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Die
Erfindung betrifft ein System zur telemetrischen Überwachung
der Herztätigkeit
von Patienten.
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Bekanntermaßen begeben
sich Herzpatienten zu Untersuchungen in Kliniken und Arztpraxen, wo
entsprechende Geräte
verfügbar
sind. Untersuchungen werden daher nur in verhältnismäßig großen Zeitabständen durchgeführt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Überwachung von Herzpatienten
zu intensivieren.
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Diese
Aufgabe wird durch ein telemetrisches System gelöst, das gekennzeichnet ist
durch eine ständig
am Körper
der Patienten zu tragende Überwachungseinrichtung
zur Erzeugung für
die Herztätigkeit
der Patienten repräsentativer
Daten und zur drahtlosen Übertragung
dieser Daten an eine zentrale Empfängerstation.
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Vorteilhaft
können
durch diese Erfindungslösung
gleichzeitig viele Patienten ständig überwacht werden.
Die Überwachungseinrichtung
kann z. B. mehrkanalig Elektrokardiogramm-Daten erzeugen und zu
der Empfängerstation übertragen.
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Zweckmäßig erfolgt
die drahtlose Übertragung
der Daten über
ein zellulares Funknetz, d. h. ein Handynetz. Die Patienten können dann
nahezu an beliebigen Aufenthaltsorten permanent und lückenlos überwacht
werden. Datenübertragungen
brauchen dennoch nicht ständig
sondern nur bei Bedarf zu erfolgen. Die Überwachungseinrichtung kann
Datenübertragungen
z. B. unmittelbar und automatisch auslösen, indem sie kritische Zustände erkennt.
Alternativ könnte
die Auslösung
von Datenübertragungen
durch den Patienten selbst erfolgen, der z. B. eine Notruftaste
drückt.
In jedem Fall lassen sich Datenübertragungen
und damit die Nutzung des Handynetzes auf kritische Daten und damit
begrenzte Zeiträume
beschränken.
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Zweckmäßig schreibt
die Überwachungseinrichtung
ständig
ermittelte Daten in einen Ringspeicher und speichert diese dauerhaft
nur bei automatischer Erkennung und Übertragung kritischer Daten oder
bei Auslösung
einer Datenübertragung
durch den Patienten selbst. So kann ohne laufende Datenübertragung
ständig
eine Überwachung
des Patienten erfolgen.
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Die
Empfängereinrichtung
kann zur Auswertung der empfangenen Daten, insbesondere durch Vergleich
mit in einer Datenbank gespeicherten Daten vorgesehen sein, und
ggf. Empfehlungen oder Anweisungen für medizinische Eingriffsmaßnahmen generieren.
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In
diesem Zusammenhang kann die Empfängereinrichtung auch die Vorgeschichte
betreffende, von der Überwachungseinrichtung
bereits früher
und ggf. wiederholt gesendete Daten auswerten.
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Zweckmäßig ist
die zentrale Empfängerstation
zur Ortung der die Überwachungseinrichtung
tragenden Patienten vorgesehen, wobei diese Ortung in vielen Fällen eine
Voraussetzung für
die Möglichkeit zur
Einleitung medizinischer Eingriffsmaßnahmen darstellt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Überwachungseinrichtung mindestens
ein Paar in Bezug auf das Brustbein einander gegenüberliegend
an der Brust des Patienten dauerhaft angebrachter Elektroden.
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Zusätzlich zu
den beiden Elektroden kann eine weitere Elektrode in vergleichbarem
Abstand zu diesen Elektroden vorgesehen sein, die z. B. über dem
Brustbein angeordnet ist und an den Messstellen kompensierende Potentiale
mit umgekehrtem Vorzeichen erzeugt.
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Vorzugsweise
sind die Elektroden über
abgeschirmte Signalleitungen mit einer Auswerteinrichtung verbunden,
welche die durch die Elektroden abgegriffenen Poten tiale verarbeitet.
