DE102007045748A1

DE102007045748A1 - Adaptergerät für physiologische Signale sowie Magnetresonanzgerät damit

Info

Publication number: DE102007045748A1
Application number: DE102007045748A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Demharter; Michael Frank; Sven Heggen; Jürgen Dr. Rößler; Ernst Mustafa
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2009-04-09
Also published as: US20090082683A1

Abstract

t einen Signaleingang (22, 36) für ein nach seiner Messung mit einer Messeinheit (6, 10) transformiertes physiologisches Signal. Mit dem Signaleingang (22, 36) ist eine Wandlereinheit (26) zum Rücktransformieren des transfomierten physiologischen Signals in seine elektrischen Ursprungseigenschaften, die es an der Messeinheit (6, 10) besitzt, verbunden. Ein mit der Wandlereinheit (26) verbundener Signalausgang (28) ist zum Ausgeben des rücktransformierten Signals vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Adaptergerät für physiologische Signale sowie ein Magnetresonanzgerät mit einem Adaptergerät.
Bei der medizinischen Bildgebung werden bei Bildaufnahmen bestimmter anatomischer Gebiete physiologische Signale erfasst und zur Synchronisierung oder Triggerung der Bildaufnahme benutzt. So werden z. B. zur Aufnahme des Herzens mittels Magnetresonanztechnik (MR Technik) EKG-Signale (Elektrokardiographie-Signale) und Atmungssignale erfasst, um damit die MR-Bildaufnahme zu synchronisieren. Dabei ist die Erfassung einschließlich der Übertragung der physiologischen Signale wegen der technisch-physikalischen Gegebenheiten der Magnetresonanzgeräte nur mit speziellen MR-kompatiblen Geräten möglich. MR-kompatibel bedeutet, dass die verwendeten Geräte weder den Betrieb des MR-Geräts stören, noch selber durch den Betrieb des MR-Geräts in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. Zusätzlich muss noch sichergestellt sein, dass der zu untersuchende Patient nicht gefährdet wird.
Es ist andererseits oft erforderlich, lebenswichtige Funktionen des Patienten fortlaufend zu überwachen, also auch vor, während und nach der Bildaufnahme. Dies geschieht mit Patienten-Monitoringsystemen, die z. B. die Herzfunktion über EKG-Signale überwachen und die bei Auftreten eines abnormalen Zustands ein Signal abgeben.
Die zum Synchronisieren und Triggern der Bildaufnahme verwendeten Geräte sind jedoch nicht als Patienten-Monitoringsystem geeignet bzw. zugelassen. Es gibt zwar MR-kompatible Patienten-Monitoringsysteme, die auch als Triggersignalquelle für die Bildaufnahme benutzt werden könnten. Eine Signalverbindung des MR-kompatiblen Patienten-Monitoringsystems mit dem MR-Gerät ist jedoch nur über einen speziellen Eingang am MR- Gerät möglich und bringt dadurch Einschränkungen und einen geänderten Arbeitsablauf bei der Vorbereitung und der Untersuchung mit sich. Insbesondere können systembedingt nur die vom Patienten-Monitoringsystem erkannten Triggersignale an das MR-Gerät geliefert werden. Daher kann die spezifische Triggersignalerkennung des MR-Geräts nicht genutzt werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, zwei Elektrodensätze für die EKG-Erfassung an dem Patienten anzubringen. Der erste Elektrodensatz wird mit dem MR-Gerät verbunden. Die EKG-Signale werden ausgewertet im Hinblick auf charakteristische Signalverläufe, bei deren Auftreten dann ein Triggersignal für die Bildgebung erzeugt wird. Der zweite Elektrodensatz wird mit dem Patienten-Monitoringsystem verbunden zur Überwachung der Herzfunktion. Die Applikation von zwei EKG-Elektrodensätzen ist jedoch aufwendig und für den Patienten auch unangenehm.
Wünschenswert ist es daher, das Patienten-Monitoringsystem besser in das MR-Gerät zu integrieren.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Adaptergerät anzugeben, mit dem eine Signalerfassungseinheit für physiologische Signale sowohl für die Triggersignalerzeugung bei der Bildgebung wie auch für ein Patienten-Monitoringsystem zu verwenden ist. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend mit einem Adaptergerät ausgerüstetes Magnetresonanzgerät anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruch 1 gelöst. Die zweitgenannte Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 13 gelöst. Demgemäß ist ein Adaptergerät für physiologische Signale angegeben, das einen Signaleingang für ein nach seiner Messung mit einer Messeinheit transformiertes physiologisches Signal, einer mit dem Signaleingang verbundenen Wandlereinheit zum Rücktransformieren des transformierten physiologischen Signals in seine elektrischen Ursprungseigenschaften, die es an der Messeinheit besitzt, und einem mit der Wandlereinheit verbundenen Signalausgang zum Ausgeben des rücktransformierten Signals aufweist. Damit können übliche Patienten-Monitoringsysteme anstatt an den Patienten bzw. an einer Signalerfassungseinheit an das Adaptergerät angeschlossen werden. Es wird eine flexible herstellerunabhängige Schnittstelle für ein Patienten-Monitoringsystem realisiert. Die Signalerfassungseinheit für die Bildaufnahmetriggerung wird über das Adaptergerät auch für das Patienten-Monitoringsystem benutzt. Sowohl die Triggerfunktion wie auch die Überwachungsfunktion sind ohne Einschränkungen und ohne Änderungen im Workflow der Bildaufnahme sicher gestellt. Das Signal am Ausgang besitzt einen dem Messsignal oder Originalsignal entsprechenden Pegel. Auch die übrigen elektrischen Eigenschaften werden durch die Rücktransformation wieder hergestellt, z. B. ist die Ausgangsimpedanz an die Quellenimpedanz des elektrophysiologischen Signals angepasst.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Signaleingang für ein digitalisiertes physiologisches Signal ausgebildet ist. Damit kann der störunempfindliche digitale Signalübertragungskanal für das physiologische Signal direkt mit dem Eingang des Adaptergeräts verbunden werden. Das digitalisierte physiologische Signal wird in der Wandlereinheit wieder in ein analoges Signal umgewandelt
