DE102016222305A1

DE102016222305A1 - EKG-Elektrode und Verfahren zum Erfassen eines EKG-Messsignals

Info

Publication number: DE102016222305A1
Application number: DE102016222305.4A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Batzer
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2018-05-17
Also published as: US20180132717A1

Abstract

Es wird eine EKG-Elektrode (1, 1`) mit einem Kontaktelementträger (2) zum Umgreifen einer ersten Extremität (A) eines Patienten (P) und einem am Kontaktelementträger (2) angeordneten ersten Hautkontaktelement (K1) mit einem ersten Anschlusselement(Z1) zum Erfassen eines ersten Potentials an der ersten Extremität (A) beschrieben. Die EKG-Elektrode (1, 1`) weist zumindest ein am Kontaktelementträger (2) angeordnetes zweites Hautkontaktelement (K2) mit einem zweiten Anschlusselement (Z2) auf, zum Erfassen eines zweiten, vom ersten verschiedenen Potentials an der ersten Extremität (A). Außerdem werden ein EKG-Elektrodenset (10, 10') mit einer solchen EKG-Elektrode (1, 1'), ein EKG-Messsystem (20, 20'), umfassend ein solches EKG-Elektrodenset (10, 10') und ein Verfahren zum Erfassen eines EKG-Messsignals beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft eine EKG-Elektrode mit einem Kontaktelementträger zum Umgreifen einer ersten Extremität, beispielsweise eines Arms oder Beins, eines Patienten und einem am Kontaktelementträger angeordneten ersten Hautkontaktelement mit einem ersten Anschlusselement für ein erstes Eingangssignal einer EKG-Messeinrichtung zum Erfassen bzw. Abgreifen eines ersten Potentials an der ersten Extremität. Weiterhin betrifft die Erfindung ein EKG-Elektrodenset mit einer solchen EKG-Elektrode und ein EKG-Messsystem, umfassend ein solches EKG-Elektrodenset. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen eines EKG-Messsignals.
In der modernen Medizin werden EKG-Messsysteme genutzt, um Herzsignale eines Patienten oder Probanden (im Folgenden der Kürze wegen gemeinsam als „Patienten“ bezeichnet), z. B. eines Menschen oder Tieres, zu messen. Üblicherweise werden hierbei für die Messung bzw. Ableitung der Herzsignale je nach Anwendungsfall mittels einer EKG-Messeinrichtung mit daran angeschlossenen EKG-Elektroden an mindestens zwei, meist aber zumindest drei Kontaktstellen auf der Haut des Patienten, elektrische Potentiale erfasst. Die Mindestzahl der Kontaktstellen geht darauf zurück, dass in der Minimalkonfiguration zwei Kontaktstellen zur differenziellen Messung verwendet werden und vorzugsweise eine weitere, dritte Kontaktstelle als Potentialausgleich genutzt wird. Die EKG-Elektrode zum Potentialausgleich wird auch als neutrale Elektrode oder „Right Leg Drive“ (RLD) bezeichnet. Die Anzahl der Kontaktstellen kann aber bis zu zehn und mehr betragen, um die Potentiale des Herzens aus verschiedenen Winkeln analysieren zu können und/oder um eine bessere elektromagnetische Störunterdrückung zu erreichen.
Wie viele EKG-Elektroden genutzt werden, hängt unter anderem davon ab, zu welchem Zweck das EKG-Messsignal erfasst werden soll, ob es beispielsweise für eine dezidiertere qualitative Auswertung der Herzfunktion herangezogen werden soll oder ob beispielsweise nur ein Triggerpunkt zum Auslösen einer bildgebenden Messung benötigt wird. Insbesondere für eine bildgebende Messung des Herzens mit den heute zur Verfügung stehenden medizintechnischen bildgebenden Geräten wie Computertomographiesystemen, Magnetresonanztomographiesystemen, Angiographiesystem und dergleichen ist es nämlich sinnvoll, die Datenakquisitionszeiten mit Hilfe der Nutzung eines EKG-Messsignals so zu triggern, dass die Daten bevorzugt in einer bestimmten Phase der Herzaktivität, beispielsweise innerhalb einer Ruhephase, erfasst werden.
Die EKG-Elektroden sollten vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet sein, dass sie den Patienten möglichst wenig beeinträchtigen. Gleichzeitig sollte aber auch eine gute Signalqualität gesichert sein. Für eine gute Messung sind die wichtigsten Parameter die Positionierung der EKG-Elektroden derart, dass eine ausreichende Amplitude des EKG-Messsignals erzeugt wird, dass der Übergangswiderstand zwischen der EKG-Elektrode und der Haut möglichst gering ist, dass die Fixierung der EKG-Elektroden am Patienten möglichst spielfrei ist und dass möglichst eine Abschirmung gegenüber elektromagnetischen Störeinkopplungen gegeben sind. Im klinischen Umfeld, insbesondere bei einer Anwendung an einem Patienten in einem medizintechnischen bildgebenden Gerät, gibt es weitere Randbedingungen, die teilweise hierzu im Widerspruch stehen. Dies betrifft zum einen eine möglichst geringe Beeinträchtigung des Patienten durch die EKG-Elektroden und zum zweiten eine leichte Anwendbarkeit bzw. einfache Befestigung der EKG-Elektroden am Patienten, insbesondere auch bei körperlich eingeschränkten bis hin zu bewusstlosen Patienten. Zudem sollte dafür gesorgt werden, dass in den bildgebenden Geräten keine Beeinträchtigung der Signalqualität des bildgebenden Signals erfolgt, beispielsweise durch Metallteile wie Kabel oder EKG-Elektroden innerhalb des Strahlengangs eines Computertomographiesystems oder innerhalb des Patiententunnels eines Magnetresonanztomographiesystems. Für bestimmte diagnostische Anwendungen ist zudem noch auf die Konformität mit normativen Anforderungen, zum Beispiel auf eine exakte Platzierung der EKG-Elektroden, zu achten.
