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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung für die elektrische Impedanzanalyse zur Ermittlung von Körperzusammensetzungsparametern von Probanden mit einer Steuer- und Auswerteeinheit mit zugehörigen Mess- und Auswerteschaltungen und wenigstens zwei mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbundenen Leitungen mit jeweils einer Elektrode, die jeweils zum Anschluss an eine Messposition am Körper aus einem vorgegebenen Satz von zur elektrischen Impedanzanalyse geeigneten Messpositionen am Körper vorgesehen sind, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit zum Einprägen von Wechselstrom und zur Messung einer resultierenden Spannung zwischen Elektroden eingerichtet ist.
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Die Leitfähigkeit des menschlichen Körpers hängt empfindlich vom Wasseranteil ab. Da die fettfreien Anteile des Körpers wie Muskeln und Körperflüssigkeiten einen Großteil des körpereigenen Wassers beinhalten, während Fettgewebe aufgrund hydrophober Eigenschaften einen sehr geringen Wasseranteil enthält, kann durch die Bestimmung der Leitfähigkeit des Körpers oder eines Körpersegments (oder umgekehrt des Widerstands oder der Impedanz) ein Rückschluss auf den relativen Anteil an Fett gezogen werden, wobei weitere körperbezogene Daten wie Körperlänge und Körpergewicht der untersuchten Person bei der Bestimmung berücksichtigt werden.
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Als zu bestimmende Körperzusammensetzungsparameter werden insbesondere für den Fettanteil repräsentative Werte des Körpers aus den Impedanzmessungen abgeleitet, worunter hier nicht nur der Fettanteil des Körpers selbst verstanden wird, sondern auch dazu proportionale oder komplementäre Körperkenngrößen, z.B. die fettfreie Masse (FFM) des Körpers (die bei Kenntnis des Körpergewichts komplementär zur Fettmasse ist), die Fettmasse (FM), die Gesamtkörperwassermasse (TBW), extrazelluläre Wassermasse (ECW) oder die Weichteilmagermasse (Lean-Soft-Tissue, LST).
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Eine beispielhafte Aufnahmevorrichtung für die elektrische Impedanzanalyse zur Ermittlung des Fettanteils des menschlichen Körpers ist in
WO 97/01303 A1 beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung weist acht Elektroden auf, die mit acht Leitungen mit einer Steuer- und Auswerteeinheit verbunden sind. Darunter befinden sich vier Fußelektroden, die auf einer Plattform angeordnet sind, auf die sich die zu untersuchende Person stellen muss. Ferner sind vier Handelektroden an zwei Handgriffen vorgesehen, die die zu untersuchende Person mit den Händen umgreifen muss. Dann wird ein Wechselstrom über jeweils zwei an unterschiedlichen Gliedmaßen befindliche Elektroden eingeprägt und an zwei, ebenfalls an unterschiedlichen Gliedmaßen anliegenden Elektroden die Spannung gemessen. Durch Übergang zu anderen Paaren von stromeinprägenden Elektroden und spannungserfassenden Elektroden können sukzessive verschiedene Messprogramme durchgeführt und verschiedene Körpersegmente untersucht werden. Ferner kann bei Stromeinspeisung in eine Hand und einen Fuß und Spannungsmessung an derselben Hand und an demselben Fuß eine ganze Körperseite gemessen werden. Es gibt auch Vorrichtungen, bei denen gleichzeitig über ein Elektrodenpaar Strom eingeprägt und Spannung gemessen wird; hier muss dann der außerhalb des Körpers der zu untersuchenden Person liegende Teil des Stromkreises mit seinem Widerstand berücksichtigt und dessen Beitrag zu der Messung des Widerstands bzw. der Impedanz korrigiert werden. Grundsätzlich kann also mit Vorrichtungen mit wenigstens zwei Leitungen mit jeweils einer Elektrode eine elektrische Impedanzanalyse des menschlichen Körpers vorgenommen werden.
