DE102011014107B4 - Verfahren zur Identifikation einer Defektelektrode bei der Elektroimpedanztomographie - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Datenerfassung mittels einer Vorrichtung zur Elektroimpedanztomographie, bei welcher Elektroden in Abständen am Körperumfang eines Probanden leitend befestigt sind, um durch zwei benachbarte Elektroden Strom einzuspeisen und die resultierenden Spannungen zwischen den verbleibenden Elektroden zu messen, wobei mittels eines Rekonstruktionsalgorithmus ein Abbild des elektrischen Widerstandes über die von den Elektroden umfasste Querschnittsfläche erzeugt wird, mit den Schritten,a) mittels einer Impedanzmessung aufgrund zu hoher Impedanzwerte eine Defektelektrode (A) zu identifizieren, welche keinen Körperkontakt besitzt,b) Stromeinspeisungen über benachbart zur Defektelektrode (A) liegende Elektroden (B, C) vorzunehmen, undc) resultierende Spannungen im Bereich der Defektelektrode (A) über die benachbart zur Defektelektrode (A) liegenden Elektroden (B, C) zu messen, wobei die Defektelektrode (A) zwischen den benachbarten Elektroden (B, C) liegt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Elektroimpedanztomographie.
• Die Elektroimpedanztomographie (EIT) findet zunehmende Verbreitung in der medizinischen Anwendung. Typische EIT-Geräte verwenden 8,16 oder 32 Elektroden zur Datenakquisition, wobei durch zwei Elektroden Strom eingespeist wird und zwischen den verbleibenden Elektroden die resultierende Spannung gemessen wird. Durch Kombination von verschiedenen Einspeisungen und Messungen gelingt es, einen Signalvektor zu erzeugen, aus dem mittels eines geeigneten Algorithmus die Impedanzverteilung bzw. bei der funktionellen EIT (fEIT) die relative Änderung der Impedanzverteilung gegenüber einen Referenzwert in der Elektrodenebene bestimmt werden kann. Letzteres wird bei der zustandsabhängigen funktionellen Elektroimpedanz des Thorax verwendet, bei der N Elektroden ringförmig um den Thorax angebracht werden, um aus dem Vergleich der Signalvektoren bei verschiedenen Lungenzuständen, z.B. end-inspiratorisch und endexspiratorisch, ein Schnittbild der ventilationsbedingten relativen Impedanzänderung zu rekonstruieren, die ein Maß für die regionale Verteilung der Ventilation der Lunge ist. Die Thorax-fEIT eignet sich gut zum regional aufgelösten Lungenmonitoring der Ventilation insbesondere auf Intensivstationen in Krankenhäusern.
  Eine Vorrichtung zur Elektroimpedanztomographie geht beispielhaft aus der US 5 919 142 A hervor.
• Aus der WO 2011/ 113 169 A1 ist eine Elektrodenanordnung für die Impedanztomographie bekannt. Zur Verbesserung der Ergebnisse wird überprüft, ob alle Elektroden einen guten elektrischen Kontakt haben. Als fehlerhaft erkannte Elektroden werden bei den folgenden EIT-Messungen ausgenommen.
• Die DE 600 17 384 T2 liegt im Bereich der medizinischen Tomographie und betrifft eine Visualisierung und Diagnose pathologischer Veränderungen in Brustgeweben und anderen Organen in der Nähe der Oberfläche des menschlichen Körpers.
• Eine häufig verwendete Datenerfassungsstrategie ist die sogenannte benachbarte Datenerfassung, bei der durch zwei benachbarte Elektroden Strom eingespeist wird und die Spannungen zwischen den verbleibenden Elektroden benachbart gemessen wird, wobei stromführende Elektroden wegen des unbekannten Spannungsfalls über den stromführenden Elektroden ausgespart werden. Für eine Stromeinspeisungsposition ergeben sich somit dreizehn Spannungswerte. Für die Stromeinspeisung über ein nachfolgendes Elektrodenpaar ergeben sich erneut dreizehn Spannungen, so dass insgesamt 16*13=208 Spannungsmesswerte vorhanden sind, aus welchen mit einer Rekonstruktionsvorschrift, die für diese Form der Datenerfassung gültig ist, die Impedanzverteilung, beziehungsweise die relative Änderung der Impedanzverteilung bei Verwendung von 208 Referenzspannungen, bestimmt werden kann. Ein solcher Datensatz, der mindestens einmal alle unabhängigen Messungen ohne Wiederholung enthält und zur Rekonstruktion eines EIT- Bildes verwendet wird, wird als „Frame“ bezeichnet. Ein Datensatz für einen Teilbereich ist ein „Teilframe“. Es gibt noch zahlreiche andere Datenerfassungsmodi mit Stromeinspeisung und / oder Spannungsmessung über mehrere Elektroden, was aufgrund der Reziprozität äquivalent ist. Vorteil des benachbarten Datenerfassungsmodus ist der vollständige Datenraum, da es mehr unabhängige Messwerte nicht gibt. Alle anderen Datenerfassungsmodi lassen sich aufgrund der Linearität der sogenannten Neuman-Dirichlet Abbildung Λσ(I) →U aus dem Datenraum des benachbarten Datenerfassungsmodus in einfacher Weise konstruieren, er lässt sich leicht auf einer EIT-Hardware abbilden und verfügt über eine hohe Sensitivität zur Bestimmung relativer Impedanzänderungen.
• Es gibt verschiedene Rekonstruktionsmethoden, um aus den gemessenen Spannungen auf die Impedanzverteilung im Inneren des von den Elektroden eingeschlossenen Gebietes zu schließen. Beispiele für Rekonstruktionsmethoden sind die Rückprojektionsmethode, Kalman-Filter basierte Techniken oder sensitivitätsbasierte Newton Raphson Verfahren auf Grundlage von finiten Elementen Modellen. Letztere werden wegen größerer Flexibilität heutzutage oft verwendet.
  Eines haben alle bisherigen EIT-Systeme in der Datenerfassung und Rekonstruktion gemeinsam. Sie arbeiten nur unter Analyse der Daten des vollen Elektrodensatzes. Nicht selten kann in der klinischen Praxis jedoch der Fall auftreten, dass zum Beispiel aufgrund von Verbänden oder Drainagen der elektrische Kontakt einer Elektrode oder mehreren Elektroden mit der Haut nicht möglich ist, insbesondere bei Anwendung eines leicht handhabbaren Elektrodengürtels, wo man die Elektrodenposition nicht beliebig verändern kann. Derartige kontaktfreie Elektroden werden im Folgenden als Defektelektroden bezeichnet. In diesen Fällen versagen die bisherigen EIT-Systeme. Im schlimmsten Fall geht das System in undefinierte Zustände über, im besten Fall in einen definierten Zustand und man kann erst weiter verwertbare Daten erheben, wenn die Defektelektrode(n) wieder Kontakt haben. In keinem Fall liefern die bisherigen EIT— Systeme im dekonnektierten Fall auswertbare Daten, da weder Datenerfassung noch Rekonstruktion auf den Ausfall von Elektroden ausgelegt sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Elektroimpedanztomographie anzugeben, um beim Vorhandensein mindestens einer Defektelektrode eine Auswertung und Rekonstruktion zu ermöglichen.
• Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
• Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte, mittels einer Impedanzmessung mindestens eine Elektrode als Defektelektrode zu identifizieren, welche keinen Körperkontakt besitzt, Stromeinspeisungen derart vorzunehmen, dass mindestens die Defektelektrode (A) übersprungen wird, und Spannungspotentiale im Bereich der Defektelektrode (A) über die Defektelektrode (A) hinweg in der Weise zu bestimmen, dass die Defektelektrode (A) mindestens einmal übersprungen wird.
• Die Steuerungs- beziehungsweise Rekonstruktionssoftware der Vorrichtung ist derart ausgelegt, um trotz Fehlen oder Nichtverwendung mindestens einer Elektrode, Messdaten durch Überspringen dieser Defektelektrode oder mehrerer Defektelektroden zu erhalten. Mittels einer auf diesen Betriebszustand angepassten Datenauswertung werden Impedanzverteilungen bzw. relative Impedanzverteilungen bestimmt, die sich „nicht wesentlich“ von den Ergebnissen unterscheiden, die unter voller Funktionalität erhalten worden wären. „Nicht Wesentlich“ bedeutet zum Beispiel, dass sich die bildpunktweise Differenz der (f)EIT - Bildwerte zwischen voller und eingeschränkter Funktionalität nicht mehr als um einen vorgegeben Wert oder bildpunktweise vorgegebenen Werten unterscheiden, so dass eine medizinische Interpretation noch möglich ist. Das EIT- System ist dabei in der Lage, die Defektelektrode(n) selbständig zu identifizieren, eine Botschaft an den Anwender zu geben, den Daten—Akquisitionsmodus (DAQ—Modus) und die Rekonstruktion anzupassen, falls der Fehler nicht behoben werden kann.