Um qualitativ hochwertige Messungen eines EKGs zu ermöglichen, werden heutzutage zumeist Klebe- oder Saugelektroden verwendet, die auf der Brustoberfläche des Patienten positioniert werden. Mit diesen Elektroden ist dann eine Brustwandableitung möglich, indem eine Mehrzahl von Elektroden rund um den Brustkorb platziert wird. Die Qualität ist nahezu ideal, jedoch muss sich der Patient hierfür entkleiden und die Elektroden sind aufwendig zu applizieren und nach der Messung wieder zu entfernen. Ist beispielsweise zum Erhalt eines einfachen Triggersignals eine solche Vielzahl an EKG-Ableitungen nicht nötig, sondern sollen nur die sogenannten Einthoven-Ableitungen I bis III zwischen rechtem und linkem Arm sowie dem linken Fuß gemessen werden, so sind im klinischen Umfeld auch Klemmelektroden gängig. Hierbei handelt es sich um abgeflachte, ringförmige Klemmen, an denen jeweils an einer Stelle auf der Innenseite ein Hautkontaktelement angeordnet ist, welches beim Festklemmen der Klemmelektroden am Arm oder Bein (z. B. am Handgelenk oder kurz über dem Handgelenk bzw. am Knöchel oder kurz über dem Knöchel) gegen die Haut des Patienten gepresst wird. Durch die drei Klemmelektroden wird der Patient in seiner Bewegungsfreiheit aber eingeschränkt. Zudem ist die Anwendung am Bein im klinischen Bereich für stationäre Patienten teils aufwendig, da diese häufig Kompressionsstrümpfe tragen.
Im Fitness- und Freizeitbereich sind EKG-Elektroden an Brustgurten bekannt. Diese haben jedoch den Nachteil, dass sie bei körperlich eingeschränkten Patienten sehr aufwendig anzubringen sind und in bildgebenden Geräten durch ihren hohen Metallanteil in Herznähe die Bildgebung stören. Weiterhin gibt es im Fitnessbereich und im Bereich der Telemedizin inzwischen spezielle Uhren, welche auf der Gehäuseunter- und - oberseite je einen Kontakt aufweisen. Der untere Kontakt ist stets im Kontakt mit dem Handgelenk des Nutzers, meist am linken Arm, und der obere Kontakt muss für die Messung vom Nutzer mit der rechten Hand berührt werden. So entsteht eine Einthoven-I-Messung vom rechten zum linken Arm. Diese Methode erfordert jedoch eine aktive Beteiligung des Patienten. Dieser muss nämlich möglichst mit gleichbleibendem Druck der rechten Hand die Kontaktfläche der Uhr treffen. Bei Bewegung oder veränderlichem Druck verändern sich die elektrischen Eigenschaften des Kontakts und es treten Signalstörungen auf. Für eine Anwendung im klinischen Bereich, insbesondere zur Erlangung von Triggersignalen für die Bildgebung, sind derartige Uhren oder dergleichen daher ungeeignet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine EKG-Elektrode und ein Verfahren zum Erfassen eines EKG-Messsignals zu schaffen, durch welche die Forderungen einer möglichst geringen Beeinträchtigung des Patienten, einer möglichst geringen Störung bei einer bildgebenden Messung und einer Sicherstellung einer ausreichenden Signalqualität zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird zum einen durch eine EKG-Elektrode gemäß Patentanspruch 1 und zum anderen durch ein Verfahren zum Erfassen eines EKG-Messsignals nach Patentanspruch 12 gelöst.
Die erfindungsgemäße EKG-Elektrode weist, wie eingangs genannt, einen Kontaktelementträger auf zum Umgreifen einer ersten Extremität eines Patienten. Dieses Umgreifen erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen formschlüssig, das heißt in einer Art, dass die Extremität vom Kontaktelementträger zumindest abschnittsweise möglichst eng beaufschlagt wird. Beispiele hierzu werden später noch genannt. Am Kontaktelementträger ist ein erstes Hautkontaktelement angeordnet mit einem diesem ersten Hautkontaktelement zugeordneten Anschlusselement für einen ersten Eingangskanal bzw. Messkanal einer EKG-Messeinrichtung. Dieses erste Anschlusselement kann beispielsweise ein Steckkontakt sein, in den in üblicher Weise ein Kabel der EKG-Messeinrichtung eingesteckt werden kann, aber auch gegebenenfalls ein fester Leiterabschnitt oder ein Kabel für eine in oder an der EKG-Elektrode integrierte EKG-Messeinrichtung, wie sie später ebenfalls noch erläutert wird. Dieses erste Hautkontaktelement dient zum Erfassen bzw. Messen oder Abgreifen eines ersten Potentials, d. h. eines elektrischen Signals betreffend die Potentialänderung an der ersten Extremität.