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Der technische Hintergrund und die Variationsmöglichkeiten von Bioimpedanzmessungen und deren Ausnutzung zur Ermittlung von Körperzusammensetzungsparametern sind beispielsweise in dem Artikel „Bioelectrical impedanz analysis – part I: review of principles and methods“ von Ursula G. Kyle et al., Clinical Nutrition (2004) 23, 1226–1243, beschrieben. So liegen den Verfahrensweisen und Vorrichtungen verschiedene Funktionsprinzipien zugrunde. So gibt es einfache Vorrichtungen mit nur zwei oder vier Elektroden, die zum Beispiel an einer Hand und an einem Fuß an einer Körperseite angeschlossen werden, wobei dann integral die Impedanz einer Körperhälfte erfasst wird. Bei anderen Vorrichtungen, wie der einleitend beschriebenen, können auch die Impedanzwerte einzelner Körpersegmente erfasst werden. Ferner gibt es Vorrichtungen die mit einer einzigen Frequenz für den Wechselstrom arbeiten, zum Beispiel mit 50 kHz. Daneben gibt es sogenannte Multifrequenz-Bioimpedanzanalyseverfahren, die mit einer Reihe von Messfrequenzen arbeiten, zum Beispiel mit den Messfrequenzen 0,1, 5, 50, 100, 200 bis 500 kHz. Diese Analyseverfahren sind eher sensitiv, um zwischen extrazellulärem Wasser und intrazellulärem Wasser zu unterscheiden. In dem zuvor genannten Artikel sind eine Reihe von Regressionsgleichungen beschrieben, die einen Körperzusammensetzungswert als Summe von einzugebenden Personenkenngrößen (Alter, Geschlecht etc.) und Impedanzwerten darstellen, wobei jeder Term der Summen mit einem empirischen Koeffizienten versehen ist. Diese Koeffizienten werden in Studien ermittelt, in denen für eine repräsentative Gruppe von Probanden die Werte des Körperzusammensetzungsparameters mit unabhängigen Verfahren bestimmt werden und daneben Impedanzmessungen durchgeführt werden. Die Koeffizienten werden so berechnet, dass sich die beste Korrelation zwischen den unabhängig bestimmten Körperzusammensetzungsparametern und den durch die Regressionsgleichung unter Eingang der Impedanzwerte berechneten Werten für den Körperzusammensetzungsparameter ergibt.
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Weitere Informationen zu Vorrichtungen zur Bioimpedanzmessung und zu Bioimpedanzanalyseverfahren sind in dem Artikel „Wholebody impedance – what does it measure?“ von Kenneth R. Foster et al., Am. j. clin. nutr. 1996, 64 (suppl): 388S–396S, dargestellt.
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Neben der oben beschriebenen Aufnahmevorrichtung mit einer Standplattform und Handgriffen, mit der Personen im Stehen untersucht werden können, gibt es Vorrichtungen, die für liegende oder sitzende Personen besser geeignet sind. Eine Vorrichtung zur Bioimpedanzmessung für liegende Probanden ist zum Beispiel in
US 2013/0102873 A1 beschrieben, auf der der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert. Die Vorrichtung hat eine Zentraleinheit, die separat von einem Bett aufgestellt ist, auf das sich der Proband legt. Von der Zentraleinheit gehen Leitungen aus, die Elektroden an ihren Enden tragen, die zum Anschluss an Messpositionen an der linken und rechten Hand sowie am linken und rechten Fuß des Probanden vorgesehen sind. Die Leitungen haben eine ausreichende Länge, so dass sie von der Zentraleinheit ausgehend über den Probanden gelegt und zu den vorgesehenen Messpositionen an Händen und Füßen des Probanden verlegt werden können. Bei derartigen Vorrichtungen muss entweder von vornherein festgelegt sein, welche Leitung welcher Messposition zugeordnet ist oder es muss nach Anbringen der Elektroden eingegeben werden, welche Elektrode an welcher Messposition angeschlossen ist. Das bedeutet zum einen Aufwand für das Bedienungspersonal und kann zum anderen bei Eingabefehlern zu falschen Ergebnissen führen, so dass die Messung nach korrigierter Eingabe wiederholt werden muss.