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Wandlereinheit Einstellglieder zum Einstellen einer Rücktransformationseigenschaft aufweist. Damit können die elektrischen Eigenschaften des Ausgangs und des Ausgangssignals und sonstige elektrische Charakteristiken fein angepasst werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem Signaleingang und der Wandlereinheit eine Empfangseinheit eingefügt, wobei die Empfangseinheit als eigenständiges Modul ausgebildet ist. Damit kann die Empfangseinheit einfach ausgetauscht werden, wenn z. B. ein geändertes oder auch wenn verschiedene Signalübertragungssysteme zwischen der Signalerfassungseinheit und der Wandlereinheit zum Einsatz kommen sollen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine digitale Standardschnittstelle zwischen der Empfangseinheit und der Wandlereinheit vorhanden ist. Damit können als Signalübertragungssysteme Standardsysteme verwendet werden.
Die Unteransprüche geben weitere Ausführungsformen der Erfindung wieder. Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von zwei Figuren erläutert. Es zeigen:
1 in einer Übersichtsdarstellung den Aufbau eines ersten Adaptergeräts für eine Triggersignalerfassung und -übertragung für ein Patienten-Monitoringsystem und
2 in einer Übersichtsdarstellung den Aufbau eines zweiten Adaptergeräts für eine Triggersignalerfassung und -übertragung für ein Patienten-Monitoringsystem
1 zeigt in Art eines Blockschaltbilds eine erste Ausführungsform eines Adaptergeräts 2A für ein physiologisches Signal zusammen mit einem Magnetresonanzgerät 4. Als physiologisches Signal wird hier ein EKG-Signal mit einer Messeinheit 6 an einem Patienten 8 abgegriffen. Beispielhaft sind als Messeinheit 6 drei EKG-Elektroden 10 dargestellt. Die EKG-Elektroden 10 sind mit einem Sender 12 verbunden, der das von den EKG-Elektroden 10 erfasste EKG-Signal verstärkt, digitalisiert und dann nach einer Modulation über eine Antenne 14 abstrahlt. Der Sender 12 arbeitet im ISM-Band mit GFSK-Modulationsverfahren und damit in einem Frequenzbereich, der in einem störsicheren Abstand zur Arbeitsfrequenz des Magnetresonanzgeräts 4 liegt.
Zu dem Magnetresonanzgerät 4 gehört eine Triggereinheit 16 zum Empfang und zur Weiterverarbeitung des drahtlos übertragenen EKG-Signals. Das EKG-Signal wird in der Triggereinheit nach charakteristischen Signalverläufen hin analysiert, bei deren Auftreten ein Triggersignal für die Bildgebung an eine Gerätesteuerung 18 des Magnetresonanzgeräts 4 abgegeben wird.
Die Triggereinheit 16 besitzt einen digitalen Ausgang 20, an dem das demodulierte EKG-Signal in digitaler Form, z. B. seriell über ein Standardbussystem (z. B. SPI, UART oder I²C), ausgegeben wird.
Der Ausgang 20 ist mit einem Digitaleingang 22 des Adaptergeräts 2A verbunden. Das Adaptergerät 2A umfasst eine Wandlereinheit 26, die aus dem digitalisierten EKG-Signal wieder ein rücktransformiertes EKG-Signal erzeugt, welches die elektrischen Eigenschaften des EKG-Signals an den EKG-Elektroden 10 besitzt. Dazu wird das digitalisierte EKG-Signal zunächst mittels eines Analog-Digital-Wandlers in ein analoges Signal umgewandelt. Eine nach dem Analog-Digital-Wandler angeordnete Signalaufbereitungsschaltung stellt dann an einem Signalausgang 28 ein dem ursprünglich gemessenen EKG-Signal entsprechendes EKG-Signal für ein Patienten-Monitoringsystem 30 bereit. So besitzt das Signal am Signalausgang einen dem gemessenen EKG-Signal entsprechenden Pegel. Auch die übrigen elektrischen Eigenschaften werden durch die Rücktransformation wieder hergestellt, z. B. entspricht die Ausgangsimpedanz des Signalausgangs 28 der Quellenimpedanz der am Patienten 8 angebrachten EKG-Elektroden 10.
Zur Feineinstellung der elektrischen Eigenschaften des rücktransformierten EKG-Signals am Signalausgang 28 sind an der Wandlereinheit 26 noch Stellelemente 33 für den Ausgangspegel, die Quellenimpedanz und ggf. andere Parameter vorhanden.
Der Signalausgang 28 kann mit einem handelsüblichen, standardisierten Anschlusssteckersystem (z. B. AAMI ELl-53 kompati bel) ausgestattet werden. Des Weiteren sind Signalausgänge 34 vorgesehen, die mit Anschlüssen versehen sind, die in ihrer mechanischen und elektrischen Ausführung dem Anschlusssteckersystem an den EKG-Elektroden 10 entsprechen. Damit ist es möglich, das Patienten-Monitoringsystem 30 direkt mit dem Adaptergerät 2A zu verbinden. Mit einem Steckeradapter 32 kann der elektrische Anschluss des Adaptergeräts 2A erforderlichenfalls an verschiedene gebräuchliche Anschlusssteckersysteme von Patienten-Monitoringsystemen 30 angepasst werden.
Vorteilhaft ist auch eine Integration des Adaptergeräts 2A in das Magnetresonanzgerät 4. Indem die Spannungsversorgung des Adaptergeräts 2A über das Magnetresonanzgerät erfolgt, kann eine spezielle Spannungsversorgung entfallen. Zudem entfällt dann die Signalleitungsverbindung vom Ausgang 20 zum Digitaleingang 22 über frei bewegliche und offen verlegte Signalkabel. „Kabelsalat" an dieser Stelle wird somit vermieden.
In 2 ist ebenfalls in Form eines Blockschaltbilds eine weitere Ausführungsform eines Adaptergeräts 23 dargestellt. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach 1 entfällt hier die elektrische Verbindung 20 mit der Gerätesteuerung 18. Stattdessen umfasst das Adaptergerät 23 eine Empfangseinheit 35 mit einer Antenne 36 als Signaleingang. Die Empfangseinheit 35 ist als austauschbares Modul ausgeführt. Durch einfachen Austausch kann das Adaptergerät 23 an verschiedenartige drahtlose Übertragungskanäle angepasst werden. Die Empfangseinheit 35 demoduliert das empfangene transformierte EKG-Signal in ein Digitalsignal wie die anhand von 1 schon beschriebene Triggereinheit 16.
Das Digitalsignal wird dann der Wandlereinheit 26 zugeführt. Die Funktion der Wandlereinheit 26 sowie die Verbindung mit dem Patienten-Monitoringsystem ist schon anhand von 1 beschrieben.