Anders als bei einer üblichen Klemmelektrode befindet sich an dem Kontaktelementträger erfindungsgemäß zusätzlich zumindest ein zweites Hautkontaktelement mit einem diesem zweiten Hautkontaktelement zugeordneten zweiten Anschlusselement für einen zweiten Eingangskanal der EKG-Messeinrichtung. Auch bei diesem zweiten Anschlusselement kann es sich wieder beispielsweise um einen Steckkontakt, einen Leiterabschnitt oder dergleichen handeln. Dieses zweite Hautkontaktelement dient zum Erfassen eines zweiten, vom ersten verschiedenen Potentials an der ersten Extremität. Die Hautkontaktelemente sind dabei jeweils dazu ausgebildet, in einem auf die Haut aufgebrachten Zustand der Elektrode einen elektrischen Kontakt zu der Haut herzustellen. Um zwei verschiedene Potentiale erfassen zu können, sind daher die Hautkontaktelemente und die zugehörigen Anschlusselemente für die beiden Eingangskanäle in bzw. an der EKG-Elektrode elektrisch voneinander isoliert. Im Unterschied zu einer bisher üblichen EKG-Elektrode, insbesondere einer oben genannten herkömmlichen Klemmelektrode, ist es nun also möglich, zwei Potentiale an der gleichen Extremität mit nur einer EKG-Elektrode zu erfassen.
Diese erfindungsgemäße EKG-Elektrode kann Teil eines EKG-Elektrodensets sein, welches eine Anzahl von EKG-Elektroden aufweist, wobei zumindest eine der EKG-Elektroden eine EKG-Elektrode gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ist. Vorzugsweise könnten zwei EKG-Elektroden zum im Wesentlichen formschlüssigen Verbinden an einer ersten und an einer zweiten Extremität des Patienten verwendet werden, wobei die zweite EKG-Elektrode zur Erfassung eines dritten Potentials an der zweiten Extremität dient. Das heißt, es sind dann nur noch beispielsweise zwei EKG-Elektroden für die Arme erforderlich und eine Anwendung am Bein ist nicht erforderlich.
Wie später noch erläutert wird, dient ganz besonders bevorzugt das erste oder zweite Hautkontaktelement dazu, um ein Referenzpotential zu erfassen, d. h. als Ersatz für die neutrale Elektrode (Right Leg Drive).
Ein erfindungsgemäßes EKG-Messsystem umfasst ein solches EKG-Elektrodenset mit zumindest einer erfindungsgemäßen EKG-Elektrode.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen eines EKG-Messsignals bzw. einer EKG-Ableitung, insbesondere einer Einthoven-Ableitung I bis III , ist dadurch gekennzeichnet, dass an einer ersten Extremität, beispielsweise einem Arm eines Patienten, ein erstes Potential und ein zweites, vom ersten Potential verschiedenes Potential mittels einer EKG-Elektrode abgegriffen werden. Vorzugsweise wird mindestens ein drittes Potential an einem weiteren Körperteil des Patienten erfasst.
Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen und Merkmalen und Ausführungsbeispielen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können.
Für die Realisierung des Kontaktelementträgers, d. h. des Teils, an dem die Hautkontaktelemente befestigt sind, gibt es verschiedene Realisierungsmöglichkeiten. Vorzugsweise weist der Kontaktelementträger ein Band oder ein Ringelement, beispielsweise ein Ringsegment, einen Halbring etc. auf. Unter einem Ring ist hierbei auch ein geschlitzter Ring zu verstehen, insbesondere auch mit über ein Scharnier oder dergleichen miteinander gekoppelte Ringsegmente, wie dies bei den später noch beschriebenen üblichen Klemmelektroden der Fall ist.
Das erste Hautkontaktelement und das zweite Hautkontaktelement sind an einer im bestimmungsgemäßen Einsatz der EKG-Elektrode zur Haut des Patienten weisenden Innenseite des Kontaktelementträgers, bevorzugt an sich im Wesentlichen gegenüberliegenden Band- bzw. Ringabschnitten, angeordnet. Liegen die Hautkontaktelemente in etwa diametral an gegenüberliegenden Seiten bzw. verschiedenen Ringsegmenten des Kontaktelementträgers an der Extremität, zum Beispiel am Handgelenk oder Fußgelenk, am Finger, an den Zehen etc., an, wird so dafür gesorgt, dass das erste Hautkontaktelement und das zweite Hautkontaktelement am Kontaktelementträger an möglichst entfernten Kontaktstellen der Extremität auf der Haut des Patienten anliegen.
Besonders bevorzugt ist hierbei der Kontaktelementträger zum Umgreifen eines Unterarms oder Unterschenkels, vorzugsweise als Handgelenk- und/oder Fußgelenkklemme oder als Handgelenk- und/oder Fußgelenkband ausgebildet, beispielsweise in Form eines Gurts mit einem Verschluss zum Festziehen. Die Befestigung erfolgt hierbei also am Unterarm oder Unterschenkel direkt am bzw. neben dem jeweiligen Gelenk.
Vorzugsweise weisen das erste Hautkontaktelement und/oder das zweite Hautkontaktelement jeweils eine Kontaktfläche zur ersten Extremität auf, die mindestens 0,5 cm², vorzugsweise mindestens 1 cm², besonders bevorzugt mindestens 1,5 cm², beträgt. Die Kontaktfläche beträgt bevorzugt maximal 5 cm², besonders bevorzugt maximal 3 cm², und ganz besonders bevorzugt maximal 2,5 cm². Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Größe der Kontaktfläche also zwischen 1,5 cm² und 2,5 cm².
Um eine längere Verkabelung von der EKG-Elektrode zu einer EKG-Messeinrichtung zu vermeiden, kann bei einer bevorzugten Variante auch die EKG-Elektrode selber eine integrierte EKG-Messeinrichtung aufweisen, die beispielsweise in einem Gehäuse am Kontaktelementträger angeordnet ist.
Bevorzugt weist die EKG-Elektrode, insbesondere wenn sie eine solche integrierte EKG-Messeinrichtung aufweist, einen Energiespeicher, beispielsweise einen Akku oder eine Batterie, zum Betrieb der EKG-Elektrode, insbesondere der integrierten EKG-Messeinrichtung, auf.
