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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Elektrodenstatus-Information, welche eine Elektrode eines differentiellen Spannungsmesssystems zum Messen eines bioelektrischen Signals betrifft, wobei die Elektrodenstatus-Information angibt, ob die Elektrode verbunden oder nicht verbunden ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Elektrodenstatus-Bestimmungseinrichtung, ein differentielles Spannungsmesssystem, eine Anordnung, aufweisend eine Bildgebungsvorrichtung und ein differentielles Spannungsmesssystem, ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Medium.
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Bei Anwendungen, die ein Messen eines bioelektrischen Signals, beispielsweise eines Elektrokardiogramm-Signals (EKG-Signals), mittels eines differentiellen Spannungsmesssystems umfassen, ist es vorteilhaft, erkennen zu können, ob eine Elektrode des differentiellen Spannungsmesssystems mit einem Patienten verbunden oder nicht verbunden ist. Dies betrifft insbesondere Anwendungen, bei denen basierend auf dem bioelektrischen Signal eine weitere Aktion, z. B. ein Steuern und/oder Triggern einer Bildgebungsvorrichtung, ausgeführt wird. Falls eine Elektrode als verbunden erkannt wird, obwohl sie nicht verbunden ist, könnten Trigger fehlerhaft ausgelöst werden. Falls eine Elektrode als nicht verbunden erkannt wird, obwohl sie verbunden ist, könnten gültige Trigger unterdrückt werden. Daher ist es wünschenswert, eine Elektrodenstatus-Information, welche angibt, ob die Elektrode verbunden oder nicht verbunden ist, möglichst schnell und genau zu bestimmen. Im Folgenden wird unter einem Elektrodenstatus einer Elektrode eine Elektrodenstatus-Information verstanden, welche die Elektrode betrifft, wobei die Elektrodenstatus-Information angibt, ob die Elektrode verbunden oder nicht verbunden ist.
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Ein Elektrodenstatus einer Elektrode eines EKG-Systems zum Messen eines EKG-Signals kann z. B. bestimmt werden, indem die Signalqualität des EKG-Signals analysiert wird und darauf basierend Rückschlüsse über den Elektrodenstatus gezogen werden. Da ein EKG-Signal auch dann mannigfaltige Formen annehmen kann, wenn die Elektroden des EKG-Systems korrekt mit dem Patienten verbunden sind, muss eine derartige Analyse der Signalqualität des EKG-Signals sehr tolerant sein. Auf diese Weise kann eine offene Verbindung in vielen Fällen nicht schnell, d. h. in weniger als 100 Millisekunden, erkannt werden, sondern erst nachdem die Analyse über mehrere Sekunden eine auf eine offene Verbindung hindeutende, mangelnde Signalqualität ergeben hat.
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Eine Rückpfad-Methode zum Bestimmen eines Elektrodenstatus einer ersten Elektrode ist beispielsweise aus [AC12] bekannt. Dabei wird der ersten Elektrode mittels einer Stromquelle ein Prüfstrom im Nanoampere-Bereich aufgeprägt. Ist die erste Elektrode verbunden, fließt der Prüfstrom über den Patienten und einen entsprechend ausgelegten Rückpfad, der mittels mindestens einer weiteren Elektrode mit dem Patienten verbunden ist, ab. Der Rückpfad kann beispielsweise einen Messpfad des differentiellen Spannungsmesssystems und/oder einen Übertragungspfad einer Rechte-Bein-Treibereinrichtung des differentiellen Spannungsmesssystems aufweisen. Die Spannung, welche durch die Stromquelle an der ersten Elektrode bewirkt wird, befindet sich in diesem Fall höchstens im Millivolt-Bereich, da der Prüfstrom im Nanoampere-Bereich durch eine Impedanz, die höchstens im Megaohm-Bereich liegt, abfließt. Falls die erste Elektrode und/oder der Rückpfad nicht verbunden ist, ist der Stromkreis nicht geschlossen bzw. die vom Prüfstrom zu überwindende Impedanz wesentlich größer, so dass die Spannung, welche durch die Stromquelle an der ersten Elektrode bewirkt wird, in die Sättigung geht, was z. B. durch einen Komparator erkannt werden kann. Auf diese Weise lässt sich aufgrund des nötigen Rückpfads der Elektrodenstatus der ersten Elektrode nur bestimmen, falls mindestens eine weitere Elektrode mit dem Patienten verbunden ist.