Die Auswerteinrichtung ist zweckmäßig vor dem Brustbein, vorzugsweise
im gleichen Abstand zu den beiden Elektroden des Paares angeordnet.
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Vorzugsweise
sind die Auswerteinrichtung und eine mit der Auswerteinrichtung
verbundene Sendeeinrichtung in einer Baueinheit zusammengefasst,
die an der genannten Stelle vor dem Brustbein platziert ist.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist eine die Baueinheit aufnehmende Trägereinrichtung
vorgesehen, in welche die Signalleitungen integriert sind und welche
sich, vorzugsweise unter elektrischer Verbindung der Signalleitungen
mit den Elektroden, über
die Elektroden am Körper
des Patienten befestigen lässt.
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Die
genannte Baueinheit kann ihrerseits zur Befestigung an der Trägereinrichtung
vorgesehen sein, vorzugsweise unter elektrischer Verbindung mit den
Signalleitungen. Die Trägereinrichtung
wird also durch die Elektroden am Körper festgehalten, während die
Trägereinrichtung
die genannte Baueinheit an Ort und Stelle über dem Brustbein hält.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zwischen den Elektroden
und der Trägereinrichtung
oder/und zwischen der Trägereinrichtung und
der Baueinheit eine Steck- oder/und Rastverbindung herstellbar sein.
Zum Beispiel ist eine Druckknopfverbindung vorgesehen, die sowohl
eine elektrische als auch mechanische Ankopplung der Trägereinrichtung
an die Elektroden bzw. der Baueinheit an die Trägereinrichtung ermöglicht.
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Bei
den Elektroden handelt es sich vorzugsweise um Klebeelektroden,
die über
ein leitfähiges Klebematerial
an der Haut des Patienten anhaften.
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Die
Trägereinrichtung
umfasst zweckmäßig eine
flexible Trägerfolie,
wobei die Trägerfolie
z. B. drei Lagen aufweisen kann, von denen die mittlere Lage mit
den die Elektrodenpotential führenden Adern
und die beiden äußeren Lagen
mit Abschirmungen der Signalleitungen verbunden sind.
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Die Überwachungseinrichtung
kann, ggf. im Rahmen einer Fernübertragung
durch die Empfängerstation,
programmierbar sein. Zweckmäßig weist sie
einen austauschbaren Programmträger
auf, z. B. in Form einer Steckkarte, die entnehmbar ist und sich an
anderer Stelle beschreiben lässt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden,
sich auf diese Ausführungsbeispiele
beziehenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Systems nach der Erfindung,
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2 eine
in dem System von 1 verwendete, am Körper eines
Patienten zu tragende Überwachungseinrichtung,
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3 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
am Körper
eines Patienten anbringbare Überwachungseinrichtung,
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4 eine
schematische Darstellung der Überwachungseinrichtung
von 3,
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5 bis 7 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für eine Überwachungseinrichtung
eines erfindungsgemäßen Systems,
und
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8 eine
die Funktionsweise der Überwachungseinrichtung
von 5 bis 7 erläuternde Darstellung.
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Ein
System zur Überwachung
der Herztätigkeit
von Patienten umfasst eine ständig
am Körper
eines Patienten zu tragende Einrichtung 1, welche für die Herztätigkeit
repräsentative
Daten erzeugt und diese Daten an eine zentrale Empfängerstation 2 überträgt. Als
Empfängerstation
dient in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel
ein entsprechend programmierter, via Internet an ein GSM- oder UMTS-Netz
angeschlossener Personalcomputer. Die Empfängerstation befindet sich zweckmäßig in einer Arztpraxis,
Klinik oder einem gesondert dafür
vorgesehen medizinischen Auswertzentrum. Die Überwachungseinrichtung 1 erzeugt
Daten entsprechend einem mehrkanaligen Elektrokardiogramm.