Weiterhin kann die EKG-Elektrode bevorzugt eine drahtlose Schnittstelle aufweisen, um Daten von oder zur EKG-Elektrode zu übertragen. Über diese Schnittstelle kann vorzugsweise eine Übermittlung eines EKG-Messsignals von der integrierten EKG-Messeinrichtung an eine entferntere Signalempfangseinrichtung erfolgen, welche zum Beispiel an einer Weiterverarbeitungseinheit angeordnet ist, die das EKG-Messsignal dann weiterverarbeitet und z. B. zum Triggern eines bildgebenden Geräts und/oder zur Anzeige des EKG-Messsignals auf einem Bildschirm und/oder zum Abspeichern bzw. Protokollieren des EKG-Messsignals ausgebildet ist.
Um eine möglichst geringe elektromagnetische Störsignalbeeinflussung zu erreichen, weist der Kontaktelementträger vorzugsweise eine elektromagnetische Schirmung für das erste Hautkontaktelement und/oder das zweite Hautkontaktelement und/oder das erste Anschlusselement und/oder das zweite Anschlusselement und/oder die EKG-Messeinrichtung auf. Vorzugsweise sind alle diese Komponenten entsprechend gut geschirmt. Ebenso sind vorzugsweise, sofern elektrische Zuleitungen verwendet werden, diese auch entsprechend geschirmt. Es ist klar, dass die Hautkontaktelemente nicht in Richtung der Haut hin abgeschirmt sind, da hier ja ein möglichst guter Kontakt zur Haut gewünscht wird.
Um eine besonders gute Kontaktierung zu erreichen, weisen das erste Hautkontaktelement und/oder das zweite Hautkontaktelement zur Kontaktierung der Haut zumindest teilweise eine Kontaktoberfläche mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff auf, nach Art einer Trockenelektrode. Das heißt, zumindest die Kontaktoberfläche der jeweiligen Hautkontaktelemente wird zum Beispiel durch den Kunststoff gebildet bzw. es wird ein Hautkontaktelement vollständig aus solchem leitfähigen Kunststoff verwendet.
Ganz besonders bevorzugt weisen das erste Hautkontaktelement und/oder das zweite Hautkontaktelement zumindest teilweise eine Kontaktoberfläche mit einer unebenen Oberflächenstruktur auf, da auch dieses zur Verbesserung der Kontaktierung der Haut führen kann.
Wie bereits oben erwähnt, wird in einem EKG-Elektrodenset in der Regel neben der erfindungsgemäßen EKG-Elektrode eine weitere EKG-Elektrode zum Messen bzw. Abgreifen eines dritten Potentials verwendet. Besonders bevorzugt ist eine dieser Elektroden als Kopfelektrode ausgebildet. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich hierbei um eine Gesichtselektrode oder Ohrelektrode („Ohr-EKG-Elektrode“). Beispielsweise könnte eine Ohrelektrode als Ohrklemmelektrode ausgebildet sein, die am Ohrläppchen festgeklemmt wird.
Es gibt bereits Ohrklemmen, die als Pulsoxymetersensor verwendet werden. Diese Ohrklemmen weisen LEDs und einen Photosensor auf zur Durchleuchtung und zur Messung der Lichtstärke, um so den Puls zu messen. Ebenso sind Ohrelektroden für die Ableitung von EEG-Signalen bekannt. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nun eine solche Elektrode am Kopf, insbesondere eine Ohr-EKG-Elektrode der zuvor genannten Art, genutzt werden, um ein drittes Potential des Patienten zu erfassen. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass bei einer Messung eines EKG-Messsignals durch Ableiten der Potentiale beispielsweise am linken Arm und am linken Ohr eine ausgezeichnete Einthoven-I-Ableitung zur Verfügung gestellt werden kann. Bevorzugt kann dabei entweder das erste Potential oder das zweite Potential, welche beide mit der erfindungsgemäßen EKG-Elektrode zum Umgreifen der Extremität, also beispielsweise der erfindungsgemäßen Klemmelektrode am Arm bzw. Handgelenk des Patienten, abgegriffen werden, dann als Referenzpotential zum Ersatz der Neutralelektrode eingesetzt werden.
Insofern ist auch die Verwendung einer Kopfelektrode, vorzugsweise einer Gesichts- oder Ohr-EKG-Elektrode der oben genannten Art, zum Erfassen eines Potentials für ein EKG-Messsignals eigenständig vorteilhaft, auch wenn beispielsweise zwei herkömmliche Handgelenksklemmen oder ähnliche Elektroden genutzt werden, da es sich auch dann erübrigen kann, noch eine weitere Elektrode an einem Bein des Patienten anzubringen. In der Regel sind nämlich der Kopf bzw. das Ohr des Patienten für das Bedienpersonal eines bildgebenden Geräts erheblich leichter zugänglich als das Bein und die Verkabelung der Elektroden untereinander und zu einer EKG-Messeinrichtung für den Patienten erheblich weniger störend, als bei Nutzung einer Beinelektrode.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Klemm-EKG-Elektrode nach dem Stand der Technik zur Erfassung eines Potentials an einem Arm oder Bein eines Patienten;
2 eine schematische Darstellung der Verwendung dreier herkömmlicher Klemm-EKG-Elektroden nach 1 zur Ableitung einer EKG-Ableitung (Einthoven-I-Ableitung nach dem Stand der Technik) an einem menschlichen Patienten, wobei jeweils eine herkömmliche EKG-Klemmelektrode am linken und rechten Arm und am rechten Bein montiert ist;
3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen EKG-Elektrode zur Erfassung von zwei unterschiedlichen Potentialen an einem Arm oder Bein eines Patienten;
4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ohr-EKG-Elektrode zur Erfassung eines Potentials an einem Ohr eines Patienten;
5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verwendung einer EKG-Elektrode nach 3 am linken Arm bzw. Handgelenk und einer EKG-Elektrode nach 4 am linken Ohr zur Ableitung einer EKG-Ableitung (ähnlich einer Einthoven-I-Ableitung);
6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen EKG-Elektrode ähnlich der EKG-Elektrode in 3, jedoch mit integrierter EKG-Messeinrichtung;
7 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Hautkontaktelements mit einer strukturierten Kontaktoberfläche.