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In der Patentanmeldung
DE 10 2015 202 447 A1 ist ein differentielles Spannungsmesssystem mit einer Rechte-Bein-Treibereinrichtung beschrieben. In [VA11] ist ein EKG-System mit einer Rechte-Bein-Treibereinrichtung offenbart. Dem Fachmann ist eine Rechte-Bein-Treibereinrichtung insbesondere unter dem Begriff „Right-Leg-Drive“, abgekürzt „RLD“, bekannt. Der Bezug auf das rechte Bein beruht dabei lediglich auf einer entsprechenden Konvention. Für die technische Wirkung der Rechte-Bein-Treiberschaltung ist es nicht Wesentlich, mit welcher Seite des Patienten oder mit welcher Extremität des Patienten die Rechte-Bein-Treiberschaltung, insbesondere die RLD-Elektrode, verbunden ist. Bei einer von der Konvention abweichenden Verbindung der RLD-Elektrode mit dem Patienten wären ggf. Mess-Elektroden des differentiellen Spannungsmesssystems jeweils in Bezug auf die Lage relativ zu der RLD-Elektrode entsprechend anzupassen.
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DE 103 53 970 A1 offenbart ein Biosignal-Messsystem zur Messung von Biosignalen, enthaltend mindestens eine Verstärkereinrichtung zur Verstärkung der Biosignale, und mindestens eine Elektrodenleitung, die einen elektrischen Schutzwiderstand zum Schutz gegen gefährlich hohe elektrische Ströme enthält und an einem Ende eine Elektrode zum Anschluss an ein Lebewesen hat.
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US 7 519 413 B1 offenbart eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, das sowohl die Bewegung eines äußeren Abschnitts des Körpers eines Patienten in einem Magnetfeld als auch ein Elektrokardiogramm des Patienten in dem Magnetfeld darstellt.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, ein verbessertes Bestimmen einer Elektrodenstatus-Information zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, durch eine Elektrodenstatus-Bestimmungseinrichtung nach Anspruch 7, durch ein differentielles Spannungsmesssystem nach Anspruch 9, durch eine Anordnung nach Anspruch 11, durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 13 sowie durch ein computerlesbares Medium nach Anspruch 14.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen einer Elektrodenstatus-Information, welche eine Elektrode eines differentiellen Spannungsmesssystems zum Messen eines bioelektrischen Signals betrifft, wobei die Elektrodenstatus-Information angibt, ob die Elektrode verbunden oder nicht verbunden ist, wird ein zeitlicher Verlauf eines elektrischen Stroms, der durch einen Shunt-Widerstand fließt, wobei der Shunt-Widerstand seriell zu der Elektrode in einem elektrischen Übertragungspfad des differentiellen Spannungsmesssystems angeordnet ist, erfasst und basierend auf dem zeitlichen Verlauf die Elektrodenstatus-Information bestimmt.
Der Erfinder schlägt vor, die Elektrodenstatus-Information mit Hilfe eines Shunt-Widerstands, der seriell zu der Elektrode in einem elektrischen Übertragungspfad des differentiellen Spannungsmesssystems angeordnet ist, zu bestimmen. Der Erfinder hat erkannt, dass ein zeitlicher Verlauf eines elektrischen Stroms, der durch den Shunt-Widerstand fließt, signifikant davon abhängt, ob die Elektrode mit dem Patienten verbunden oder nicht verbunden ist.
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Der Erfinder hat insbesondere erkannt, dass wenn sich der Patient in einem elektromagnetischen Streufeld befindet, durch den Shunt-Widerstand ein Strom fließen kann, der in dem Fall, in welchem die Elektrode mit dem Patienten verbunden ist, wesentlich, beispielsweise um eine oder mehrere Größenordnungen, größer ist als in dem Fall, in welchem die Elektrode nicht mit dem Patienten verbunden ist. Das elektromagnetische Streufeld kann z. B. durch ein oder mehrere elektrische Geräte und/oder eine oder mehrere elektrische Versorgungsleitungen erzeugt werden.
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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das bioelektrische Signal ein bioelektrisches Signal des Patienten ist und/oder dass die Elektrodenstatus-Information angibt, ob die Elektrode mit dem Patienten verbunden oder nicht mit dem Patienten verbunden ist. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das differentielle Spannungsmesssystem ein Elektrokardiogramm-System (EKG-System) ist und/oder dass das bioelektrische Signal ein Elektrokardiogramm-Signal (EKG-Signal) ist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das differentielle Spannungsmesssystem eine Rechte-Bein-Treibereinrichtung auf, wobei die Rechte-Bein-Treibereinrichtung die Elektrode und den Übertragungspfad aufweist.
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Im Folgenden ist mit einer RLD-Elektrode insbesondere die Elektrode der Rechte-Bein-Treibereinrichtung des differentiellen Spannungsmesssystems gemeint. Im Folgenden ist mit einer Mess-Elektrode insbesondere eine Elektrode einer differentiellen Eingangsstufe des differentiellen Spannungsmesssystems gemeint. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Elektrodenstatus-Information eine Mess-Elektrode des differentiellen Spannungsmesssystems betrifft, wobei die Elektrodenstatus-Information angibt, ob die Mess-Elektrode verbunden oder nicht verbunden ist.
