WO2023212763A1 - Diagnosesystem - Google Patents

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WO2023212763A1
WO2023212763A1 PCT/AT2023/060146 AT2023060146W WO2023212763A1 WO 2023212763 A1 WO2023212763 A1 WO 2023212763A1 AT 2023060146 W AT2023060146 W AT 2023060146W WO 2023212763 A1 WO2023212763 A1 WO 2023212763A1
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electrodes
electrode
support surface
person
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Falko Skrabal
Katharina Skrabal
Philipp GLITZNER
Original Assignee
Falko Skrabal
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Definitions

  • the invention relates to a diagnostic system, having one or more support surfaces on which a person to be examined can be positioned, in particular sitting or lying down.
  • ECG electrocardiogram
  • document AT 514017 B1 discloses an ECG device with chest electrodes and extremity electrodes, in which, in addition to chest electrodes and extremity electrodes, at least one further electrode is attached to the body, which is suitable for feeding and/or measuring an alternating current.
  • non-invasive diagnostic methods with sensors attached to the body include temperature measurement, thermography, oxygen measurement, blood pressure measurement, ECG, whole-body or segmental impedance measurement and whole-body or segmental impedance plethysmography.
  • the ECG provides information about the spread of electrical cardiac excitation and any deviations, although a reliable diagnosis can only be made if all relevant leads, e.g. the Wilson leads, are included. Therefore, diagnostic systems that do not include the leads according to Einthoven, Goldberger and Wilson are essentially unsuitable for cardiovascular diagnostics and it has not yet been possible to derive the chest wall leads from electrodes attached to the back.
  • Whole-body impedance with electrodes on the soles of the feet only provides insufficiently accurate results about the overall body composition and the composition of the individual body segments: thorax, abdomen, left arm, right arm, left leg, right leg.
  • Segmental impedance measurement provides precise results about body composition, fluid content, extracellular volume, edema, overhydration, muscle mass and fat mass, or fat distribution in the body.
  • the electrodes are attached to the physiologically relevant positions of the living being so that all segments that contribute to the quantity of the measured substance are measured and unnecessary, distorting series resistances are excluded. This particularly includes the feet and hands because they essentially consist of connective tissue such as tendons, fascia and bones and cause high and variable preliminary resistance.
  • the whole body impedance without separate consideration of the thorax and abdomen and the four extremities, also produces unsatisfactory results.
  • Segmental impedance plethysmography also provides results about the state of cardiac performance, such as fiber tension of the heart muscle fibers, detection of heart failure, blood flow to the extremities or pulse wave transit time and thus the health of the aorta.
  • a disadvantage of diagnostic systems of the type mentioned at the beginning is that personnel are required to carry out an examination of a person, in particular to attach the individual electrodes to the respective body regions.
  • the object of the invention is to provide a diagnostic system for creating diagnoses and an electrocardiogram, which eliminates the above shortcomings, can be operated particularly easily without any personnel, especially medical personnel, and can still provide detailed and correct diagnoses.
  • a diagnostic system of the type mentioned at the outset in which different areas of the support surfaces, in particular Electrodes are arranged on leg areas, on arm areas, on an upper body area and / or on a neck area, these being at least partially designed as pairs of electrodes, each pair of electrodes having a feed electrode and / or a measuring electrode, the feed electrode being arranged distally relative to the measuring electrode , and wherein a device for feeding an electrical current between the supply electrodes is present and wherein the diagnostic system is set up to measure a voltage drop between the measuring electrodes in order to be able to determine impedances of body areas of a person located on the diagnostic system.
  • Electrodes through which an electrical current can be fed in are considered feed electrodes. Electrodes between which a voltage drop can be measured are considered measuring electrodes.
  • the diagnostic system is set up to switch individual electrodes or pairs of electrodes in pairs in such a way that a current, in particular an alternating current, is fed between two supply electrodes and a voltage drop between the assigned measuring electrodes can be measured in order to determine impedances of body areas the person in the diagnostic system.
  • the support surface which is in contact with the person to be examined when a person to be examined is positioned on the diagnostic system, is provided with electrodes and sensors that a corresponding electrocardiogram and a complete body and health analysis can be created simply by positioning a person correctly on the diagnostic system.
  • the electrodes and sensors can be in direct contact with the skin. Alternatively, it is also possible to carry out the measurement through an item of clothing.
  • the preferred arrangement of two measuring electrodes between two supply electrodes, with an electrical current being applied via the supply electrodes has the particular advantage that a representative voltage drop, based on which the impedance of a body region can be determined, can only be measured with a certain distance between the electrodes , through which a current is introduced into the body region.