Anhand der 1 und 2 wird noch einmal kurz der übliche Stand der Technik zur Messung eines einfachen EKG-Messsignals gemäß einer Einthoven-I-Ableitung dargestellt. Hierzu werden beispielsweise drei Handgelenks- bzw. Fußgelenksklemmen (auch „Klemmelektroden“ oder „EKG-Klemmelektroden“ genannt) verwendet, wie sie schematisch in 1 dargestellt sind. Derartige Klemmelektroden E weisen einen Kontaktelementträger T auf, welcher beispielsweise zweiteilig aus zwei abgeflachten Ringsegmenten (meist aus isolierendem Kunststoff) aufgebaut sein kann, die über ein Gelenk G beweglich zueinander miteinander gekoppelt sind. Außerdem weisen die einzelnen Ringsegmente am Gelenk G jeweils Griffabschnitte R auf, welche durch eine Feder F (hier symbolisch dargestellt) auseinandergedrückt werden. Zum Anlegen der EKG-Klemmelektroden E können diese Griffelemente R gegen die Federkraft F zusammengedrückt werden, wodurch sich die EKG-Klemmelektroden E auf der vom Gelenk G wegliegenden Seite weiter öffnen und so über das Handgelenk bzw. den Unterarm geschoben werden können. Anstelle der Feder können die Gelenke vorzugsweise auch selber passend federnd ausgebildet sein. Werden die Griffabschnitte R wieder losgelassen, werden die beiden Ringsegmente gegen die Haut des Patienten P gedrückt und ein an einem der Ringsegmente auf der Innenseite angeordnetes Hautkontaktelement K (oft auch kurz als „Kontakt“ bezeichnet) gegen die Haut des Patienten P gedrückt. An diesem Hautkontaktelement K, welches in der Regel ein Metallelement ist, befindet sich rückseitig ein Anschlusselement, meist in Form einer Steckerbuchse, in die ein Stecker eines Zuleitungskabels bzw. einer Zuleitung Z eingesteckt werden kann. Dieses Zuleitungskabel kann an der anderen Seite in eine Buchse eines Eingangskanals einer EKG-Messeinrichtung gesteckt werden, um das Potential an der Haut des Patienten an der Stelle abzunehmen, an dem das Hautkontaktelement K gegen die Haut des Patienten drückt. Der gesamte Aufbau einer solchen EKG-Klemmelektrode E ist dem Fachmann aber bekannt und braucht daher nicht weiter erläutert werden.
In 2 ist die Anwendung dreier solcher herkömmlicher EKG-Klemmelektroden E zur Messung einer Einthoven-I-Ableitung gezeigt. Am Patienten werden an beiden Armen an den Handgelenken oder kurz darüber entsprechende EKG-Klemmelektroden E angebracht und eine dritte EKG-Klemmelektrode E am linken Bein (die drei Zuleitungen Z führen dann zu einer herkömmlichen, in 2 nicht dargestellten EKG-Messeinrichtung). In der Regel erfolgt eine Messung einer Potentialdifferenz zur Gewinnung des EKG-Messsignals zwischen den beiden EKG-Klemmelektroden E an den Handgelenken. Die Potentialmessung mit der EKG-Klemmelektrode E am Bein dient als Referenzpotential, d. h. es handelt sich hierbei um die neutrale Elektrode.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen EKG-Elektrode 1, hier ebenfalls als EKG-Klemmelektrode 1 bzw. Hand- oder Fußgelenksklemme. Der Kontaktelementträger 2 ist auch hier aus Kunststoff aufgebaut und kann in der gleichen Weise ausgeformt bzw. ausgebildet sein wie bei den EKG-Klemmelektroden nach dem Stand der Technik, wie sie anhand von 1 erläutert wurden. Das heißt, der Kontaktelementträger 2 weist zwei abgeflachte Ringsegmente 2a, 2b aus Kunststoff auf, die über ein Gelenk 3 miteinander gekoppelt sind und die auf der anderen Seite des Gelenks 3 jeweils einen Griffabschnitt 2R aufweisen. Die Griffabschnitte 2R können auch hier entgegen der Federkraft einer Feder F oder durch federnde Ausbildung des Gelenks zusammengedrückt werden, um die EKG-Klemmelektrode 2 zu öffnen und an einer Extremität A, beispielsweise einem Arm A, des Patienten P zu befestigen (siehe 5). Im Unterschied zu den EKG-Klemmelektroden nach dem Stand der Technik gemäß 1 befindet sich nun aber an jedem der beiden Ringsegmente 2a, 2b innenseitig ein Hautkontaktelement K1, K2. Beide Hautkontaktelemente K1, K2 sind mit Anschlusselementen Z1, Z2 verbunden, die beispielsweise in einem gemeinsamen zweiadrigen Kabel zu einer EKG-Messeinrichtung geführt werden und dort an verschiedene Eingangskanäle angeschlossen sind. Grundsätzlich könnte natürlich auch hier die EKG-Klemmelektrode 2 zwei Anschlusselemente in Form von zwei Steckkontakten aufweisen, so dass eine Verbindung über zwei Kabel möglich wäre. Sinnvoller ist jedoch die Zusammenführung mit einem zweiadrigen Kabel, wobei hier beispielsweise ein gemeinsamer Steckkontakt verwendet werden kann, beispielsweise in Form eines Koaxialsteckers oder dergleichen. Mit Hilfe dieser EKG-Elektrode 1 ist es nun möglich, am Handgelenk bzw. Unterarm des Patienten P oder auch an einem Bein bzw. Fußgelenk gleichzeitig zwei Potentiale abzugreifen, beispielsweise ein erstes Potential, welches für eine differenzielle Messung in Bezug zu einem dritten Potential an einem anderen Körperteil des Patienten dient, und einem Referenzpotential, welches die Neutralelektrode ersetzt.
