMG前端、呼吸器和患者监控器上，这最终意味着在软件架构以及更新方面以及在执行维护和测试时大的耗费。
通过在EMG测量系统的信号处理单元内产生控制信号，因此能够以优选的方式减少在外部的仪器中的处理器负荷、尤其呼吸器的风扇或患者监控器的处理器负荷。以特别优选的方式在此能够考虑，在信号处理单元中在针电极的测量信号的基础上和/或在考虑由至少一个外部的仪器传递的信号的情况下，产生至少一个控制信号，该控制信号按需求影响借助于布置在患者处的电极进行的电位差的测量和/或外部的仪器的功能。
此外本发明特别的改进方案规定，信号处理单元适用于与所述至少一个外部的仪器的双向的数据交换。在这里重要的是，根据本发明实施的EMG测量系统的信号处理单元通过合适的接口能够从外部的仪器、尤其从呼吸器和/或患者监控器获得至少一个数据记录或者说信号并且能够在信号处理单元中进一步处理该数据或者说该信号。在这方面原则上能够考虑，有线地或无线地、尤其通过WLAN技术或者蓝牙技术执行EMG测量系统的信号处理单元和至少一个外部的仪器之间的数据交换。
在本发明特殊的实施方式中在信号处理单元中能够产生至少一个用于触发呼吸器的控制信号并且该控制信号能够传递到呼吸器上。EMG测量系统的信号处理单元在该情况中能够在考虑测量值或者说测量信号和/或数据(例如患者特有的数据和/或控制单元由外部的仪器获得的其它的信号)的情况下产生控制信号。借助于这样的控制信号不仅能实现初始化或者说影响在患者的肌肉、肌肉纤维中和/或皮肤区域中电位差包括可能的变化的测量，而且以期望的方式触发外部的仪器，例如呼吸器和/或患者监控器。因此根据本发明实施的EMG测量系统不仅能够检测肌电图学的信号、生成相应的测量值并且转换为数字信号，而且此外还能够产生控制信号，其能够由EMG测量系统本身或由连接到EMG测量系统上的外部的医学仪器使用。以有利的方式，借助于这样的、在EMG测量系统的信号处理单元中生成的控制信号至少触发呼吸器和/或麻醉仪器的风扇和/或阀。在这方面要明确地指出，呼吸器的功能集成到现代的麻醉仪器中，从而能够在昏迷状态期间对患者进行人工呼吸。就此而言同样能够考虑，将根据本发明实施的EMG测量系统、尤其其信号处理单元以数据技术的方式与麻醉仪器耦合并且借助于在EMG测量系统的控制单元中产生的控制信号至少暂时地和/或根据需要地触发麻醉仪器。
根据本发明的特别的改进方案能够考虑，在信号处理单元中能够产生至少一个用于触发患者监控器的控制信号并且该控制信号能够通过合适的接口传递到患者监控器上。以有利的方式在该情况中通过信号处理单元生成控制信号，从而测量值和/或其它的值或信息(其由接收的测量值、尤其肌电图学的信号导出)能够在监控器上示出。
以有利的方式在EMG测量系统的信号处理单元中产生至少一个控制信号，通过该控制信号能够触发EMG测量系统自身的至少一个构件。优选地在信号处理单元中以通过所述至少一个外部的仪器传递到信号处理单元上的数据为基础能够至少确定实现电位差的测量的时间点和/或时间间隔。如果根据本发明实施的这种EMG测量系统与呼吸器组合，则优选能够考虑，使得肌肉活动、尤其横隔膜活动的测量与患者的人工呼吸同步。优选在该情况中一旦患者结束呼出过程并且开始吸入就实现测量。只要在合适的时间点停止主动的人工呼吸或者说关闭吸入以及呼出阀，那么通过EMG传感器能够一方面测量横隔膜肌肉组织的电活动并且另一方面借助于传感器在呼吸空气循环中测量通过肌肉活动在呼吸道中产生的负压。以该数据为基础以特别合适的方式能实现，呼吸器与进行人工的呼吸的患者的呼吸活动配合或者说与其同步。
在本发明特殊的改进方案中，EMG测量系统能够发送电的信号到信号处理单元上，在那里将电的信号分开为EMG以及EKG信号。以该方式能实现，拆分接收的电极信号为一方面通过横隔膜活动并且另一方面通过心脏活动引起的信号。
此外以有利的方式能够考虑，由所述至少一个外部的仪器传递到信号处理单元上的数据或者说信号能够在信号处理单元中储存和/或处理。这样能够考虑，不仅处理储存在EMG测量系统的信号处理单元中或者配属于该单元的数据储存器中的患者特有的数据，而且处理从外部的仪器接收的测量值，也就是说分开地或共同地进行。此外在这方面能够设想，EMG测量系统具有输入单元，尤其键盘或触摸屏，通过键盘或触摸屏将相应的数据提供给EMG测量系统的数据储存器单元和/或信号处理单元。当然同样能够考虑，将相应的数据自动化地扫描或者说读入和/或通过EMG测量系统的合适的接口传递到信号处理单元和/或到数据储存器上。