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Der Elektrodenstatus der RLD-Elektrode kann in vielen Fällen nicht direkt mit Hilfe der Rückpfad-Methode bestimmt werden, da die RLD-Elektrode zur Unterdrückung eines Gleichtakt-Störsignals auf ein Rechte-Bein-Treiber-Signal geregelt wird, welches im Widerspruch zu einem zusätzlich aufgeprägten Strom zum Bestimmen des Elektrodenstatus stehen kann.
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Der Elektrodenstatus der RLD-Elektrode ist indirekt mit Hilfe der Rückpfad-Methode bestimmbar, indem für mehrere Mess-Elektroden der Rückpfad jeweils über die RLD-Elektrode gewählt wird. Falls die RLD-Elektrode nicht verbunden ist, wird für die mehreren Mess-Elektroden gleichzeitig eine offene Verbindung erkannt. Dieses Ergebnis tritt aber auch ein, falls die mehreren Mess-Elektroden tatsächlich nicht verbunden sind, und ist somit nicht eindeutig. Indem für jede der mehreren Mess-Elektroden der Rückpfad jeweils über eine andere Mess-Elektrode gewählt wird, kann für jede der mehreren Mess-Elektroden ein Elektrodenstatus bestimmt werden, auch wenn die RLD-Elektrode nicht mit dem Patienten verbunden ist. Zum Bestimmen einer Elektrodenstatus-Information, welche die RLD-Elektrode betrifft, ist die Rückpfad-Methode somit nur mit bestimmten Einschränkungen geeignet.
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Da die Rechte-Bein-Treibereinrichtung wichtig im Hinblick auf eine Unterdrückung eines Gleichtakt-Störsignals sein kann, ist es vorteilhaft, den Elektrodenstatus der RLD-Elektrode möglichst direkt messen zu können. Bei einer relativ kleinen Störung des bioelektrischen Signals kann es unter Umständen schwierig sein, den Elektrodenstatus der RLD-Elektrode anhand des bioelektrischen Signals zu bestimmen. Bei einer relativ starken Störung kann im Falle einer nicht verbundenen RLD-Elektrode die Beeinträchtigung des bioelektrischen Signals wesentlich größer sein, als im Falle einer verbundenen RLD-Elektrode.
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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der zeitliche Verlauf des elektrischen Stroms, der durch den Shunt-Widerstand fließt, der seriell zu der RLD-Elektrode angeordnet ist, weitgehend unabhängig von dem Verbindungszustand der Mess-Elektroden ist. Alternativ oder zusätzlich zum Bestimmen des Elektrodenstatus kann basierend auf dem zeitlichen Verlauf ein Gleichtakt-Störsignal unterdrückt werden, wie z. B. in der Patentanmeldung
DE 10 2015 202 447 A1 beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Abweichung des zeitlichen Verlaufs von einem Referenzverlauf ermittelt, wobei die Elektrodenstatus-Information basierend auf der Abweichung bestimmt wird. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Referenzverlauf ein konstanter Verlauf ist. Beispielsweise kann der konstante Verlauf zu allen Zeitpunkten den gleichen Wert, z. B. den Wert Null, aufweisen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Elektrodenstatus-Information basierend auf einer Schwellwertbedingung für den zeitlichen Verlauf bestimmt. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Elektrodenstatus-Information basierend auf einer Schwellwertbedingung für die Abweichung bestimmt wird. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Schwellwertbedingung genau dann erfüllt ist, wenn die Elektrode verbunden ist, oder dass die Schwellwertbedingung genau dann erfüllt ist, wenn die Elektrode nicht verbunden ist.
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Die Schwellwertbedingung kann z. B. einen Parameter des zeitlichen Verlaufs und/oder einen Parameter der Abweichung betreffen, wobei der Parameter aus der Gruppe gewählt ist, welche aus einer Amplitude, einer Spannung, einem Strom, einer Energie und einer Leistung gewählt ist. Insbesondere kann der Parameter in Bezug auf ein Zeitintervall gemittelt sein.