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Die Überwachungseinrichtung 1 umfasst zwei
Paare von Elektroden 3 und 4 bzw. 3' und 4', wobei die
Elektrodenpaare zueinander im vertikalen Abstand an der Brust des
Patienten etwa symmetrisch zum Brustbein und an der Brust des Patienten angebracht
sind. Bei den Elektroden handelt es sich um Klebeelektroden, die über ein
leitfähiges
Klebemittel an der Haut anhaften.
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Jede
der Elektroden 3, 4 bzw. 3', 4' ist über einen in der Art eines
Druckknopfs ausgebildeten Anschluss 12 mit einer Signalleitung 5 verbindbar.
Die als schmale Streifen ausgebildeten Signalleitungen 5 sind
mit einer Trägerfolie 6 verbunden,
die in dem betreffenden Ausführungsbeispiel
aus drei Lagen besteht, wobei die mittlere Lage die eigentlichen
Signalleitungen trägt
und auf den Außenlagen
streifenförmige Abschirmungen
angebracht sind. Die Signalleitungen 5 enden jeweils an
einem mit der Trägerfolie 6 verbundenen
druckknopfartigen Anschluss 7.
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Über die
Anschlüsse 7 sind
die Signalleitungen 5 einschließlich der Abschirmungen mit
einer die Elektrodenpotentiale verarbeiteten Auswerteinrichtung 8 verbunden,
welche die oben genannten Elektrokardiogramm-Daten erzeugt. Die
Auswerteinrichtung 8 steht ausgangsseitig in Verbindung
mit einer Sendeeinrichtung 9, die mit einem zellularen
Funknetz, z. B. GSM- oder UMTS-Netz, in Verbindung steht.
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Die
Auswerteinrichtung 8 und die Sendeeinrichtung 9 sind
in einer kastenförmigen
Baueinheit 10 zusammengefasst deren Abmessungen in dem
gezeigten Ausführungsbeispiel
etwa 40 × 80 × 10 mm betragen.
Die mit den Druckknopf-Anschlüssen 7 verbindbare
Baueinheit 10 ist zur Anordnung unmittelbar über dem
Brustbein vorgesehen.
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Durch
die Auswerteinrichtung 8 ständig ermittelte Elektrokardiogramm-Daten
werden zur vorübergehenden
Speicherung in einen Ringspeicher eingeschrieben. Die Auswerteinrichtung
umfasst eine Vergleichseinrichtung, welche für den Patienten kritische Daten
durch Vergleich mit gespeicherten Daten automatisch erkennt. Im
Falle der Erkennung kritischer Daten werden diese dauerhaft gespeichert und über die
Sendeeinrichtung 9, welche die Empfängerstation 2 automatisch
anwählt,
zu der Empfängerstation 2 übertragen.
Alternativ könnte
eine Datenübertragung
auch durch den Patienten selbst ausgelöst werden, der beispielsweise
eine Notruftaste betätigt.
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Zu
den übertragenden
Daten gehören
auch im Zuge vorangehender Datenübertragungen
an die Empfängerstation 2 gesendete, über die
jeweilige Vorgeschichte Auskunft gebende Daten.
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Die
Empfängerstation 2 wertet
die empfangenen Daten aus, in dem sie sie mit Daten, die in einer
Datenbank für
den betreffenden Patienten gespeichert sind, vergleicht und generiert
ggf. durchzuführende
medizinische Maßnahmen.
Für letztere Zwecke
vermag die Empfängerstation
den Patienten auch innerhalb des Netzes zu orten.
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Die
Datenübertragung
kann verschlüsselt durchgeführt werden.
Durch die Empfängerstation erfolgt
zweckmäßig eine
Datenkompression.
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Die
Auswerteinrichtung 8 lässt
sich, ggf. im Rahmen einer Fernübertragung
durch die Empfängerstation,
programmieren. Insbesondere kann die Auswerteinrichtung 8 einen
auswechselbaren Programmspeicher, z. B. in Form einer einsteckbaren Karte,
aufweisen.