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufnahmevorrichtung für die elektrische Impedanzanalyse bereitzustellen, die einfach an einen Probanden anzuschließen und einfach zu bedienen ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Aufnahmevorrichtung für elektrische Impedanzanalyse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Erfindungsgemäß ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet, jeweils zwischen zwei Elektroden ein zeitabhängiges, durch die Herzaktivität des Probanden erzeugtes elektrisches Signal zu erfassen und durch Vergleich des erfassten Signals der Herzaktivität mit für die Messpositionen aus dem vorgegebenen Satz von Messpositionen zu erwartenden elektrischen Signalen der Herzaktivität den Elektroden die Messpositionen aus dem vorgegebenen Satz von Messpositionen zuzuweisen, bei denen die erfassten zeitabhängigen elektrischen Signale am besten zu den für diese Messpositionen zu erwartenden elektrischen Signalen der Herzaktivität passen. Auf diese Weise kann die Steuer- und Auswerteeinheit automatisch feststellen, welche Elektrode an welcher Messposition aus dem vorgegebenen Satz von Messpositionen angebracht ist. Wenn jeder Elektrode ihre Messposition zugeordnet ist, können mit dieser Information verschiedene Messprogramme durchgeführt werden, wie weiter unten noch erläutert wird.
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Der vorgegebene Satz von Messpositionen kann z.B. folgende Messpositionen umfassen: rechte Hand (RA: Right Arm), rechter Fuß (RL: Right Leg), linke Hand (LA: Left Arm) und linker Fuß (LL: Left Leg). Wenn an vier Messpositionen Elektroden angeschlossen sind, werden die erfassten Signale aller Elektrodenpaare mit den erwarteten Herzaktivitätssignalen für alle möglichen Paarungen von Messpositionen (RA-RL, RA-LA, RA-LL, RL-RA, RL-LA, ...) verglichen und die Elektroden den Messpositionen so zugewiesen, dass sich die beste Übereinstimmung zwischen erwarteten und erfassten Herzaktivitätssignalen ergibt.
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Die Erfindung beruht darauf, dass neben Wechselstrom- und Wechselspannungssignalen für die Impedanzmessung noch ein niederfrequentes Spannungssignal nach dem Grundprinzip des EKG zwischen je zwei Elektroden erfasst wird. Da die R-Zacke im Herzpotential bei der „normalen“ EKG-Potentialableitung eine positive Spannung hat, kann die tatsächliche Orientierung des Patienten und die Anordnung der Messelektroden an den vorgesehen Messpositionen, z.B. an Händen und Füßen, erkannt werden, indem einfach die Polarität der R-Zacke analysiert wird. Ist beispielsweise die Aufnahmevorrichtung so zum Probanden angeordnet, dass eine positive R-Zacke bedeutet, dass der Kopf des Patienten links liegt und somit die nach links verlegten Elektroden zu den Händen führen, so würde eine tatsächlich festgestellte negative R-Zacke bedeuten, dass der Kopf tatsächlich rechts liegt und die nach rechts führenden Leitungen zu den Messpositionen an den Händen führen. Ist die Orientierung des Patienten bzw. die Zuordnung der Elektroden zu den Messpositionen am Körper des Patienten bekannt, so kann die Steuer- und Auswerteeinheit entsprechend gesteuert die Daten verarbeiten, so dass die für die gefundenen Messpositonen der Elektroden richtigen Formeln zur Berechnung der Körperzusammensetzungsparameter verwendet werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung muss nicht mehr darauf geachtet werden, welche Elektrode an welche Messposition angeschlossen ist, bzw. es ist keine Eingabe durch das Bedienungspersonal über die Elektrodenzuordnung zu den Messpositionen notwendig, da diese automatisch erfolgt.