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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Schwellwertbedingung genau dann erfüllt ist, wenn der Parameter und/oder die Abweichung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, oder dass die Schwellwertbedingung genau dann erfüllt ist, wenn der Parameter und/oder die Abweichung einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Komponente des zeitlichen Verlaufs in einem vorgegebenen Frequenzbereich ermittelt, wobei die Elektrodenstatus-Information basierend auf der Komponente bestimmt wird. Die Komponente kann z. B. durch Filtern ermittelt werden. Insbesondere kann der Parameter basierend auf der Komponente bestimmt werden.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der vorgegebene Frequenzbereich durch eine Frequenz eines elektromagnetischen Streufeldes definiert. Das Streufeld kann insbesondere ein Wechselfeld sein. Insbesondere kann die Frequenz des Wechselfeldes die Netzfrequenz eines elektrischen Stromversorgungsnetzes sein. Das Streufeld kann z. B. von einem oder mehreren elektrischen Geräten und/oder einer oder mehreren elektrischen Leitungen erzeugt werden. Insbesondere können das oder die mehreren elektrischen Geräten und/oder die oder die mehreren elektrischen Leitungen sich in der Nähe des Patienten befinden und/oder an das Stromversorgungsnetz angeschlossen sein. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass sich der Patient in dem Streufeld befindet. Der Patient kann somit als Empfangsantenne für das Streufeld wirken, so dass ein erhöhter Strom durch den Shunt-Widerstand fließt, wenn die Elektrode mit dem Patienten verbunden ist. Basierend auf einer Schwellwertbedingung, die genau dann erfüllt ist, wenn ein Parameter, z. B. eine Amplitude oder eine Leistung, des zeitlichen Verlaufs des Stromes einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, kann somit die Elektrodenstatus-Information bestimmt werden. Die Erfindung ermöglicht somit insbesondere ein direktes und von den Mess-Elektroden unabhängiges Bestimmen des Elektrodenstatus der RLD-Elektrode.
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Die erfindungsgemäße Elektrodenstatus-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Elektrodenstatus-Information, welche eine Elektrode eines differentiellen Spannungsmesssystems zum Messen eines bioelektrischen Signals betrifft, wobei die Elektrodenstatus-Information angibt, ob die Elektrode verbunden oder nicht verbunden ist, weist ein Erfassungsmodul und ein Bestimmungsmodul auf. Das Erfassungsmodul ist zum Erfassen eines zeitlichen Verlaufs eines elektrischen Stroms, der durch einen Shunt-Widerstand fließt, ausgebildet, wobei der Shunt-Widerstand seriell zu der Elektrode in einem elektrischen Übertragungspfad des differentiellen Spannungsmesssystems angeordnet ist. Das Bestimmungsmodul ist zum Bestimmen der Elektrodenstatus-Information basierend auf dem Verlauf ausgebildet. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Elektrodenstatus-Bestimmungseinrichtung zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Elektrodenstatus-Information ausgebildet.
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Das erfindungsgemäße differentielle Spannungsmesssystem zum Messen eines bioelektrischen Signals weist eine Elektrode, einen Shunt-Widerstand, der seriell zu der Elektrode in einem elektrischen Übertragungspfad des differentiellen Spannungsmesssystems angeordnet ist, und eine erfindungsgemäße Elektrodenstatus-Bestimmungseinrichtung auf.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das differentielle Spannungsmesssystem eine Rechte-Bein-Treibereinrichtung auf, wobei die Rechte-Bein-Treibereinrichtung die Elektrode und den Übertragungspfad aufweist.
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Erfindungsgemäß weist das differentielle Spannungsmesssystem eine Spannungsmesseinrichtung auf, welche parallel zu dem Shunt-Widerstand geschaltet ist, wobei mittels der Spannungsmesseinrichtung die an dem Shunt-Widerstand abfallende elektrische Spannung und damit der durch den Shunt-Widerstand fließende Strom messbar ist.
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Die erfindungsgemäße Anordnung weist eine Bildgebungsvorrichtung und ein erfindungsgemäßes differentielles Spannungsmesssystem auf. Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Bildgebungsvorrichtung eine Steuerungsvorrichtung, eine Bildgebungsrohdaten-Akquisitionsvorrichtung und eine Bildrekonstruktionseinrichtung auf, wobei die Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Bildgebungsrohdaten-Akquisitionsvorrichtung und/oder der Bildrekonstruktionseinrichtung basierend auf dem bioelektrischen Signal ausgebildet ist. Die Steuerungsvorrichtung kann beispielsweise ein Computer sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Elektrodenstatus-Bestimmungseinrichtung als Teil der Steuerungsvorrichtung der Bildgebungsvorrichtung ausgebildet sein. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuerungsvorrichtung ein Prozessorsystem aufweist. Das Prozessorsystem kann z. B. von einem oder mehreren zusammenarbeitenden Mikroprozessoren gebildet sein.