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Es
wird nun auf die 3 und 4 Bezug genommen,
in denen eine weitere Überwachungseinrichtung 1a gezeigt
ist, welche neben einem Paar von Klebeelektroden 3a und 4a eine
weitere Elektrode 11 umfasst, die in gleichem Abstand zu
den Elektroden 3a und 4a vor dem Brustbein angeordnet
ist. Eine Trägerfolie 6a lässt sich
sowohl mit den Elektroden 3a und 4a als auch der
Elektrode 11 über
einen Druckknopfanschluss 12a bzw. 7a verbinden.
Insgesamt vier Druckknopfanschlüsse 7a dienen
der Verbindung mit einer Baueinheit 10a, die eine Auswerteinrichtung 8a und
eine Sendeeinrichtung 9a umfasst.
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Ein
in der Auswerteinrichtung 8a enthaltener Differenzverstärker bildet
die Differenz zwischen den Potentialen der Elektroden 3a und 4a. Über die
weitere Elektrode 11, die sich im gleichen Abstand zu den
Elektroden 3a und 4a befindet, wird ein Potential an
den Körper
angelegt, welches dem Potential an den Messstellen der Elektroden 3a und 4a entgegengerichtet
ist, so dass es das dort vorhandene Potential weitgehend kompensiert.
Dieses durch die Auswerteinrichtung 8a erzeugte Gegenpotential
sorgt dafür,
dass sich Potentialschwankungen, welche die Messstellen der Elektroden 3a und 4a in
gleichem Maße
betreffen, nur in geringem Umfang auf die Messgenauigkeit auswirken
können.
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Es
wird nun auf die 5 bis 8 Bezug genommen,
die sich auf ein weiteres Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes System
zur telemetrischen Überwachung
der Herztätigkeit
von Patienten beziehen.
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Eine
in 5 gezeigte Überwachungseinrichtung 1b umfasst
eine in 6 gesondert dargestellte Trägerfolie 6b.
Die Trägerfolie 6b lässt sich
mit Elektroden (nicht dargestellt), verbinden, wie dies anhand der
vorangehenden Ausführungsbeispielen
beschrieben ist. Die Überwachungseinrichtung 1b umfasst
ferner eine Baueinheit 10b, die der Signalverarbeitung
und drahtlosen Übertragung
der verarbeitenden Signale dient.
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In
dem betreffenden Ausführungsbeispiel weist
die flexible Trägerfolie 6b Anschlussstellen 13 bis 17 für jeweils
eine Elektrode auf. In dem betreffenden Ausführungs beispiel besteht die
Trägerfolie 6b aus
lediglich einer Folienlage und ist aus einer beiderseitig durchgehend
mit Kupfer beschichteten Folie ausgeschnitten.
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Auf
der dem Körper
zugewandten Seite der Folie ist die durchgehende Kupferbeschichtung
weitgehend erhalten geblieben und bildet eine Abschirmung. Durch
die dem Körper
abgewandte Folienbeschichtung sind nach dem bekannten Ätzverfahren Leiterbahnen 18 gebildet.
Auf der dem Körper
zugewandten Seite befinden sich nur kurze Leiterbahnabschnitte,
welche Durchkontaktierungen 19 miteinander verbinden. Unmittelbar
benachbart zu den Anschlussstellen 13 bis 17 ist
auf der Trägerfolie 6b jeweils
in Form einer gedruckten Schaltung ein die Signalpegel der Elektroden
erhöhender
Vorverstärker 20 bzw.
eine Schaltung 30 für
die Erzeugung einer weiter unten näher erläuterten Kompensationsspannung
vorgesehen.
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Bei 21 sind
drei Steckanschlüsse
zur Verbindung der Baueinheit 10b mit der Trägerfolie 6b vorgesehen.
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Die
Baueinheit 10b besteht, wie 7 erkennen
lässt,
aus mehreren Lagen, die über
zur Folienebene senkrecht stehende Steckerstifte 22 miteinander
verbindbar sind. Steckerstifte 23 dienen zum Anschluss
der gesamten Baueinheit 10b an die Trägerfolie bzw. die Elektroden über die
Steckanschlüsse 21.