• Die Vorrichtung zur Elektroimpedanztomographie ist derart ausgeführt, dass beim Ausfall von einer Elektrode oder mehreren Elektroden zur Stromeinspeisung und gegebenenfalls der Spannungsmessung das EIT-System einen definierten Zustand annimmt, und die Funktionsfähigkeit der einzelnen Elektroden kontinuierlich überwacht wird, vorzugsweise durch eine Elektroden-Hautkontakt-Übergangsimpedanzmessung. Eine Elektrode gilt als funktionsunfähig, wenn zum Beispiel die Elektroden- Hautkontakt - Übergangsimpedanzen oberhalb einer gewissen Schwelle Zout und erneut als funktionsfähig, wenn sie unterhalb einer gewissen Schwelle Z_in liegen mit Z_in ≤ Z_out (Hysterese-Schalter). Der Index „in“ steht für innerhalb eines zulässigen Impedanzbereiches und „out“ außerhalb des zulässigen Impedanzbereiches.
• Bei festgestellter Funktionsunfähigkeit einer oder mehrere Elektroden ist die Hardware des EIT - Systems so ausgelegt, dass die Datenerfassung von der Ansteuerung dahingehend geändert wird, dass die Stromeinspeisung und gegebenenfalls die Spannungsmessung mindestens die Defektelektrode überspringt, so dass die Defektelektrode nicht mehr an der Stromeinspeisung und gegebenenfalls der Spannungsmessung beteiligt ist, aber durch die Übersprung- Stromeinspeisung und gegebenenfalls Spannungsmessung erneut elektrische Informationen aus dem sensitiven Gebiet der Defektelektrode(n) vorliegen.
• Bei festgestellter Funktionsunfähigkeit einer oder mehrere Elektroden ist die Software des EIT - Systems so ausgelegt, dass die Rekonstruktionsvorschrift der veränderten Datenerfassung angepasst wird, so dass die damit rekonstruierten Impedanzen oder Impedanzänderungen oder relativen Impedanzänderungen sich bis auf geringe auflösungsbedingte Unterschiede zur Standard-Rekonstruktion nicht unterscheiden und die wesentliche Information des EIT - Bildes erhalten bleibt.
• Bei Feststellung erneuter Funktionsfähigkeit einer oder mehrerer Defektelektroden ist die Hardware des EIT - Systems so ausgelegt, dass die betroffene Elektrode(n) wieder durch Ansteuerung in die normale Datenerfassung durch Stromeinspeisung und Spannungsmessung gemäß dem verwendeten Standard - DAQ - Modus integriert wird. Bei Feststellung erneuter Funktionsfähigkeit einer oder mehrerer Defektelektroden ist die Software des EIT - Systems so ausgelegt, dass die dem Standard - DAQ - Modus mit wieder integrierter/n Elektrode/n entsprechende Rekonstruktionsvorschrift für Bestimmung der Impedanzen bzw. der Impedanzänderungen bzw. der relativen Impedanzänderungen verwendet wird.
• Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass mit einem derartigen EIT-System verwertbare EIT- Messungen selbst im Defektelektrodenfall durchgeführt werden können mit minimalem Informationsverlust. Ein EIT-System oder eine EIT-Vorrichtung ohne ein solches Verfahren kann entweder gar nicht messen, oder falls doch, geht mit dem Verlust der Messungen ein gebietsabhängiger Sensitivitätsverlust einher, so dass die Rekonstruktion im Bild je nach zugrundeliegendem Basis - DAQ - Modus einen trübes bis blindes Gebiet enthält. Für den benachbarten DAQ - Modus ist wegen der großen Sensitivität und maximalen Datenraum die Störung am größten, bei DAQ -Modi mit dazwischen liegenden Elektroden, im Folgenden mit Spreizungen bezeichnet, sollten die Störungen in Abhängigkeit von der Spreizung kleiner sein, da bereits im Standard Übersprünge vorgesehen sind. Die Störungen können dafür aufgrund der typischerweise schlechteren Grundsensitivität und Auflösung mit größer werdender Spreizung weiträumiger sein. Aber auch solche DAQ - Modi profitieren je nach Spreizung vom Übersprungprinzip, da durch den Übersprung, sobald die Defektelektrode erreicht wird, anstatt den Verlust dieser Messung hinzunehmen, eine Information zurückgewonnen wird.
• Bei der erfindungsgemäßen EIT - Vorrichtung wird durch die Übersprung - Stromeinspeisung/Spannungsmessung der Datenraum größtmöglich ausgenutzt und durch eine entsprechend angepasste Rekonstruktion der Informationsverlust im EIT - Bild minimiert, so dass das EIT - Bild weiterhin interpretierbar bleibt.