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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der zeitliche Verlauf des elektrischen Stroms erfasst wird, indem Messdaten, die den elektrischen Strom betreffen, empfangen werden. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der zeitliche Verlauf des elektrischen Stroms erfasst wird, indem Messdaten, die den elektrischen Strom betreffen, gemessen und empfangen werden. Die Messdaten können z. B. mittels einer Spannungsmesseinrichtung, welche parallel zu dem Shunt-Widerstand geschaltet ist, gemessen werden. Die Messdaten können z. B. mittels des Erfassungsmoduls empfangen werden. Insbesondere kann das Erfassungsmodul eine Messdaten-Empfangseinheit welche zum Empfangen der Messdaten ausgebildet ist, und/oder die Spannungsmesseinrichtung aufweisen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Bildgebungsvorrichtung aus der Bildgebungsmodalitäten-Gruppe gewählt, welche aus einem Röntgengerät, einem Computertomographiegerät (CT-Gerät), einem C-Bogen-Röntgengerät, einem Einzelphotonen-Emissions-Computertomographiegerät (SPECT-Gerät), einem Positronen-Emissions-Tomographiegerät (PET-Gerät), einem Magnetresonanztomographiegerät, einem Ultraschallgerät und Kombinationen davon besteht. Die Bildgebungsvorrichtung kann insbesondere eine Kombination von einer oder mehreren Bildgebungsmodalitäten, die jeweils aus der Bildgebungsmodalitäten-Gruppe gewählt sind, und/oder einer oder mehreren Bestrahlungsmodalitäten, z. B. ein PET-CT-Gerät oder ein SPECT-CT-Gerät, sein. Dabei kann eine Bestrahlungsmodalität beispielsweise eine Bestrahlungsvorrichtung zur therapeutischen Bestrahlung aufweisen.
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Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt umfasst ein Computerprogramm, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung eines Computers ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Elektrodenstatus-Information ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm zusätzliche Software-Komponenten, z. B. eine Dokumentation, und/oder Hardware-Komponenten, z. B. einen Hardware-Schlüssel (Dongle etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.
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Auf dem erfindungsgemäßen computerlesbaren Medium ist ein Computerprogramm gespeichert, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung eines Computers ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Elektrodenstatus-Information ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird. Das computerlesbare Medium kann beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger sein. Das computerlesbare Medium kann zum Transport des Computerprogramms zur Steuerungsvorrichtung und/oder zur Speicherung des Computerprogramms an oder in der Steuerungsvorrichtung ausgebildet sein.
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Im Rahmen der Erfindung können Merkmale, welche in Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen und/oder unterschiedliche Anspruchskategorien beschrieben sind, zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden. Mit anderen Worten können die gegenständlichen Ansprüche auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Funktionale Merkmale des Verfahrens können dabei durch entsprechend ausgebildete Module ausgeführt werden.
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Die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ schließt nicht aus, dass die betreffenden Elemente auch mehrfach vorhanden sein können. Die Verwendung eines gegebenen Ordnungszahlworts in Verbindung mit einem gegebenen Element dient der besseren Unterscheidung des gegebenen Elements von anderen Elementen und setzt nicht voraus, dass zu allen Ordnungszahlwörtern, die dem gegebenen Ordnungszahlwort vorangehen, jeweils ein Element vorhanden ist. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Anordnung ein drittes Element, z. B. die dritte Schicht, aufweisen, ohne dass ein zweites Element, z. B. die zweite Schicht, vorhanden ist.
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Die Erfindung ist nicht durch die offenbarten Ausführungsformen und Beispiele eingeschränkt. Weitere Variationen können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, welcher durch die Ansprüche vorgegeben ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Die Darstellung in den Figuren ist schematisch, stark vereinfacht sowie nicht zwingend maßstabsgetreu.
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Es zeigen:
- 1 ein EKG-System, welches zur Elektrodenstatus-Erkennung gemäß der Rückpfad-Methode ausgebildet ist,
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- 3 eine Darstellung einer Elektrodenstatus-Bestimmungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
- 4 ein differentielles Spannungsmesssystem gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
- 5 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs des elektrischen Stroms, der durch den Shunt-Widerstand fließt, gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung,
- 6 eine Darstellung eines bioelektrischen Signals, gemessen mit dem differentiellen Spannungsmesssystem gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung,
- 7 eine Anordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt ein EKG-System ES, welches zum Erkennen eines Elektrodenstatus gemäß der Rückpfad-Methode ausgebildet ist. Das EKG-System ES weist eine differentielle Eingangsstufe MD mit einer ersten Mess-Elektrode ME1 und einer zweiten Mess-Elektrode ME2 sowie eine Rechte-Bein-Treibereinrichtung RP mit einer Treiberschaltung RC und einer RLD-Elektrode RE auf. Der ersten Elektrode ME1 wird mittels der ersten Stromquelle S1 und/oder der zweiten Stromquelle S2 ein Prüfstrom 10 im Nanoampere-Bereich aufgeprägt. In 1 sind ein möglicher erster Rückpfad IR1 durch den Patienten 13 und die zweite Mess-Elektrode ME2 und ein möglicher zweiter Rückpfad IR2 durch den Patienten 13 und die RLD-Elektrode RE dargestellt. Bezüglich weiterer Details zur Rückpfad-Methode wird auf [AC12] verwiesen.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen einer Elektrodenstatus-Information, welche einen Verbindungszustand einer Elektrode RE eines differentiellen Spannungsmesssystems DS zum Messen eines bioelektrischen Signals BS betrifft, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Schritt RS wird ein zeitlicher Verlauf eines elektrischen Stroms RI erfasst, der durch einen Shunt-Widerstand RR fließt, wobei der Shunt-Widerstand RR seriell zu der Elektrode RE in einem elektrischen Übertragungspfad RT des differentiellen Spannungsmesssystems DS angeordnet ist. Bei dem Schritt DI wird die Elektrodenstatus-Information basierend auf dem zeitlichen Verlauf bestimmt.