Claims

Adaptergerät für physiologische Signale mit einem Signaleingang (22, 36) für ein nach seiner Messung mit einer Messeinheit (6, 10) transformiertes physiologisches Signal, einer mit dem Signaleingang (22, 36) verbundenen Wandlereinheit (26) zum Rücktransformieren des transformierten physiologischen Signals in seine elektrischen Ursprungseigenschaften, die es an der Messeinheit (6, 10) besitzt, und einem mit der Wandlereinheit (26) verbundenen Signalausgang (28 bzw. 34) zum Ausgeben des rücktransformierten Signals.
Adaptergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signaleingang (22, 36) für ein digitalisiertes physiologisches Signal ausgebildet ist.
Adaptergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Signaleingang (22, 36) für ein moduliertes Signal ausgebildet ist.
Adaptergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinheit (26) Stellelemente (33) zum Einstellen einer Rücktransformationseigenschaft aufweist.
Adaptergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das physiologische Signal ein EKG-Signal ist und dass das rücktransformierte Signal die Eigenschaften eines EKG-Signals an EKG-Elektroden (10) besitzt.
Adaptergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalausgang (34) entsprechend wie ein Signalabgriff an einer EKG-Elektrode (10) ausgebildet ist.
Adaptergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalausgang (34) entsprechend als Standardstecksystem (28) ausgebildet ist.
Adaptergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Signaleingang als Antenne (36) ausgebildet ist zum drahtlosen Empfang von transformierten physiologischen Signalen.
Adaptergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Signaleingang (36) und der Wandlereinheit (26) eine Empfangseinheit (35) eingefügt ist.
Adaptergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (35) als eigenständiges Modul ausgebildet ist.
Adaptergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine digitale Schnittstelle zwischen der Empfangseinheit (38) und der Wandlereinheit (26) vorhanden ist.
Adaptergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss (28) mit Hilfe eines Steckeradapters (32) erforderlichenfalls an verschiedene Anschlusssteckersysteme von Patienten-Monitoringsystemen angepasst werden kann.
Magnetresonanzgerät mit einem integrierten Adaptergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12.