根据本发明特别优选的改进方案，根据本发明实施的EMG测量系统能够在进行人工呼吸的患者的心脏-呼吸监控的框架中使用。在这方面能够考虑，确定的基于心脏或呼吸肌肉活动产生的电的信号同样在EMG测量系统的信号处理单元中储存和/或处理。优选地例如以气动的信号为基础的附加的信息，例如呼吸信息和/或呼吸信号，例如流量、压力和/或CO2含量，同样储存在EMG测量系统的数据储存器单元中和/或不经过缓存在信号处理单元中地用于生成至少一个控制信号，从而这样改善心脏-呼吸监控的可信性、质量和鲁棒性。同样能够以该方式通过应用附加的信息显著地改善患者的人工的呼吸。
如果根据本发明实施的EMG测量系统与患者监控器连接，优选能够考虑，在信号处理单元中产生至少一个控制信号时考虑特别的患者特有的数据，例如血液的氧气饱和度和/或胸廓的阻抗值。如果附加地或单独地与呼吸器连接，此外能够考虑，将人工呼吸特有的参数例如吸气的氧气浓度和/或在呼吸器处调整的或储存的值以及人工呼吸模式作为控制信号产生的基础。
由于大量信息的能够使用性，如其示例性地先前提到，在根据本发明实施的EMG测量系统的信号处理单元中能以优选的方式执行相对而言精确的心脏-呼吸分析、呼吸驱动装置的识别、异步性的探测和评估、可信度测试、警报产生或信号质量的计算。同样原则上能够考虑，确定患者的状态、例如其疲惫度，从而能够做出对未来实施的治疗的尽可能精确的预测和/或推荐，例如计划的除管。此外根据本发明实施的EMG测量系统通过以下方式实现了有利的、对患者量身定做的疗法或诊断，即否则在不同的外部的仪器上分布的和/或在医院信息系统中存在的信息、尤其患者特有的参数例如年龄、性别、体重、症状以及患者状态在仪器中存在。
EMG前端作为EMG测量系统的部分(其具有合适地实施的信号处理单元和此外至少一个构造为用于接收先前列举的信息的数据储存器)集否则分布到不同的医学仪器上的大量功能于一体。根据本发明的技术的解决方案因此确保，肌电图学的信号的检测和其在患者的疗法和监控中的应用以优选的方式能够集成到总系统中。此外这样的中央的结构在可维护性和软件架构方面具有显著的优点。
为了实现EMG测量系统、特别是其信号处理单元以及可能设置的数据储存器与外部的仪器、尤其与呼吸器和/或患者监控器的合适的通讯，在EMG测量系统中实施一个或多个备选的接口，例如LAN、RS232、RS485、SPI、CAN、I2C或类似的接口。同样替代地或作为补充地能够设置用于无线的数据通讯的接口，例如蓝牙技术、Zig-Bee技术和/或WLAN技术。在EMG测量系统上提供不同的接口在这里提供了该优点，使得EMG测量系统能够与多个不同的仪器组合并且根据应用哪个外部的仪器提供对于该应用最佳的接口。这样的接口依赖于信号处理单元的布置不是处于引导到患者的电极线缆和信号处理单元之间就是处于信号处理单元和外部的仪器之间。通过先前提到的接口，EMG测量系统和至少一个外部的医学仪器之间的通讯双向地实现，其中优选实现有线的信息和能量传递。
在特殊的实施方式中，EMG测量系统具有EMG前端，至少一个与EMG电极引导的电缆能够与EMG前端连接。优选地EMG前端此外具有实现获得的EMG测量信号的预处理的模块，其中测量信号尤其被放大并且转换为数字信号。
根据按本发明的EMG测量系统的另一特别的设计方案，在EMG测量系统和所述至少一个外部的仪器之间设置电隔离。在这方面能够考虑，电隔离在信号处理单元方面不是设置在信号预处理和信号主处理之间就是设置在信号处理和所述至少一个外部的仪器之间。优选地在邻近患者布置的EMG前端内在用于信号预处理的模块后面实现电隔离。布置电隔离在用于信号预处理的单元和用于产生至少一个控制信号的信号处理单元之间尤其在热量产生方面是有利的。如果信号处理单元同样布置在EMG前端中或处，同样能够考虑，设置电隔离在信号处理单元和外部的仪器之间。然而在该情况中必须注意，在选择耦合电容时考虑处于外部的仪器中的耦合电容的大小，从而确保充分的电隔离。
优选在EMG测量系统和外部的医学仪器之间利用小的耦合电容、尤其利用至少一个具有小的耦合电容的DC-DC耦合器实现电隔离。原则上在该位置处能够替代地或补充地考虑，使用光电耦合器。使用小的耦合电容是特别有利的，因为通过公共电极流动的共模电流和由此对共模干扰的敏感性依赖于此。优选地相应的耦合电容小于50pF，尤其小于40pF并且相当优选小于12pF。在相当特殊的实施方式中应用小于10pF的耦合电容。