Vorteilhafterweise ist hier dafür gesorgt, dass die Hautkontaktelemente K1, K2 und die Anschlusselemente Z1, Z2 möglichst gut durch eine Schirmung 4 abgeschirmt sind, was hier lediglich schematisch dargestellt ist.
4 zeigt eine weitere bevorzugte EKG-Elektrode 5, welche als weitere EKG-Elektrode 5 innerhalb eines EKG-Elektrodensets 10 eingesetzt werden kann. Hierbei handelt es sich ebenfalls um eine Art EKG-Klemmelektrode, jedoch nun als Ohr-EKG-Elektrode 5, die an einem Ohrläppchen eines Patienten festgeklipst werden kann. Bei dieser Ohr-EKG-Elektrode 5 kann der Kontaktelementträger 7 auch aus zwei Kunststoffteilen 7a, 7b bestehen, welche über ein Gelenk 8 miteinander verbunden sind und gegen eine Federkraft gegeneinander geöffnet und durch die Federkraft wieder zusammengedrückt werden können, so dass die EKG-Elektrode 5 sehr leicht an einem Ohrläppchen des Patienten angeklemmt werden kann.
Auf der Innenseite eines der beiden Teile 7a, 7b des Kontaktelementträgers 7 befindet sich ein weiteres Hautkontaktelement K3 zum Abgreifen eines Potentials am Ohrläppchen des Patienten P. Dieses Hautkontaktelement K3 ist mit einem Anschlusselement Z3 versehen, hier beispielsweise auch mit einem Kabel. Wie bei der EKG-Klemmelektroden 1 gemäß 3 sind hier das Hautkontaktelement K3 und das Anschlusselement Z3 möglichst gut durch eine Schirmung 9 geschirmt.
Zusätzlich kann die Ohr-EKG-Elektrode 5 optional noch einen Pulsoxymetersensor PS aufweisen, welcher hier nur schematisch dargestellt ist. Üblicherweise weist dieser zumindest eine LED und eine Einrichtung zum Messen des LED-Lichts auf, welches durch das Ohrläppchen hindurchdringt. Das heißt, dieser Pulsoxymetersensor PS weist mehrere Komponenten auf, die sich an den verschiedenen Teilen 7a, 7b des Kontaktelementträgers 7 befinden können. Das mit dem Pulsoxymetersensor PS gemessene Signal kann dann beispielsweise auch über das Kabel für das Anschlusselement Z3 übertragen werden, wenn ein mehradriges Kabel verwendet wird.
5 zeigt in der Anwendung an einem Patienten P ein EKG-Messsystem 20 mit einem solchen Elektrodenset 10, welches zumindest eine EKG-Klemmelektrode 1 gemäß 3 umfasst und eine Ohr-EKG-Elektrode 5 gemäß 4. Wie hier zu sehen ist, ist am linken Ohr O des Patienten P die Ohr-EKG-Elektrode 5 angeschlossen, und über das Anschlusselement Z3 bzw. Zuleitungskabel Z3 wird das dort am Hautkontaktelement K3 gemessene Potential zunächst in Richtung einer erfindungsgemäßen EKG-Klemmelektrode 1 weitergeleitet, wie sie in 3 dargestellt ist. Diese EKG-Klemmelektrode 1 ist hier als Handgelenksklemme am linken Arm A des Patienten P angeordnet.
Von dort wird dann die Zuleitung gemeinsam mit den Zuleitungen der Hautkontaktelemente K1, K2 der EKG-Klemmelektrode 1 zu einer Eingangs-Schnittstelle 12 einer EKG-Messeinrichtung 11 weiter geleitet. Dabei werden die Zuleitungen von der O Ohr-EKG-Elektrode 5 und der EKG-Klemmelektrode 1 ab dem linken Handgelenk vorzugsweise parallel geführt, gegebenenfalls sogar innerhalb eines mehradrigen Kabels. Entsprechend sollte dann die Eingangs-Schnittstelle 12 der EKG-Messeinrichtung 11 ausgestaltet sein. Hierbei wird beispielsweise eine Differenzmessung zwischen dem dritten Hautkontaktelement K2 am Ohr O und dem ersten Hautkontaktelement K1 an der EKG-Klemmelektrode 1 am Handgelenk durchgeführt. Das zweite Hautkontaktelement K2 an der EKG-Klemmelektrode 1 wird hierbei beispielsweise als Ersatz für die Neutralelektrode, d. h. als Right Leg Drive, benutzt, um das Referenzpotential zu gewinnen.
Wie hier zu sehen ist, gibt es lediglich eine erste Zuleitung bzw. Kabelverbindung für den Anschluss der Ohr-EKG-Elektrode 5 zwischen dem linken Ohr und dem linken Arm und eine zweite Zuleitung bzw. Kabelverbindung, die zur EKG-Messeinrichtung 11 führt. Vorteilhafterweise werden also keinerlei Kabel über den Patientenkörper hinweg geführt, was für die Bildgebung besonders vorteilhaft ist. Zudem können sowohl die EKG-Klemmelektrode 1 gemäß 3 als auch die Ohr-EKG-Elektrode 5 gemäß 4 sehr schnell vom Personal am Patienten P angebracht werden, ohne dass dieser entkleidet werden muss und ohne das dessen Mithilfe nötig ist. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass über die Ableitung am linken Ohr und am linken Handgelenk ein hervorragendes EKG-Messsignal, ähnlich einer Einthoven-Ableitung I, gemessen werden kann. Der Patient P ist in seiner Bewegungsfreiheit hierbei nur sehr gering eingeschränkt.