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Nachteilig am oben beschriebenen Stand der Technik gemäß
US 2013/0102873 A1 ist auch, dass die Leitungen von der abseits stehenden Zentraleinheit zunächst frei bis zum Bett geführt und dann über den Probanden zu den jeweiligen Messpositionen verlegt werden müssen. Durch die auf ihm liegend verlaufenden Leitungen kann der Proband die unangenehme Wahrnehmung haben, verkabelt zu sein. Ferner ist das Verstauen der Leitungen nach einem Messeinsatz für das Personal zeitaufwendig, da die relativ langen Leitungen zum Beispiel aufgewickelt werden müssen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist daher ein flächig ausgedehnter, wenigstens abschnittsweise flexibler Auflagekörper zur Auflage auf oder Anlage an dem Körper des Probanden vorhanden, der zum Beispiel quer über den Bauch oder die Beine des Probanden gelegt werden kann. Von dem Auflagekörper gehen die Leitungen zu den Messpositionen aus. Die Leitungen führen in das Innere des Auflagekörpers hinein, wo auch die Steuer- und Auswerteeinheit ganz oder in Teilen untergebracht sein kann. Der Auflagekörper kann zum Beispiel in Form einer flexiblen Matte vorliegen, die eine längliche Rechteckform hat und die mit ihrer Längsrichtung quer über den Probanden zu legen ist. Es können zum Beispiel vier Leitungen vorgesehen sein, die jeweils nahe einer Ecke des rechteckigen Aufnahmekörpers aus diesem herausgeführt sind. Nach Auflegen des Auflagekörpers auf den Probanden sind dann Leitungen mit relativ geringer Länge ausreichend, um diese zu den vorgesehenen Messpositionen zu führen, z.B. zu den Händen und Füßen des Probanden. Nach Durchführung einer Messung kann die Matte aufgerollt und damit in einer platzsparenden Konfiguration verstaut werden.
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Der Auflagekörper weist z.B. eine flexible Matte aus isolierendem Material auf, aus der z.B. vier Kabel herausgeführt sind, in denen jeweils zwei Leitungen verlaufen, die jeweils eine Elektrode an ihrem Ende tragen und die zum Anschluss an die beiden Hände und die beiden Füße der zu untersuchenden Person vorgesehen sind. Grundsätzlich sind aber auch Vorrichtungen möglich, die nur zwei solche Kabel aufweisen, die zum Anschluss an den Gliedmaßen einer Körperseite vorgesehen sind. Weiter ist es auch grundsätzlich möglich, dass nur zwei Leitungen mit jeweils einer Elektrode vorgesehen sind, die zum Anschluss an zwei Extremitäten vorgesehen, wobei Stromeinprägung und Spannungsmessung über dieselben Elektroden erfolgen.
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In der Matte kann ferner die Steuer- und Auswerteeinheit mit zugehörigen Mess- und Auswerteschaltungen integriert sein. Grundsätzlich können aber auch lediglich die Leitungen und Schaltungen zur selektiven Stromeinspeisung und Spannungsmessschaltungen in der Matte untergebracht sein, während Steuer- und Auswertefunktionen separat davon in einer entfernt angeordneten Datenverarbeitungseinheit implementiert sind, die mit der Aufnahmevorrichtung drahtlos oder drahtgebunden kommunizieren kann. Ferner kann an einem Ende der bahnförmigen Matte eine Bedieneinheit mit Knöpfen vorgesehen sein, mit denen die Vorrichtung bedient werden kann.
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Durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 wird in einer solchen Ausführungsform erreicht, dass die Matte in der einen oder in der anderen Richtung über den Probanden gelegt werden kann, d.h. es ist nicht wichtig, ob z.B. die Hände links und die Füße entsprechend gegenüberliegend rechts davon liegen oder umgekehrt. Um die lage automatisch zu erfassen ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet, zeitabhängige, durch die Herzaktivität des Probanden erzeugte elektrische Signale in den Elektrodensignalen zu erfassen und durch Vergleich der jeweils erfassten Signale der Herzaktivität mit für die Messpositionen aus dem vorgegebenen Satz von Messpositionen zu erwartenden elektrischen Signalen der Herzaktivität zu vergleichen. Den Elektroden werden dann die Messpositionen aus dem vorgegebenen Satz von Messpositionen zugewiesen, bei denen die erfassten zeitabhängigen elektrischen Signale am besten zu den für diese Messposition zu erwartenden elektrischen Signale der Herzaktivität passen. Zum Beispiel kann der Satz von Messpositionen vier Messpositionen umfassen, nämlich rechte und linke Hand sowie rechter und linker Fuß des Probanden.