根据本发明的技术的解决方案(该解决方案规定将用于产生控制信号的信号处理交换到EMG测量系统的信号处理单元中)的特别的优点此外在于，需要的计算能够以最优的扫描频率执行，该扫描频率在连接的呼吸器和/或患者监控器上通常不能实现，尤其当没有可比较地高频率的计算能够在相应的仪器上实施时。通过集成不同的计算或者说数据处理步骤到EMG测量系统的信号处理单元中此外能实现，在时间紧要的信号处理步骤中滞后时间相对已知的系统得到大幅降低。由于集成至今在不同的仪器上分布的不同的功能，产生至少一个从功能来看虚拟的唯一的仪器，其能够显著地更好地优化。
此外能够考虑，由于在信号处理单元中发生的信号处理，造成的由EMG测量系统、尤其由信号处理单元到外部的仪器的数据率相比于已知的系统被降低。
根据本发明相当特殊的实施方式，此外能够考虑，EMG测量系统具有能量储存器、尤其电池或者说蓄电池，从而该系统至少能够暂时不依赖于外部的供电自给自足地运行。
附图说明
接下来在没有限制总的发明构思的情况下根据实施例参考附图详细地解释本发明。在此：
图1示出了用于示意性地示出用于心脏-呼吸监控或用于呼吸器的基于EMG的控制的系统的方框图以及
图2示意性地示出了应用的构件。
具体实施方式
在图1中在方框图中示出了EMG测量系统，其与用于患者的人工的呼吸以及用于监控患者的呼吸器9耦合。布置在患者处的EMG电极4通过电极线缆3与EMG前端1的端口2连接。此外EMG测量系统具有信号处理单元8用于在检测的EMG信号的基础上生成至少一个控制信号。该信号处理单元8的重要的技术特征是，该信号处理单元相应地适用于与EMG前端1以及与呼吸器9的双向的数据交换。在EMG测量系统和呼吸器9之间的数据交换在示出的例子中通过RS232接口实现，其中信号传递单元8一方面从EMG前端收到EMG原始信号和状态信号并且将控制信号、患者或人工呼吸特有的参数和固件更新传递到该EMG前端上并且另一方面将控制信号和处理的数据传递到该呼吸器上并且由该仪器收到患者或人工呼吸特有的参数和固件更新。以该方式能实现，不仅依赖于接收的和处理的EMG信号运行呼吸器而且在考虑人工呼吸和/或患者特有的参数的条件下执行EMG测量。在该实施例中有线地实现信号传递，然而原则上也能够考虑，借助于合适的方法如蓝牙技术、ZigBee技术或Wi-Fi技术无线地实现信号传递，其中在这些情况中优选地借助于电池13实现能量供给。
在电极侧，EMG前端1具有用于引导到电极4的线缆3的端口2。为了保护患者，此外该EMG测量系统的EMG前端1具有除颤保护器10，其确保，患者漏电流（Patientenableitstrom）在正常情况中始终小于100μA并且在故障情况中小于500μA。此外在面向信号处理单元8的一侧上，该EMG前端1具有电隔离6，其借助于带有非常低的耦合电容的DC.DC耦合器实现。
根据本发明实施的带有EMG前端和信号处理单元的EMG测量系统的突出之处在于特别小的能量消耗。在这方面要注意，DC-DC耦合器的效率不是非常高，使得产生较高的损耗功率，其引起在耦合器处产生热量。由于该原因，这样实施说明的EMG测量系统，使得热功率不超过300mW。
图2示出了系统连同其构件的具体化的图示，利用其以优选的方式实现心脏-呼吸监控或者作为外部仪器9连接的呼吸器的基于EMG的控制。在这里该EMG测量系统与用于患者的人工的呼吸以及用于监控患者的呼吸器9耦合。EMG测量系统具有邻近患者布置的EMG前端1，其具有用于线缆3的端口2，该线缆引导到EMG电极4。借助于电极线缆3(优选整体式™(Monolith™)线缆)建立到电极4的连接。这样的整体式线缆3涉及唯一的线缆，其代替迄今流行的多线缆系统。通过该线缆3连接总共五个电极4，其中，一个电极对检测横隔膜活动的导出并且一个电极对检测肋间肌肉的活动的导出，而第五个电极用作为参考电极18，也称作为公共电极。
在EMG前端1中设置了用于预处理由电极4提供的电的信号的模块5。该模块5在应用需要的电子的构件的情况下相应按需求进行配置。设置在EMG前端1中的模块5根据该实施例具有模拟电子的放大级11用于放大到达的信号以及具有模拟-数字-转换器12。此外设置参考放大器15，其在与特殊的模拟-前端-单通道-频率-测量仪器16(所谓的右腿驱动架构（driven right leg architecture）)的组合中应用。能够不复杂地将测量仪器16最优化，因为对于所有的滤波器，即使在使用非线性的滤波器的情况下，也能够确定至少一个频率参数。此外专门对于应用腿驱动或右腿驱动线路设计的放大器15改善了系统的线路频率（Leitungsfrequenzen）的共模抑制(Gleichtaktunterdrückung)。此外用于快速的回复的特别的功能缩短了在其它情况下高通滤波器长的起振沿（Einschwingflanken）的持续时间。