6 zeigt ein weiter bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines EKG-Messsystems 20' mit einem Elektrodenset 10', mit einer erfindungsgemäßen EKG-Klemmelektrode 1' nach Art einer Handgelenksklemme, ähnlich wie sie in 3 dargestellt ist. Im Unterschied zu dem Aufführungsbeispiel gemäß 3 befindet sich jedoch hier am Kontaktelementträger 2 außenseitig eine EKG-Messeinrichtung 11', d. h. die EKG-Messeinrichtung 11' ist hier in die EKG-Klemmelektrode 1' integriert. Beispielsweise kann hier auf eines der beiden Kunststoff-Ringsegmente 2a, 2b ein Gehäuse, beispielsweise ebenfalls aus Kunststoff, aufgesetzt sein, welches insbesondere eine Verarbeitungseinheit 14 umfasst, um die Signale bzw. Potentiale zu verarbeiten, die von den Hautkontaktelementen K1, K2 erfasst werden. Um das dritte, entferntere Potential zu messen, kann auch hier eine Ohr-EKG-Elektrode 5 eingesetzt werden, die über eine Zuleitung Z3 mit einer Eingangs-Schnittstelle 13 der integrierten EKG-Messeinrichtung 11' verbunden ist. Das an der Ohr-EKG-Elektrode 5 gemessene Potential und die vom ersten Hautkontaktelement K1 und zweiten Hautkontaktelement K2 gemessenen Potentiale werden in der Verarbeitungseinheit 14 genutzt, um ein EKG-Messsignal abzuleiten. Dieses Signal kann dann von der Verarbeitungseinheit 14 an eine drahtlose Schnittstelle 15 übergeben werden, die das Signal an eine Weiterverarbeitungseinheit (nicht dargestellt) übersendet, in welcher das EKG-Messsignal weiter genutzt wird, beispielsweise um ein bildgebendes Gerät zu triggern und/oder das EKG-Messsignal darzustellen und/oder abzuspeichern.
Zur Energieversorgung befindet sich in der integrierten EKG-Messeinrichtung 11 ein Energiespeicher 16, beispielsweise in Form eines auswechselbaren Akkus 16 oder von Batterien. Ebenso könnte ein Aufladesystem zum Aufladen des Akkus genutzt werden, beispielsweise eine drahtlose Aufladestation, die den Akku auflädt, wenn die EKG-Klemmelektrode 1' in eine solche Aufladestation gebracht wird. Durch diesen Energiespeicher 16 werden insbesondere die Verarbeitungseinheit 14 und die drahtlose Schnittstelle 15 mit der benötigten Energie versorgt.
Auch diese integrierte EKG-Messeinrichtung 11' ist vorzugsweise gut gegen elektromagnetische Störeinflüsse abgeschirmt. Bei Verwendung eines solchen EKG-Messsystems 20' mit einer integrierten EKG-Messeinrichtung 11' in den EKG-Elektroden 1' hat der Patient P eine noch größere Bewegungsfreiheit, da es hier lediglich eine einzige Kabelverbindung zwischen der Ohr-EKG-Elektrode 5 und der EKG-Klemmelektrode 1' am Handgelenk gibt.
Um die Kontaktierung der Haut des Patienten P durch die Hautkontaktelemente K1, K2, K3 zu erleichtern, weisen diese bevorzugt eine Kontaktoberfläche KF mit einer leitfähigen Kunststoffbeschichtung auf oder sind komplett aus leitfähigem Kunststoff gebildet. Dabei ist zumindest ein Teil der Kontaktoberfläche KF mit einer unebenen Oberflächenstruktur S ausgestattet, welche die Kontaktierung noch weiter verbessert. Geeignete leitfähige Kunststoffe sind beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Ethylen-Propylen-DienKautschuk (EPDM), die mit geeigneten Additiven wie z.B. Kohlenstoff oder Leitruß (engl. carbon black) versetzt sein können.