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3 zeigt eine Darstellung einer Elektrodenstatus-Bestimmungseinrichtung 35 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die Elektrodenstatus-Bestimmungseinrichtung 35 ist zum Bestimmen einer Elektrodenstatus-Information, welche einen Verbindungszustand einer Elektrode RE eines differentiellen Spannungsmesssystems DS zum Messen eines bioelektrischen Signals BS betrifft, ausgebildet und weist ein Erfassungsmodul RSM und ein Bestimmungsmodul DIM auf. Das Erfassungsmodul RSM ist zum Erfassen RS eines zeitlichen Verlaufs eines elektrischen Stroms RI, der durch einen Shunt-Widerstand RR fließt, ausgebildet, wobei der Shunt-Widerstand RR seriell zu der Elektrode RE in einem elektrischen Übertragungspfad RT des differentiellen Spannungsmesssystems DS angeordnet ist. Das Bestimmungsmodul DIM ist zum Bestimmen DI der Elektrodenstatus-Information basierend auf dem Verlauf ausgebildet. Die Elektrodenstatus-Bestimmungseinrichtung 35 ist zum Ausführen eines Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet.
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4 zeigt ein differentielles Spannungsmesssystem
DS zum Messen eines bioelektrischen Signals
BS gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung ist das differentielle Spannungsmesssystem
DS ein EKG-System. Das differentielle Spannungsmesssystem
DS weist eine Elektrode
RE, einen Shunt-Widerstand
RR, der seriell zu der Elektrode
RE in einem elektrischen Übertragungspfad
RT des differentiellen Spannungsmesssystems
DS angeordnet ist, und die Elektrodenstatus-Bestimmungseinrichtung
35 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung auf. Das differentielle Spannungsmesssystem
DS weist eine Rechte-Bein-Treibereinrichtung
RP auf, wobei die Rechte-Bein-Treibereinrichtung
RP die Elektrode
RE und den Übertragungspfad
RT aufweist. Das differentielle Spannungsmesssystem
DS weist eine Spannungsmesseinrichtung
RD auf, welche parallel zu dem Shunt-Widerstand
RR geschaltet ist, mit der die an dem Shunt-Widerstand
RR abfallende elektrische Spannung
RV und damit der durch den Shunt-Widerstand
RR fließende Strom
RI messbar ist. Das differentielle Spannungsmesssystem
DS weist eine Spannungsmesssystem-Steuerungseinrichtung
DSC auf, die zum Steuern des differentiellen Spannungsmesssystems
DS ausgebildet ist. Optional ist das differentielle Spannungsmesssystem
DS zur Unterdrückung eines Gleichtakt-Störsignals basierend auf dem zeitlichen Verlauf des Stromes
RI bzw. der Spannung
RV ausgebildet, wie z. B. in der Patentanmeldung
DE 10 2015 202 447 A1 beschrieben.
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5 zeigt eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs des elektrischen Stroms RI, der durch den Shunt-Widerstand RR fließt, wobei der Shunt-Widerstand RR seriell zu der Elektrode RE in dem elektrischen Übertragungspfad RT des differentiellen Spannungsmesssystems DS gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung angeordnet ist.
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Auf der Zeitachse T wird ein gegebener Zeitpunkt jeweils durch eine gegebene Anzahl zeitlich äquidistanter Abtastpunkte, auch Samples genannt, dargestellt. Auf der Amplituden-Achse RA wird ein Wert der an dem Shunt-Widerstand RR abfallenden elektrischen Spannung RV in Millivolt dargestellt. Der zeitliche Verlauf des Stromes RI entspricht dem zeitlichen Verlauf der Spannung RV. Die dritte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Wert des Shunt-Widerstands RR gleich 22 Kiloohm ist. Die Spannung RV kann durch Multiplikation des Stromes RI mit dem Wert des Shunt-Widerstands RR berechnet werden, RV = RR . RI.