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Mit der Aufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es unerheblich, auf welcher Seite des Auflagekörpers die Hände und auf welcher die Füße liegen, d.h. der Auflagekörper kann in der einen Richtung oder um 180° gedreht über den Probanden gelegt werden.
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Dies kann zum Beispiel dann von Bedeutung sein, wenn in Betten liegende Personen untersucht werden sollen. Wenn Betten an Wänden von Räumen stehen und eine die Messung durchführende Person an die freie Seite eines an einer Wand stehenden Bettes tritt, so kann dabei der Kopf der zu untersuchenden Person entweder auf der rechten oder auf der linken Seite der aufgelegten Matte liegen. Da die Orientierung der Matte aber dadurch festgelegt sein kann, dass die an einem Ende der bahnförmigen Matte angeordnete Bedieneinheit an der frei zugänglichen Seite des Bettes liegen muss, ist das System so flexibel, dass in dieser Orientierung dann eine Leitung an einem Fuß und eine an einer Hand der zu untersuchenden Person angeschlossen wird, wobei bei beiden möglichen Lagen der Gliedmaßen relativ zu der Matte (Beine auf der linken oder rechten Seite bzw. Arme auf der rechten oder linken Seite) eine richtige Messung durchgeführt wird. Mit der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung ist es nicht notwendig, darauf zu achten, auf welcher Seite des Auflagekörpers die Hände und auf welcher Seite die Füße des Probanden liegen. Ferner ist es nicht notwendig, dass das Bedienpersonal eine Eingabe vornimmt, die die Orientierung des Probanden (Kopf auf der linken oder rechten Seite des Auflagekörpers) festlegt, da die Steuer- und Auswerteeinheit die angeschlossenen Elektroden automatisch den Messpositionen aus dem vorgegebenen Satz von Messpositionen zuordnet. Daher ist die Bedienung der Aufnahmevorrichtung weiter vereinfacht und die Gefahr von Fehlbedienungen durch fehlerhafte Eingaben und Zuordnung der Messpositionen der Elektroden reduziert.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die elektrische Impedanzanalyse des Probanden mit Messprogrammen durchzuführen, die mit den für die Elektroden gefundenen Messpositionen durchführbar sind. D.h. wenn zum Beispiel eine Messposition an der linken Hand und eine am linken Fuß des Probanden gefunden wird, so ist mit einer solchen Elektrodenkonfiguration die Impedanz einer Körperseite des Probanden messbar. Wenn Elektroden in Messpositionen an beiden Händen und beiden Füßen gefunden werden so können darüber hinaus viele Messprogramme durchgeführt werden, die die Impedanz einzelner Körpersegmente erfassen, was weiter unten noch genauer beschrieben wird.
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Vorzugsweise ist die Steuer- und Auswerteeinheit weiter dazu eingerichtet, solche Messprogramme für die elektrische Impedanzanalyse des Probanden, die mit den für die Elektroden gefundenen Messpositionen durchführbar sind, dem Bediener zur Auswahl anzubieten und ausgewählte Messprogramme durchzuführen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Doppelleitungen mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden, die jeweils eine Leitung mit einer Elektrode zum Einprägen eines Wechselstroms und eine Leitung mit einer Elektrode zur Messung von Spannung aufweisen, wobei der vorgegebene Satz von Messpositionen eine Messposition an einem Arm, insbesondere an einer Hand, und eine Messposition an einem Bein, insbesondere am Fuß, auf einer Körperseite des Probanden umfasst und in der Steuer- und Auswerteeinheit Informationen über die an diesen Messpositionen zur erwartenden elektrischen Signale der Herzaktivität gespeichert sind.