此外用于信号预处理的模块5具有节能的微处理器14，通过其计算参考放大器15和右腿驱动架构的反馈的电压值、实现采样滤波（Dezimation-Filterung）和必要时噪声整形、识别松动的或脱离的电极、确定共模干扰度(尤其通过频谱估算)、探测放大器输入级的过载和/或计算参考电极18的主过渡阻抗（Haupt-Übergangsimpedanz）。
此外设置具有带有非常低的低于12pF的耦合电容的DC-DC耦合器的电隔离件6。此外为了保护连接的仪器和电子的构件设置除颤保护器10。
为了传递原始信号和状态信号到EMG测量系统的信号处理单元上，此外EMG前端1具有接口6，其优选处于EMG前端1中或上，但原则上也能够与之远离地布置。
尤其EMG原始信号、状态信号例如电极信号的有效性、共模干扰度和/或计数器和/或校验和或者还有加密作为信号进行传递。此外通过该接口7，能够将控制信号以及参数和固件从信号处理单元8传递到EMG前端1并且这里尤其传递到用于信号预处理的模块5。传递的信息涉及关于患者的信息，例如：是否为成年人、儿童或例如涉及新生儿或者早产儿；患者具有哪些疾病以及该患者是否携带心脏起搏器。同样能实现，通过相应的接口7进行必要的固件的下载、形成校验和或更新系统。EMG测量系统的根据本发明设置的信号处理单元8优选处于EMG前端1中或上，然而原则上同样能够考虑，例如以插入元件的形式将信号处理单元8布置在通向外部的仪器9的连接线缆17中或者外部的仪器9中。
由EMG前端1并且这里尤其由用于信号预处理的模块5传递的原始信号的进一步预处理首先在信号处理单元8中进行。在这里尤其形成差信号，移除伪迹、尤其心脏活动(EKG)的残数，计算借助于基准滤波器移除的以及包络线分开的、针对于相应的电极对的两个差信号的慢的电位。此外在信号处理单元8中实现信号质量指数的计算(只要在包含代表呼吸道参数并且由呼吸器9提供的信号的情况下能够使用)；以及分开地用于相应的电极对的两个信号的分割。此外判定，应该根据哪个信号触发并且执行针对触发-循环-断开和成比例支持的控制信号的计算。
因此信号处理单元8不仅与用于信号预处理的模块5而且与呼吸器9双向地通讯，其中该呼吸器9至少暂时地接收由EMG测量系统的信号处理单元8产生的控制信号。以该方式实现在患者监控器上检测的测量值的相应合适地处理的显示和/或呼吸器9的调整。
传递到呼吸器9的信号尤其涉及EMG包络线信号、通风控制信号、呼吸阶段信号、信号质量指数和警报信息以及另外的控制信号。因为设置双向的通讯，按需求将信号、参数和固件也由连接的呼吸器9传递到信号处理单元8。在这里其尤其涉及呼吸的信号，例如压力、流量、CO2份额、呼吸阶段信号和/或警报信息。
与EMG测量系统连接的带有集成在其中的监控器的呼吸器9处理接收的EMG信号和控制信号用于心脏-呼吸监控、优化疗法，例如通过人工呼吸参数的最优化的调整。此外使用获得的控制信号来自动化地控制人工呼吸，用于决策支持和/或预测例如除管的干涉。
通过信号处理单元8双向地实现EMG前端1与呼吸器9之间的通讯。信息和能量传递根据示出的实施例有线地实现。当然同样能够考虑，尤其为了数据交换，设置无线的数据路径（Datenstrecke）。尤其LAN、RS232、RS485、SPI、CAN、I2C或类似的具有大于115，200bps的波特率的接口适用于信息或者说数据的有线的传递。此外为了将EMG测量系统相对呼吸器9以及另外的仪器解耦，设置具有至少一个带有非常小的耦合电容的DC-DC耦合器的电隔离6。以优选的方式该电容小于10pF。小的耦合电容是重要的，因为流动通过参考电极的电流和由此对共模干扰的敏感性取决于该电容。
EMG测量系统的能量供给能够有线地实现。根据这里说明的实施例，在前端1中设置了蓄电池13，一旦EMG测量系统不与电网连接，蓄电池就承担能量供给。
附图标记清单：
1. EMG前端
2. 端口
3. 线缆
4. EMG电极
5. 用于信号预处理的EMG模块
6. 电隔离
7. 接口
8. 信号处理单元
9. 外部的仪器
10. 除颤保护器
11. 放大器
12. AD转换器
13. 电池
14. 微处理器
15 参考放大器
16. 模拟-前端-单通道-频率-测量仪器
17. 连接线缆
18. 参考电极。

Claims (23)