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In dem Zeitintervall von Sample 0 bis Sample ca. 1000 ist die RLD-Elektrode RE nicht mit dem Patienten 13 verbunden. In dem Zeitintervall von Sample ca. 1000 bis Sample ca. 2500 ist die RLD-Elektrode RE mit dem Patienten 13 verbunden. In dem Zeitintervall nach dem Sample ca. 2500 ist die RLD-Elektrode RE nicht verbunden. Die Amplitude des zeitlichen Verlaufs bzw. eine basierend auf dem zeitlichen Verlauf ermittelte Leistung ist deutlich größer, wenn die RLD-Elektrode RE verbunden ist. Dabei wirkt der Patient 13 als Empfangsantenne für ein elektromagnetisches Streufeld, welches von elektrischen Geräten und/oder Leitungen in der Umgebung des Patienten erzeugt wird. Somit kann basierend auf dem zeitlichen Verlauf die Elektrodenstatus-Information bestimmt werden, welche angibt, ob die RLD-Elektrode RE verbunden oder nicht verbunden ist. Die relativ große Amplitude bzw. Energie bei verbundener RLD-Elektrode RE wird im Wesentlichen durch die Komponente des zeitlichen Verlaufs in dem Frequenzbereich der Netzfrequenz bewirkt. Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung ist die Netzfrequenz gleich 50 Hertz.
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6 zeigt eine Darstellung des bioelektrischen Signals BS, welches mit dem differentiellen Spannungsmesssystem DS gleichzeitig mit dem Strom RI, dessen zeitlicher Verlauf in 5 dargestellt ist, gemessenen wurde. Auf der Amplituden-Achse MA wird ein Wert des bioelektrischen Signals BS in Millivolt dargestellt. Dem zeitlichen Verlauf des bioelektrischen Signals BS ist nicht bzw. kaum anzumerken, ob die RLD-Elektrode RE verbunden ist oder nicht. Daher kann, solange keine starken Störungen vorhanden sind, das bioelektrische Signal BS optional auch dann gemessen werden, wenn die RLD-Elektrode RE nicht verbunden ist.
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Die Erfindung ermöglicht somit eine verbesserte Erkennung des Elektrodenstatus z. B. im Rahmen einer klinischen Anwendung und damit eine Verringerung des Zeit- und/oder Kostenaufwands. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Elektrodenstatus der RLD-Elektrode RE unabhängig von dem Verbindungszustand der Mess-Elektroden ME1, ME2 ermittelbar ist. Insbesondere können das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer Elektrodenstatus-Information, welche einen Verbindungszustand einer RLD-Elektrode RE betrifft, und die Rückpfad-Methode zum Erkennen des Elektrodenstatus einer oder mehrerer Mess-Elektroden ME1, ME2, gleichzeitig ausgeführt werden.
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Bei nicht verbundenen Mess-Elektroden ME1, ME2 ist eine Fortsetzung einer Untersuchung oft nicht sinnvoll. Bei nicht verbundener RLD-Elektrode RE ist die Fortsetzung der Untersuchung weiterhin möglich, jedoch anfälliger für Störungen. Da die RLD-Elektrode RE zur Unterdrückung starker Störungen einen wichtigen Beitrag leistet, bei geringen Störungen jedoch unter Umständen weniger relevant ist, kann es in bestimmten Situationen sinnvoll sein, die Untersuchung fortzuführen, auch wenn erkannt wurde, dass die RLD-Elektrode RE nicht verbunden ist. Dies betrifft insbesondere Szenarien, bei denen ab einem gewissen kritischen Punkt keine Korrektur der RLD-Elektrode mehr möglich ist, ohne die Untersuchung abzubrechen. In diesen Fällen kann es sinnvoll sein, die Untersuchung, insbesondere das Messen des bioelektrischen Signals BS, trotz einer erhöhten Anfälligkeit für Störungen fortzusetzen. Typische kritische Zeitpunkte, ab denen ein Abbruch der Untersuchung unter Umständen nicht mehr sinnvoll ist, können zum Beispiel ein Start-Zeitpunkt einer KontrastmittelInjektion und/oder ein Start-Zeitpunkt einer Akquisition von Bildgebungsrohdaten mittels einer Bildgebungsvorrichtung 2, insbesondere unter Verwendung ionisierender Strahlung 27, sein.