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Noch weiter bevorzugt sind vier Doppelleitungen mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden, die jeweils eine Leitung mit einer Elektrode zum Einprägen eines Wechselstroms und eine Leitung mit einer Elektrode zur Messung von Spannung aufweisen, wobei der Satz von vorgegebenen Messpositionen vier Messpositionen an den vier Extremitäten des Probanden umfassen und in der Steuer- und Auswerteeinheit Informationen über die an diesen Messpositionen zu erwartenden elektrischen Signale der Herzaktivität gespeichert sind. Insbesondere kann der Satz von vorgegebenen Messpositionen Messpositionen an beiden Händen und an beiden Füßen des Probanden umfassen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuer- und Auswerteeinheit weiter dazu eingerichtet, eine Warnung auszugeben, wenn die durch Elektroden aufgenommenen elektrischen Signale der Herzaktivität um ein vorgegebenes Maß von den für die Messposition der Elektroden an den Händen und Füßen des Probanden zu erwartenden elektrischen Signalen der Herzaktivität abweichen, um auf einen Anbringungsfehler der Elektroden hinzuweisen.
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Vorzugsweise ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet zu prüfen, ob eine Elektrode einer Messposition an einer Hand und eine Elektrode einer Messposition am Fuß des Probanden an derselben Körperseite zugeordnet ist, und wenn dies der Fall ist, ein Messprogramm auszuführen, bei dem Wechselstrom über die Elektroden an Hand und Fuß eingeprägt und die resultierende Spannung an derselben Hand und demselben Fuß gemessen und daraus die Impedanz der Körperseite, an der die Elektroden an Hand und Fuß liegen, bestimmt wird.
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Vorzugsweise ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet zu prüfen, ob drei Elektroden Messpositionen an der linken und der rechten Hand und an einem Fuß zugeordnet sind, und wenn dies der Fall ist, Strom über die Elektroden an einer Hand und an einem Fuß auf derselben Körperseite einzuprägen und die resultierende Spannung zwischen den Elektroden an den Händen zu bestimmen um daraus die Impedanz des stromdurchflossenen Armes abzuleiten. Vorzugsweise ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet zu prüfen, ob drei Messpositionen an beiden Füßen und einer Hand jeweils Elektroden zugeordnet sind, und wenn dies der Fall ist, ein Messprogramm durchzuführen, bei dem Wechselstrom über eine Hand und einen Fuß auf derselben Körperseite eingeprägt und die resultierende Bespannung zwischen den Elektroden an den Füßen bestimmt wird, um daraus die Impedanz des stromdurchflossenen Beines abzuleiten.
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Vorzugsweise ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet zu prüfen, ob vier Elektroden in Messpositionen an beiden Händen und beiden Füßen des Probanden zugeordnet sind, und wenn dies der Fall ist, ein Messprogramm durchzuführen, bei dem ein Wechselstrom über die Elektroden an einer Hand und einem Fuß auf derselben Körperseite eingeprägt wird und die resultierende Spannung zwischen den Elektroden an der Hand und am Fuß der gegenüberliegenden Körperseite bestimmt wird, um daraus die Impedanz des Torsos des Probanden abzuleiten.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine schematische Darstellung auf einen liegenden Probanden mit einer Aufnahmevorrichtung für die elektrische Impedanzanalyse zeigt,
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2 eine entsprechende Ansicht wie 1 zeigt, wobei der Proband in Bezug auf die Aufnahmevorrichtung umgekehrt orientiert liegt,
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3 eine schematische Darstellung zu Herzaktivitätssignalen bei Ableitung am rechten Arm, am linken Arm und am linken Bein zeigt,
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4 schematisch ein elektrisches Herzaktivitätssignal bei einer ersten Lage des Probanden in Bezug auf die Aufnahmevorrichtung zeigt und
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5 ein elektrisches Herzaktivitätssignal des Probanden bei umgekehrter Lage relativ zu der Aufnahmevorrichtung und entsprechend umgekehrt angeschlossenen Elektroden zeigt.