• Inhaltlich geht das N - Elektroden - EIT - System zu einem N - D - Elektroden - EIT - System über, wobei N die Gesamtanzahl der verwendeten Elektroden und D die Anzahl der Defektelektroden sind. Dies ist ein fundamentaler Unterschied zum Weglassen der Stromeinspeisung und Spannungsmessungen an den beteiligten Defektelektroden ohne zu Überspringen, denn hier wird der Datenraum von N - D Elektroden nicht ausreichend abgedeckt, während beim Überspringen der Datenraum von N-D- Elektroden die maximale Abdeckung erfährt.
• Es ist ebenso ein fundamentaler Unterschied zu Vielzahl von möglichen DAQ - Modi und dazugehörige Rekonstruktionsvorschriften (DAQ/REC), sei es mit Stromeinspeisungsmustern mit dazwischen liegenden Elektroden und/oder Spannungsmessungen mit dazwischen liegenden Elektroden, da bei allen gemein ist, dass jede Elektrode des N - Elektrodensystems angesprochen wird. Die entsprechenden Rekonstruktionsvorschriften basieren stets auf N Elektroden, kurz Typ DAQ/REC(N), während beim erfindungsgemäßen Verfahren die Defektelektroden vollkommen ausgespart bleiben.
• In den Figuren ist ein Beispiel für ein 16-Elektroden EIT—System mit zugehöriger Datenerfassung erläutert.
• Es zeigen:
• 1: schematisch das Prinzip einer Impedanzmessung mit drei Elektroden,
• 2: eine schematische Darstellung eines Datenerfassungsmodus,
• 3: schematische Darstellung des Auswerteverfahrens mit einer Defektelektrode,
• 4a - 4c: Beispiele für Stromeinspeisungen mit einer Defektelektrode,
• 5a - 5c: Rekonstruktionen entsprechend den 4a - 4c.
• In der 1 ist das Prinzip einer drei - Punkt Elektroden - Haut - Kontakt Impedanzmessung skizziert. Über zwei Elektroden 1, 2 wird der Strom I aus einer Stromquelle 3 eingespeist. Der Strom fließt über eine linke Elektrode 1, in den Körper 4 und über eine rechte Elektrode 2 wieder heraus. Der Körper 4 besteht aus oberen Hautschichten 5 zur Kontaktierung der Elektroden 1, 2 und tieferen Haut- und Gewebeschichten 6. Von einer stromführenden Elektrode wird gegenüber einer stromlosen Referenzelektrode die Spannung gemessen. Der Hauptspannungsabfall bei der stromführenden Elektrode 1 findet beim Übergang zum Körperinneren statt. Im Körper selbst ist die Impedanz vergleichsweise niedrig. Der Potentialabfall wird gegen eine stromlose Elektrode 7 gemessen, da hier wegen I=0 kein Spannungsabfall an deren Elektroden - Hautkontakt stattfindet. Die Impedanz Z_e=U/I zwischen den Elektroden 1, 7 stellt also im Wesentlichen die Elektroden - Hautkontakt - Übergangsimpedanz der betrachteten stromführenden Elektrode 1 dar.
• Die Elektroden - Hautkontakt Übergangsimpedanzen aller Elektroden können so zumindest quasikontinuierlich gemessen werden, typischerweise eine Messung pro Teilframe. Wenn ein elektrischer Kontakt nicht möglich ist, steigt wegen I→0 die Impedanz stark an.
• In 2 ist ein Beispiel für eine Datenerfassung im benachbarten DAQ—Modus für ein 16— Elektroden EIT—System dargestellt. Teilframe 1: Stromeinspeisung mittels Stromquelle 3 zwischen Elektrodenpaar α=1. Alle Spannungen zwischen den Elektrodenpaaren µ=3... 15 werden gemessen, angedeutet am Beispiel µ=6 und dem unteren Rotationspfeil 8. Die Elektrodenpaare mit stromführenden Elektroden werden nicht gemessen, da die Elektroden - Hautkontakt - Übergangsimpedanzen entweder unbekannt oder aufgrund von Schwankungen zu ungenau sind. Man erhält für Stromeinspeisungsposition α=1 demnach dreizehn Spannungsmesswerte. Das wird wiederholt für Stromeinspeisungsposition bzw. Teilframes α=2, α=3 ..., α=16, angedeutet für den Strompfeil 9. Für jede neue Stromposition werden die dreizehn Spannungen zwischen den verbleibenden benachbarten stromlosen Elektroden gemessen. Man erhält 16*13=208 Messwerte oder 104 linear unabhängige Messwerte aufgrund der Reziprozität bei Vertauschung von Einspeisestelle und Messstelle. Die Indizierung kann dabei wie unten aufgelistet erfolgen. Die konkrete Realisierung dieses Modus hängt von der zugrunde liegenden Hardware ab. $$U_{\alpha \left(\mu \right)}={\text{U}}_{\mathrm{\alpha }}\left({\text{I}}_{\mathrm{\mu }}\right)$$