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7 zeigt eine Anordnung 1 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Anordnung 1 eine Bildgebungsvorrichtung 2 mit einem von einer tunnelförmigen Öffnung gebildeten Akquisitionsbereich 4 aufweist, wobei die Patientenlagerungsvorrichtung 10 einen Lagerungstisch 11 aufweist, wobei die Lagerungsplatte 12 derart relativ zu dem Lagerungstisch 11 bewegbar an dem Lagerungstisch angeordnet ist, dass die Lagerungsplatte 12 in einer Längsrichtung der Lagerungsplatte 12 in den Akquisitionsbereich 4 einführbar ist. Ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens ist für die Bildgebungsvorrichtung 2 beispielhaft ein Computertomographiegerät 1 gezeigt.
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Die Bildgebungsvorrichtung 2 weist eine Gantry 20, den Akquisitionsbereich 4, die Patientenlagerungsvorrichtung 10, eine Bildgebungsrohdaten-Akquisitionsvorrichtung 26, 28 und eine Steuerungsvorrichtung 30 auf. Die Gantry 20 weist einen stationären Tragrahmen 21 und einen Rotor 24 auf. Der Rotor 24 ist über eine Drehlagerungsvorrichtung um eine Rotationsachse drehbar gelagert. Der Akquisitionsbereich 4 wird von einer tunnelförmigen Öffnung in der Gantry 20 gebildet. In dem Akquisitionsbereich 4 ist ein abzubildender Bereich eines Objekts, insbesondere des Patienten 13, anordenbar.
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Gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung ist die Bildgebungsrohdaten-Akquisitionsvorrichtung 26, 28 eine Projektionsdatenakquisitionsvorrichtung 26, 28 mit einer Strahlungsquelle 26, z. B. einer Röntgenquelle, und einem Detektor 28, z. B. einem Röntgendetektor. Die Strahlungsquelle 26 ist an dem Rotor 24 angeordnet und zur Emission einer Strahlung, z. B. einer Röntgenstrahlung, mit Strahlungsquanten 27 ausgebildet. Der Detektor 28 ist an dem Rotor 24 angeordnet und zur Detektion der Strahlungsquanten 27 ausgebildet. Die Strahlungsquanten 27 können von der Strahlungsquelle 26 zu dem abzubildenden Bereich gelangen und nach einer Wechselwirkung mit dem abzubildenden Bereich auf den Detektor 28 auftreffen. Auf diese Weise können Projektionsdaten des abzubildenden Bereichs erfasst werden. Die von der Projektionsdatenakquisitionsvorrichtung 26, 28 akquirierten Projektionsdaten werden an die Steuerungsvorrichtung 30 weitergegeben. Die Steuerungsvorrichtung 30 ist ein Computer, insbesondere ein digitaler Computer, und zum Steuern der Bildgebungsvorrichtung 2 ausgebildet. Die Steuerungsvorrichtung 30 weist eine Bildrekonstruktionseinrichtung 34 und die Elektrodenstatus-Bestimmungseinrichtung 35 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung auf. Mittels der Bildrekonstruktionseinrichtung 34 kann basierend auf den Projektionsdaten ein Bild rekonstruiert werden.
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Die Bildgebungsvorrichtung 2 weist eine Eingabevorrichtung 38 und eine Ausgabevorrichtung 39 auf. Die Eingabevorrichtung 38 ist zum Eingeben von Steuerungs-Informationen, z. B. Bildrekonstruktionsparametern und/oder Untersuchungsparametern, ausgebildet. Die Ausgabevorrichtung 39 ist zum Ausgeben von Steuerungs-Informationen und/oder Bildern ausgebildet.
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Die Anordnung 1 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung weist das differentielle Spannungsmesssystem DS gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung auf. Die vierte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das bioelektrisches Signal BS mittels des differentiellen Spannungssystems DS gemessen wird. Mittels der Steuerungsvorrichtung 30 kann das bioelektrische Signal BS weiterverarbeitet werden. Insbesondere kann basierend auf dem bioelektrischen Signal BS die Bildgebungsvorrichtung 2, insbesondere die Projektionsdatenakquisitionsvorrichtung 26, 28 und/oder die Bildrekonstruktionseinrichtung 34 gesteuert werden. Beispielsweise kann basierend auf dem bioelektrischen Signal BS eine Akquisition von Projektionsdaten getriggert werden und/oder eine Auswahl von Projektionsdaten für eine Rekonstruktion eines Bildes erfolgen.
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Literaturangaben
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- [VA11]
Venkatesh Acharya: „Improving Common-Mode Rejection Using the Right-Leg Drive Amplifier“. Texas Instruments, Appli-cation Report. SBAA188, July 2011.
http://www.ti.com/lit/an/sbaa188/sbaa188.pdf
- [AC12]
Anthony Calabria: „Understanding Lead-Off Detection in ECG“. Texas Instruments, Application Report. SBAA196A, May 2012, Revised January 2015.
http://www.ti.com/lit/an/sbaa196a/sbaa196a.pdf