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Die
unterste, der Trägerfolie 6b nächste Lage
bildet in dem betreffenden Ausführungsbeispiel ein
flacher Lithiumpolymerakkumulator 24. Dem Akkumulator 24 folgt
eine erste Leiterkarte 25, welche Analogschaltungsteile
einer die Elektrodensignale verarbeitenden Einrichtungen umfasst.
Auf die erste Leiterkarte 25 folgt eine zweite Leiterkarte 26.
Die zweite Leiterkarte 26 weist Digitalschaltungsteile 27 der
genannten Verarbeitungseinrichtung einschließlich einem Mikroprozessor
auf. Auf der Leiterkarte 26 ist ferner eine Sendeeinrichtung 28 untergebracht, die
eine Chipantenne enthält.
Schließlich
ist auf der zweiten Leiterkarte 26 als vierte Lage ein
flaches Display 29 angeordnet. Das Display dient vorrangig
zur Bedienerführung
bei der Inbetriebnahme.
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Die
genannte, auf den beiden Leiterkarten untergebrachte Verarbeitungseinrichtung
umfasst drei Verarbeitungskanäle
und ist wahlweise umschaltbar zwischen bipolarer und unipolarer
Auswertung der Elektrodenspannungen. Bei biopolarer Auswertung werden
die Differenzsignale zwischen den Elektroden an den Anschlüssen 13, 14,
den Anschlüssen 13, 17 und
den Anschlüssen 14, 17 bestimmt.
Bei unipolarer Auswertung liefert die Elektrode am Anschluss 15 ein
Referenzsignal, auf welches die Signale der Elektroden an den drei
Anschlüssen 13, 14 und 17 bezogen
werden.
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Sowohl
bei bi- als auch bei unipolarer Auswertung wird an die Elektrode
am Anschluss 16 eine Kompensationsspannung angelegt, die
aus den Signalen der übrigen
Elektroden abgeleitet ist und welche Störspannungen an den übrigen Elektroden
entgegenwirkt.
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Die
Vorverstärker 20 sorgen
für großes Nutzsignal-Störsignal-Verhältnis auf
den Leiterbahnen 18, so dass die nur einseitige Abschirmung
der Leiterbahnen zum Körper
hin ausreicht.
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Die
Sendeeinrichtung 28 sendet die ermittelten Daten nicht
direkt an eine zentrale Empfängerstation
sondern zunächst
zu einer in 8 gezeigten Zwischenstation 31,
die in räumlicher
Nähe zu
der am Körper
getragenen Sendeeinrichtung 28 angeordnet ist, z. B. in
der Wohnung des Patienten. Im Extremfall kann sie z. B. am Gürtel des
Patienten getragen werden. Die Zwischenstation 31 ist im
wesentlichen baugleich mit der Leiterkarte 25 jedoch erweitert
um ein Modem, dass die Datenübertragung über ein
zellulares Mobilfunknetz ermöglich,
also z. B. erweitert um ein GSM-Modem.
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Die
Sendeeinrichtung 28 überträgt die Daten in
einem Frequenzband bei 868 MHz. Die Funkwellen dieser Frequenz haben
eine kurze Reichweite, werden aber andererseits wenig gedämpft, so
dass eine äußerst geringe
Sendeleistung und ein entsprechender geringer Stromverbrauch möglich sind.
Die Zwischenstation, bei der es auf geringen Stromverbrauch nicht
in gleichem Maße
ankommt, sendet dann die Daten in einem Frequenzband bei 1.9 GHz über das
Mobilfunknetz z. B. an einen Server 33.
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Es
versteht sich, dass das vorangehend beschriebene System nicht nur
zur ständigen Überwachung
von Patienten sondern darüber
hinaus auch zur Überwachung
körperlich
und psychisch stark belasteter Personen einsetzbar ist.