  

  $$\mathrm{\mu }\mathrm{,\alpha }=\mathrm{1,....,16}\text{ Elektroden}$$

  

  $$\mathrm{\alpha }\left(\mathrm{\mu }\right)\to m\in {\left[\mathrm{1,...,208}\right]}_{\text{Kanal}}$$

  

  $$m=1\text{ entspricht}\left(\mathrm{\mu }=\mathrm{1,}\mathrm{\alpha }=3\right)$$

  

  $$m=2\text{ entspricht}\left(\mathrm{\mu }=\mathrm{1,}\mathrm{\alpha }=4\right)$$

  

  $$m=208\text{ entspricht}\left(\mathrm{\mu }=\mathrm{16,}\mathrm{\alpha }=14\right)$$

  
• In der 3 ist das Messverfahren anhand eines Blockschaltbildes 10 schematisch dargestellt am Beispiel eines 16— Elektroden EIT-Systems mit benachbartem DAQ— Modus und Ausfall der Elektrode A entsprechend 2.
  Die sechzehn Elektroden sind an eine DAQ - Schaltung 11 mit DAQ - Ansteuerung 12 auf DAQ - Muster - Basis 13 angeschlossen.
  Die Defektelektrode wird durch Über oder Unterschreiten von Schwellwerten für die Impedanz Z_out oder die Impedanz Z_in identifiziert, wobei typischerweise Z_in kleiner ist als Z_out (Hystereseschwelle). Die Auswertung erfolgt mittels einer Impedanzüberwachungseinheit 14. Über die DAQ--Hardware werden Stromeinspeismuster und Spannungsmessungen durchgeführt. Beispielsweise bieten kaskadenartige Multiplexer-Schaltungen die Möglichkeit, die Elektroden-Paare zur Stromeinspeisung und Spannungsmessung entsprechend dem vorgegebenen DAQ— Muster zu realisieren.
  Die 208 Spannungsmesswerte und die sechzehn Messwerte der Elektroden-Hautkontakt-Übergangsimpedanzen werden ausgelesen und gelangen typischerweise zu einem A/D Wandler 15 und werden einer Vorverarbeitung unterworfen. Die Spannungsmesswerte gehen an eine Recheneinheit 16 zur Rekonstruktion und Bildverarbeitung, und werden auf der Basis einer Rekonstruktionsvorschrift, REC - Vorschrift aus einer Datenbank 18, weiterverarbeitet und über eine Anzeigeeinheit 17 ausgegeben.
• Die sechzehn Elektroden -Hautkontakt- Übergangsimpedanzen werden an die Impedanzüberwachungseinheit 14 weitergeleitet. In diesem Beispiel wird die Elektrode A=13 aufgrund zu hoher Impedanzwerte über der Schwelle Z_out als Defektelektrode identifiziert. Das System nimmt einen definierten sicheren Zustand an.
  Die Information wird weitergeleitet and eine Datenbank in die verschiedene DAQ—Muster für den Standardfall ohne Defektelektrode als auch für (DAQ-00) als auch für die sechzehn verschieden Defektelektroden DAQ-01 ... DAQ-16 und. Unter Umständen noch weitere Muster für möglicherweise mehrere Defektelektroden gespeichert sind. Es wird das Übersprungsmuster DAQ-13 für Defektelektrode A in die DAQ—Ansteuerung geladen. Die DAQ—Einheit steuert die Elektroden nun so an, dass Elektrode A von Stromeinspeisung und Spannung in definierter Weise übersprungen, angedeutet durch den offenen Schalter mit der gestrichelten Linie 19 in 3. Die Übersprungsmuster können je nach Hardware-Möglichkeiten variieren. Die DAQ beginnt nun mit der Datenaufnahme entsprechend dem neuen DAQ—Muster für Defektelektrode A. Die Daten werden ausgelesen, A/D gewandelt, und gehen an die Recheneinheit 16 und die Impedanzüberwachungseinheit 14.
  Die Information der Defektelektrode A von der Impedanzüberwachungseinheit 14 wird ebenfalls an die Datenbank 18 für die Rekonstruktionsvorschriften entsprechend den zugehörigen DAQ-Modi geleitet, welche vorab berechnet wurden. Sie enthält die Standardrekonstruktionsvorschrift ohne Defektelektrode (REC-00), die für die 16 verschiedenen Möglichkeiten für eine Defektelektrode (Rec-01 ... REC-16) und eventuell noch weitere Vorschriften für größere Defektelektroden Zahlen. Natürlich können die verschiedenen Rekonstruktionsvorschriften auch vollständig oder teilweise an Ort und Stelle berechnet werden, je nachdem wie Speicherplatz und Rechenkraft verteilt sind. Ebenso kann die Anfrage und Datenstruktur für DAQ - Modi und Rekonstruktionsmodi anders sein, wichtig ist, dass stets beides geändert werden muss: DAQ und Rekonstruktionsvorschrift.