1.一种EMG测量系统，带有信号处理单元(8)和带有至少两个电极(4)用于测量在患者的肌肉中和/或皮肤区域中的电位差，其中，至少一个代表电位差的测量信号能够从所述电极(4)传递到所述信号处理单元(8)上，并且在所述信号处理单元(8)中以所述测量信号为基础能够产生能够传递到至少一个外部的仪器(9)上的信号，
其特征在于，通过所述信号处理单元(8)能够处理由外部的仪器(9)传递的信号并且以该信号为基础能够产生至少一个控制信号。
2.根据权利要求1所述的EMG测量系统，
其特征在于，所述至少两个电极实施为表面电极。
3.根据权利要求1或2所述的EMG测量系统，
其特征在于，由所述信号处理单元(8)产生的控制信号能够传递到所述至少一个外部的仪器(9)上。
4.根据权利要求1所述的EMG测量系统，
其特征在于，能够无线地实施所述信号处理单元(8)和所述至少一个外部的仪器(9)之间的数据交换。
5.根据权利要求1所述的EMG测量系统，
其特征在于，设置能够与所述电极(4)通过至少一个电缆(3)连接的EMG前端(1)，通过该EMG前端能够传递所述至少一个测量信号到所述信号处理单元(8)上。
6.根据权利要求5所述的EMG测量系统，
其特征在于，所述信号处理单元(8)布置在所述EMG前端(1)中或处。
7.根据权利要求5或6所述的EMG测量系统，其特征在于，在所述EMG前端(1)中设置用于预处理所述至少一个测量信号的模块(5)。
8.根据权利要求7所述的EMG测量系统，
其特征在于，能够传递经过预处理的测量信号到所述信号处理单元(8)上。
9.根据权利要求7所述的EMG测量系统，
其特征在于，在用于预处理所述至少一个测量信号的模块(5)和所述信号处理单元(8)之间设置电隔离(5)，所述电隔离具有小于40pF的耦合电容。
10.根据权利要求7所述的EMG测量系统，
其特征在于，在用于预处理所述至少一个测量信号的模块(5)中，EMG和EKG信号能够彼此分开。
11.根据权利要求1所述的EMG测量系统，
其特征在于，所述外部的仪器(9)是呼吸器和/或患者监控器。
12.根据权利要求11所述的EMG测量系统，
其特征在于，以所述控制信号为基础能够触发所述呼吸器(9)的风扇和/或阀。
13.根据权利要求1所述的EMG测量系统，
其特征在于，在所述信号处理单元(8)中以通过所述至少一个外部的仪器(9)传递到所述信号处理单元(8)上的数据为基础能够产生控制信号用于至少确定实现电位差变化的测量的时间点和/或时间间隔。
14.根据权利要求1所述的EMG测量系统，
其特征在于，在所述信号处理单元(8)中，EMG和EKG信号能够彼此分开。
15.根据权利要求1所述的EMG测量系统，
其特征在于，设置监控器和/或键盘。
16.根据权利要求1所述的EMG测量系统，
其特征在于，由所述至少一个外部的仪器(9)传递到所述信号处理单元(8)上的数据能够储存在与所述信号处理单元(8)共同作用的数据储存器中。
17.根据权利要求16所述的EMG测量系统，
其特征在于，能够储存和/或能够处理在患者的心脏循环系统方面的数据。
18.根据权利要求1所述的EMG测量系统，
其特征在于，患者特有的信息能够通过数据接口(7)或输入单元传递到所述信号处理单元(8)上。
19.根据权利要求1所述的EMG测量系统，
其特征在于，所述信号处理单元(8)布置在引导到所述外部的仪器(9)的电缆(17)中或处。
20.根据权利要求1所述的EMG测量系统，
其特征在于，所述至少两个电极(4)用于测量在肌肉纤维中的电位差。
21.根据权利要求9所述的EMG测量系统，
其特征在于，所述耦合电容小于30pF。
22.根据权利要求21所述的EMG测量系统，
其特征在于，所述耦合电容小于12pF。
23.根据权利要求22所述的EMG测量系统，
其特征在于，所述耦合电容小于10pF。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10758693B2 (en) * 2015-09-10 2020-09-01 St. Michael's Hospital. Method and system for adjusting a level of ventilatory assist to a patient
CN105943040A (zh) * 2016-06-03 2016-09-21 广州雪利昂生物科技有限公司 一种治疗中枢性睡眠呼吸暂停症的方法及装置