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1 zeigt schematisch einen liegenden Probanden, über den quer im Bereich der Knie eine Aufnahmevorrichtung gelegt ist, die zum Beispiel in Form einer flexiblen Matte ausgeführt sein kann, an deren beiden Enden A und B elektrische Schaltungen in entsprechenden Gehäusen vorgesehen sein können, wobei an dem mit B bezeichneten Ende auch Bedienungsknöpfe vorgesehen sind. An beiden Enden treten jeweils zwei Kabel aus, nämlich die Kabel 1 und 2 am Ende A und die Kabel 3 und 4 am Ende B. Jedes Kabel kann zwei Leitungen enthalten, von denen jede mit einer Elektrode am Ende versehen ist, wobei eine Elektrode dann zum Stromeinprägen und die andere zum Spannungsmessen verwendet wird.
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Wie in 1 dargestellt werden die Elektroden an den Messpositionen rechte Hand (RA: Right Arm), rechter Fuß (RL: Right Leg), linke Hand (LA: Left Arm) und linker Fuß (LL: Left Leg) angeschlossen.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, dass der Proband andersherum in Bezug auf die Aufnahmevorrichtung liegt, wie in 2 dargestellt. Falls in einem solchen Fall die Aufnahmevorrichtung nicht umgekehrt auf den Probanden aufgelegt werden kann, zum Beispiel weil sich auf der anderen Seite des Bettes eine Wand befindet, so werden nun die Elektroden aus dem Kabel 1 an die Position LA, die Elektroden aus dem Kabel 2 an die Position LL, die Elektroden aus dem Kabel 3 an die Messposition RA und die Elektroden aus dem Kabel 4 an die Messposition RL angeschlossen.
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Damit nun Messprogramme richtig durchgeführt und die Ergebnisse richtig ausgewertet werden können, muss grundsätzlich bekannt sein, ob der Proband in der in 1 oder der in 2 dargestellten Stellung zu der Aufnahmevorrichtung liegt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuer- und Auswerteeinheit in der Aufnahmevorrichtung dazu eingerichtet ist, die Herzaktivität repräsentierende elektrische Signale von den Elektroden abzuleiten und diese mit zu erwartenden Herzsignalen aus einem vorgegebenen Satz von Messpositionen zu vergleichen, und die Elektroden den Messpositionen zuzuordnen, so dass die erfassten Herzaktivitätssignale am besten zu den zu erwartenden elektrischen Herzaktivitätssignalen passen.
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EKG-Ableitungen nach Einthoven sind zum Beispiel:
I = LA – RA
II = LL – RA
III = LL – LA.
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3 zeigt eine schematische Darstellung zu den Signalen bei dieser Ableitung.
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Macht man nun zum Beispiel die Annahme, dass das Ende A der Aufnahmevorrichtung an der rechten Körperseite der Person angeschlossen ist, dann ergeben sich folgende Anschlüsse
Kabel 1 = RL
Kabel 2 = RA
Kabel 3 = LL
Kabel 4 = LA.
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Man kann jetzt mit jeder der drei EKG-Ableitungen nach Einthoven die Richtigkeit dieser Annahme überprüfen. Beispielsweise wird zunächst die Ableitung I = LA – RA überprüft, d.h. die Spannung zwischen Elektroden der Kabel 2 und 4. Dabei ergibt sich das in 4 dargestellte elektrische Herzaktivitätssignal mit einer positiven R-Zacke, was die Annahme bestätigt, dass das Ende A der Aufnahmevorrichtung mit der rechten Körperseite des Probanden verbunden ist.
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Zeigt sich hingegen bei der Ableitung I ein elektrisches Herzaktivitätssignal wie in 5 gezeigt, so ist daraus die Schlussfolgerung zu ziehen, dass die Annahme falsch ist und der Proband tatsächlich umgekehrt liegt, da die R-Zacke die falsche Polarität hat. Die Überprüfung der Annahme kann mit den Kabeln 1 und 3 zur Bestätigung überprüft werden.