  Die Rekonstruktionsvorschrift REC-13 für den Übersprung über Defektelektrode A wird geladen und an die Rekonstruktions- und Bildverarbeitungseinheit geschickt. Die im neuen DAQ - Modus, DAQ-13, gemessen Spannungen können nun mit minimalen Informationsverlust rekonstruiert, ausgewertet, dargestellt und gegebenenfalls abgespeichert werden.
• Falls die Eingangsimpedanz der Elektrode A wieder unter einem Schwellwert Z_in fällt oder andere Elektroden ausfallen, wird dies von der Elektrodenimpedanz - Überwachungseinheit bemerkt und analog in der Weise reagiert, dass stets bestmögliche Bildqualität erzeugt werden kann.
• In den 4a bis 4b sind verschiedene DAQ - Muster für Stromeinspeisungen veranschaulicht, im Bereich der Defektelektrode A.
• 4a zeigt die Bögen 20 für ungestörte Stromeinspeisungen und Spannungsmessungen, wo alle sechzehn Elektroden Kontakt zur Hautoberfläche haben.
• In dem in der 4b veranschaulichten Fall hat die Defektelektrode A keinen Kontakt und sie wird bei der Datenerfassung einfach weggelassen. Die Bögen 21 veranschaulichen dabei die ausgelassenen Stromeinspeisungen und Spannungsmessungen.
• Das einfache Weglassen ohne Überspringen führt zu sehr unbefriedigenden Resultaten. Es würden beispielsweise bei nur einer Defektelektrode 52/208 Messung, also ¼ aller Daten verworfen, das sind zwei ganze Teilframes und aus jedem anderen Teilframe zwei Messungen! Das führt dazu, dass keine Informationen aus dem Gebiet nahe der Defektelektrode A vorliegen, was in 4b als „blinder Fleck“ 22 veranschaulicht ist. Das führt zu einer starken Störung im EIT-Bild in diesem Bereich.
• Beim Übersprung über die Defektelektrode A, wie in der 4c veranschaulicht, kann ein Großteil der Information aus dem betroffenen Gebiet, wenn auch mit etwas schlechterer Auflösung, wiedergewonnen werden, was zu brauchbaren EIT-Bildern führt. Beim direkten Überspringen erhält man mit benachbart liegenden Elektroden B, C mit 15 Elektroden 15*12=180 Messungen, bei zwei Defektelektroden einem benachbarten Modus mit 14*11=154 Messungen. Es ist bezogen auf die Defektelektrode A mindestens ein Übersprung 23 erforderlich. Es stehen nicht nur mehr Daten als beim Weglassen zur Verfügung, sondern vor allem Daten die sensitiv auf Impedanzänderung im betroffenen Gebiet sind, was einen deutlichen Informationsgewinn bedeutet.
  Durch zusätzliche Übersprünge 24, 25 über die Defektelektrode A hinweg, kann die Rekonstruktion weiter verbessert werden. Der Übersprung 24 beginnt bei der der Elektrode B vorgelagerten Elektrode D und geht bis zur Elektrode C. Der Übersprung 25 beginnt bei der Elektrode C vorgelagerten Elektrode E und geht bis zur Elektrode B. Die Art und Weise des konkreten Überspringens hängt dabei von der konkreten Hardwarelösung ab, z.B. der konkreten Ausführung einer Multiplexer - Kaskadierung.
• In den 5a bis 5c werden die Auswirkungen der Defektelektrode A im EIT—Bild der Lungenventilation eines Probanden veranschaulicht. Die Daten wurden aufgenommen mit einem 16-Elektroden EIT-System im benachbartem DAQ—Modus. 5a entspricht 4a mit vollständigem Datensatz aller 16 Elektroden. In der 5b ist der Effekt des blinden Fleckes 22 beim unzulässigen Weglassen der betroffenen Messungen um die Defektelektrode A gezeigt, entsprechend 4b. 5c veranschaulicht die Rückgewinnung der Information durch Übersprungsmessung mit einem geringfügigen Auflösungsverlust. Aus den 5a bis 5c ergibt sich, dass die Funktionalität und Interpretierbarkeit der EIT mit dem erfindungsgemäß angegebenen Übersprungsverfahren voll erhalten bleibt.
• Bezugszeichenliste