CN106362282A (zh) * 2016-09-27 2017-02-01 广州雪利昂生物科技有限公司 一种治疗中枢性睡眠呼吸暂停症的方法和装置
EP4091661B1 (en) * 2016-10-14 2023-09-06 Blink Device LLC Quantitative neuromusculature blockade sensing systems
DE102017004009A1 (de) * 2017-04-26 2018-10-31 Drägerwerk AG & Co. KGaA Vorrichtung, Verfahren und Computerprogramm zur Bestimmung einer Atemanstrengung, Patientenmonitor, Verfahren und Computerprogramm zur Bestimmung von Vitalparametern, Elektrodensatz, Verfahren und Computerprogramm zur Erfassung von Patientensignalen, Geräteverbund
DE102019203052B4 (de) * 2019-03-06 2022-01-13 Technische Hochschule Lübeck Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Zwerchfellkontraktionen
DE102022101848A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Drägerwerk AG & Co. KGaA Vorrichtung, Verfahren und Computerprogramm zum Ermitteln eines Patienten-Anteils

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103285478A (zh) * 2012-02-22 2013-09-11 德尔格医疗有限责任公司 呼吸系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6411843B1 (en) * 1999-05-28 2002-06-25 Respironics, Inc. Method and apparatus for producing a model EMG signal from a measured EMG signal
GB2396426B (en) * 2002-12-21 2005-08-24 Draeger Medical Ag Artificial respiration system
EP3064242A1 (en) * 2003-04-28 2016-09-07 Advanced Circulatory Systems Inc. Ventilator and methods for treating head trauma and low blood circulation
CN101203260B (zh) * 2005-06-09 2010-12-22 马奎特紧急护理公司 一种呼吸机
WO2006131150A1 (en) * 2005-06-09 2006-12-14 Maquet Critical Care Ab A simulator
EP2628497B1 (de) 2010-03-30 2016-10-12 Drägerwerk AG & Co. KGaA Beatmungs- und Anästhesiesystem
DE102010055243B4 (de) * 2010-12-20 2016-10-27 Drägerwerk AG & Co. KGaA Automatisch gesteuertes Beatmungsgerät

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103285478A (zh) * 2012-02-22 2013-09-11 德尔格医疗有限责任公司 呼吸系统

Also Published As

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