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Entsprechende Überprüfungen der Annahme sind mit den Ableitungen II und III möglich.
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Insgesamt sind die Elektroden dann den Messpositionen LA, RA, LL und RL so zuzuordnen, dass die von ihnen aufgenommenen elektrischen Herzaktivitätssignale am besten zu den an den zugeordneten Messpositionen zu erwartenden elektrischen Herzaktivitätssignalen passen. Dabei können die für den Satz von Messpositionen LA, RA, LL und RL durchschnittlich erwarteten elektrischen Herzaktivitätssignale gespeichert vorliegen und jeweils mit aktuell aufgenommenen verglichen werden. Bei dem Vergleich kann jeweils ein numerisches Übereinstimmungsmaß bestimmt werden, zum Beispiel eine freie Konstante zugelassen werden und dann die zu erwartenden Herzaktivitätssignale mit einem Skalenfaktor versehen werden, wobei die Konstante und der Skalenfaktor jeweils durch einen Fit numerisch so angepasst werden, dass zum Beispiel das Fehlerquadrat (Summe der quadratischen Abweichungen) zwischen dem erfassten Herzaktivitätssignal und den zu erwartenden Herzaktivitätssignalen minimiert wird. Das Fehlerquadrat ist dann jeweils ein Maß dafür, wie gut das erfasste Herzaktivitätssignal zu den erwarteten Herzaktivitätssignalen passt, wobei die beste Übereinstimmung bei der kleinsten Standardabweichung vorliegt. Solche numerischen Übereinstimmungsmaße können für alle drei Ableitungen I., II. und III. durchgeführt und dann die Übereinstimmungsmaße zusammengefasst werden, um festzustellen, welche Elektrodenpositionen aus dem vorgegebenen Satz von Elektrodenpositionen die wahrscheinlichsten sind. Alternativ kann nur auf einzelne Signalmerkmale abgestellt werden, zum Beispiel die Polarität der R-Zacke und anhand dessen eine Zuweisung der Elektrodenpositionen an Messpositionen aus dem Satz von vorgegebenen Messpositionen vorgenommen werden, wobei bei mehreren Ableitungen I, II und III die für jede Elektrode am häufigsten vorgenommene Zuordnung zu dem vorgegebenen Messpositionen LA, RA, LL und RL als die wahrscheinlich richtige ausgewählt und der jeweiligen Elektrode zugeordnet wird.
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Im Prinzip kann in einer Vorabmessung festgestellt werden, wie viele und welche Elektroden Kontakt haben. Dann wird für jedes Paar von Elektroden ein Herzaktivitätssignal abgeleitet und dann mit den bei dem Satz von Messpositionen RA, LA, RL und LL zu erwartenden Herzaktivitätssignalen zwischen Paaren von Elektroden an diesen Messpositionen verglichen, wonach den Elektroden die Messpositionen aus dem Satz RA, LA, RL und LL so zugeordnet werden, dass die tatsächlich erfassten Signale am besten zu den zu erwartenden Herzaktivitätssignalen passen.
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Mit der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung ist keine Eingabe der Orientierung des Probanden relativ zu der Aufnahmevorrichtung mehr notwendig, da die Lage des Probanden aus den von den Elektroden aufgenommenen Signalen abgeleitet werden kann.
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Die Steuer- und Auswerteeinheit kann ganz oder teilweise in der in den Figuren dargestellten Aufnahmevorrichtung integriert sein, und anschließend nur die Ergebnisse an eine entfernt stehende Anzeige- und Auswerteeinheit gesendet werden. Alternativ können auch Teile der Funktionen der Steuer- und Auswerteeinheit in einer von der in den Figuren gezeigten Aufnahmevorrichtung entfernt stehenden Datenverarbeitungseinheit realisiert werden, wobei der Datenaustausch zwischen der Aufnahmevorrichtung und der Datenverarbeitungseinheit drahtgebunden oder drahtlos erfolgen kann.