1

linke Elektrode

2

rechte Elektrode

3

Stromquelle

4

Körper

5

obere Hautschicht

6

tiefere Gewebeschicht

7

stromlose Elektrode

8

unterer Rotationspfeil

9

Strompfeil

10

Blockschaltbild

11

DAQ - Schaltung

12

DAQ - Ansteuerung

13

DAQ - Muster - Basis

14

Impedanzüberwachungseinheit

15

A/D Wandler

16

Recheneinheit

17

Anzeigeeinheit

18

Datenbank

19

gestrichelte Linie

20

Bogen für ungestörte Messung

21

Bogen für ausgelassene Messung

22

blinder Fleck

23, 24, 25

Übersprung

A

Defektelektrode

B, C

benachbarte Elektrode zur Defektelektrode

D, E

vorgelagerte Elektrode zur benachbarten Elektrode

Claims (2)

1. Verfahren zur Datenerfassung mittels einer Vorrichtung zur Elektroimpedanztomographie, bei welcher Elektroden in Abständen am Körperumfang eines Probanden leitend befestigt sind, um durch zwei benachbarte Elektroden Strom einzuspeisen und die resultierenden Spannungen zwischen den verbleibenden Elektroden zu messen, wobei mittels eines Rekonstruktionsalgorithmus ein Abbild des elektrischen Widerstandes über die von den Elektroden umfasste Querschnittsfläche erzeugt wird, mit den Schritten, a) mittels einer Impedanzmessung aufgrund zu hoher Impedanzwerte eine Defektelektrode (A) zu identifizieren, welche keinen Körperkontakt besitzt, b) Stromeinspeisungen über benachbart zur Defektelektrode (A) liegende Elektroden (B, C) vorzunehmen, und c) resultierende Spannungen im Bereich der Defektelektrode (A) über die benachbart zur Defektelektrode (A) liegenden Elektroden (B, C) zu messen, wobei die Defektelektrode (A) zwischen den benachbarten Elektroden (B, C) liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Schritten b) und c) zusätzlich zu den benachbart zur Defektelektrode (A) liegenden Elektroden (B, C) die erste benachbarte Elektrode (B) mit der, der zweiten benachbarten Elektrode (C) nachgelagerte Elektrode (E) und/oder die zweite benachbarte Elektrode (C) mit der, der ersten benachbarten Elektrode (B) vorgelagerte Elektrode (D) verwendet wird.

Images