Wie die obigen Ausführungsbeispiele zeigen, bietet die Erfindung bezüglich aller eingangs genannten Parameter gute bis sehr gute Eigenschaften, vor allem im Hinblick auf die Anwendbarkeit und Patientenfreundlichkeit. So wird der Patient nur minimal beeinträchtigt, er muss sich nicht entkleiden und behält seine Bewegungsfreiheit. Dadurch können dem Patienten die EKG-Elektroden sogar bereits vor der Untersuchung im Wartebereich angelegt werden und dort bereits Daten erfasst werden. Die Applikation ist sehr leicht. Während für Klebe- oder Saugelektroden spezielle Stellen am Körper identifiziert werden müssen, sind der linke Arm und das linke Ohr leicht und eindeutig zu identifizieren. Besonders für eine Anwendung im Computertomographen ist die Erfindung sehr gut geeignet, da sich kein Metall in den relevanten Scanregionen befindet.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Z. B. können die Handgelenkselektroden auch als Bändern oder ähnliches ausgebildet sein, anstatt als KlemmElektroden. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe „Einheit“ oder „Element“ nicht aus, dass die betreffende Komponente aus mehreren zusammenwirkenden Teilkomponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
Bezugszeichenliste

1, 1': EKG-Elektrode / EKG-Klemmelektrode
2: Kontaktelementträger
2a,: 2b Ringsegmente
2R: Griffabschnitt
3: Gelenk
4: Schirmung
5: EKG-Elektrode / Ohr-EKG-Elektrode
7: Kontaktelementträger
7a,: 7b Teile des Kontaktelementträgers
8: Gelenk
9: Schirmung
10, 10': EKG-Elektrodenset
11, 11': EKG-Messeinrichtung
12: Eingangs-Schnittstelle
13: Eingangsschnittstelle
14: Verarbeitungseinheit
15: drahtlose Schnittstelle
16: Energiespeicher / Akku
20,: 20' EKG-Messsystem
A: Extremität / Arm
E: Klemmelektrode
F: Feder
G: Gelenk
K: Hautkontaktelement
O: Ohr
P: Patienten
PS: Pulsoxymetersensor
R: Griffabschnitte
S: Oberflächenstruktur
T: Kontaktelementträger
KF: Kontaktoberfläche
K1, K2, K3: Hautkontaktelement
Z1, Z2, Z3: Anschlusselement

Claims

EKG-Elektrode (1, 1`) mit einem Kontaktelementträger (2) zum Umgreifen einer ersten Extremität (A) eines Patienten (P) und einem am Kontaktelementträger (2) angeordneten ersten Hautkontaktelement (K1) mit einem ersten Anschlusselement(Z1) zum Erfassen eines ersten Potentials an der ersten Extremität (A), gekennzeichnet durch zumindest ein am Kontaktelementträger (2) angeordnetes zweites Hautkontaktelement (K2) mit einem zweiten Anschlusselement (Z2), zum Erfassen eines zweiten, vom ersten verschiedenen Potentials an der ersten Extremität (A) .
EKG-Elektrode gemäß Anspruch 1, wobei der Kontaktelementträger (2) ein Band oder ein Ringelement (2a, 2b) aufweist und das erste Hautkontaktelement (K1) und das zweite Hautkontaktelement (K2) an einer im bestimmungsgemäßen Einsatz der EKG-Elektrode (1, 1`) zur Haut des Patienten (P) weisenden Innenseite des Kontaktelementträgers (2) in sich im Wesentlichen gegenüberliegenden Abschnitten des Kontaktelementträgers (2) angeordnet sind.
EKG-Elektrode gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Kontaktelementträger (2) zum Umgreifen eines Unterarms oder Unterschenkels, vorzugsweise als Handgelenk- und/ oder Fuß-Gelenk-Klemme (2) oder als Handgelenk- und/oder Fuß-Gelenk-Band, ausgebildet ist.
EKG-Elektrode gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Hautkontaktelement (K1) und/oder zweite Hautkontaktelement (K2) jeweils eine Kontaktfläche zur ersten Extremität (A) aufweisen, die mindestens 0,5 cm², vorzugsweise mindestens 1 cm², besonders bevorzugt mindestens 1,5 cm², beträgt und/oder die maximal 5 cm², vorzugsweise maximal 3 cm², besonders bevorzugt maximal 2,5 cm² beträgt.
EKG-Elektrode (1`) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche mit einer integrierten EKG-Messeinrichtung (11`).
EKG-Elektrode gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Energiespeicher (16) zum Betrieb der EKG-Elektrode (1, 1`) und/oder einer drahtlosen Schnittstelle (15), um Daten von oder zur EKG-Elektrode (1, 1`)zu übertragen, vorzugsweise zur Übermittlung eines EKG-Messsignals von der EKG-Messeinrichtung (11') an eine Signalempfangseinrichtung.
EKG-Elektrode gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kontaktelementträger (2) eine Schirmung (4, 9) für das erste Hautkontaktelement (K1) und/oder das zweite Hautkontaktelement (K2) und/oder das erste Anschlusselement (Z1) und/oder das zweite Anschlusselement (Z2) und/oder die EKG-Messeinrichtung (11') aufweist.
EKG-Elektrode gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Hautkontaktelement (K1) und/oder das zweite Hautkontaktelement (K2) zumindest teilweise eine Kontaktoberfläche (KF) mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff umfasst und/oder wobei das erste Hautkontaktelement (K1) und/oder das zweite Hautkontaktelement (K2) zumindest teilweise eine Kontaktoberfläche (KF) mit einer unebenen Oberflächenstruktur (S) aufweisen.
EKG-Elektrodenset (10, 10') mit einer Anzahl von EKG-Elektroden (1, 1', 5), wobei zumindest eine der EKG-Elektroden (1, 1') eine EKG-Elektrode (1, 1`) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ist.
EKG-Elektrodenset gemäß Anspruch 9, wobei eine der EKG-Elektroden (5) als Kopfelektrode (5) ausgebildet ist, vorzugsweise als Gesichts- oder Ohr-Elektrode (5), besonders bevorzugt mit einem integrierten Pulsoxymetersensor (PS).
EKG-Messsystem (20, 20'), umfassend ein EKG-Elektrodenset (10, 10') gemäß Anspruch 9 oder 10 und eine EKG-Messeinrichtung (11, 11').
Verfahren zum Erfassen eines EKG-Messsignals, wobei an einer ersten Extremität (A) eines Patienten (P) ein erstes und ein zweites, vom ersten Potential verschiedenes, Potential mittels einer EKG-Elektrode (1, 1`) abgegriffen werden, und mindestens ein drittes Potential an einem weiteren Körperteil des Patienten (P) erfasst wird.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das erste Potential oder das zweite Potential ein Referenzpotential ist.
Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei das dritte Potential an einer weiteren Extremität oder dem Kopf, vorzugsweise einem Ohr (O), des Patienten (P) erfasst wird.
Verwendung einer Kopfelektrode (5), vorzugsweise Gesichts- oder Ohr-Elektrode (5), zum Erfassen eines Potentials für ein EKG-Messsignal.