  • the background is that a current flow from the electrode spreads out in a roughly conical shape in the body, so that a close area around the electrode would have a higher resistance or a higher impedance due to the spread of the current flow in the body. If a voltage drop is only detected at a certain distance from the feed electrodes using the measuring electrodes that are arranged between the feed electrodes, this error is easily avoided.
  • the measuring electrodes can have a distance from the feed electrodes of 1 cm to 20 cm, preferably 2 cm to 6 cm.
  • the impedance measurements and their subcomponents can also be carried out using capacitive measurements (Swegundo A et al, Sensors
  • Impedance tomographic methods can also be implemented in this way, especially if the number of contactless electrodes is increased and placed strategically, for example in a circular manner, for example on the chest strap (Yandan Jiang et al, 2019 Meas. Sei. Technol. 30 114001),
  • individual feed electrodes or measuring electrodes can be activated sequentially in pairs by switching off electrodes that are not required using switching devices, usually as close as possible to the support surface, namely the contact or coupling point of the person to be examined or of a patient to the electrode on the support surface or to the electrodes of the chest strap that may be used.
  • two or more power sources can be provided, which are preferably galvanically isolated from one another and can be connected to the supply electrodes. Depending on the desired application, the power sources could be alternating or direct current sources.
  • the diagnostic system is set up to feed currents through the individual feed electrodes with different frequencies, in particular with frequencies of 1 Hz to 1 MHz, in particular 5 KHz to 500 KHz.
  • the alternating current resistance or apparent resistance or phase angle of individual body regions at different frequencies can allow precise statements to be made about diseases in the respective body region.
  • Corresponding correlations can also be created in a simple manner with the diagnostic system according to the invention, for example by determining diagnoses using methods known from the prior art, in particular by magnetic resonance tomography, by computer tomography, whole-body DXA, ultrasound and the like, with the sensor values, Impedance values and the subcomponents of the impedance, real part, imaginary part, phase angle are compared, which were determined with the diagnostic system according to the invention.
  • This allows an initial and then continuously improving calibration of the diagnostic system to be carried out, for example using methods of artificial intelligence such as neural networks, especially “deep convolutional neural nets”.
  • switches are preferably provided with which the individual electrodes can be switched directly adjacent to the support surface or at the coupling point to the person. It is then preferred that all electrodes, except for two pairs of electrodes, are connected directly the support surface, preferably less than 10 cm away from the support surface, so that an impedance between the two active electrodes can be determined without being influenced by parasitic electrical effects of the other electrodes. Accordingly, switches for the electrodes are usually arranged directly on the support surface.
  • a pair of electrodes in a left forearm area and a pair of electrodes in an upper body area can first be activated and all other electrodes can be switched off directly on the support surface in order to create an impedance at different frequencies in the left arm by applying an alternating electrical current with different frequencies capture.
  • electrodes in the left lower leg area and in the upper body area can then be activated.
  • the voltage drop between the left and right legs must then be measured, with all other electrodes immediately on the support surface being switched off. The part of the body not traversed by electricity, in this case the right leg, would then only be used as an electrical conductor.
  • the current could also be fed between the left and right lower leg and the voltage drop between the upper body or arms and the left leg could be measured.
  • the upper body is not exposed to electricity and serves as an electrical conductor.
  • impedances of the body to be examined are determined in an analogous manner at different frequencies for the individual body areas or body segments, for example arms, legs, lower legs, chest and abdomen. It is usually also beneficial to record side differences between left and right extremities, as asymmetries are relevant, for example in edema or muscle mass.
  • an electrical resistance or impedance network of the body of the person to be examined can be determined, based on which resistance network, for example, a body fat percentage, a muscle mass, a bone density, an intracellular and extracellular water percentage and the like can be determined.
  • resistance network for example, a body fat percentage, a muscle mass, a bone density, an intracellular and extracellular water percentage and the like.
  • this resistance network only the part of the body through which the alternating current flows is measured; the parts of the body that are not passed through by the alternating current can be measured electrical conductors are used, and this body part is then not part of the measured body segment.
  • an electrode contact measurement is provided, with which those electrodes can be identified which have the lowest contact resistance to a person to be examined, the diagnostic system being set up to activate those electrodes which have the lowest contact resistance, in particular by crosspoint near switch.
  • those electrodes that have the lowest contact resistance to the body of the person to be examined can be used automatically for a diagnosis, i.e. for which electrodes electrical contact is best in order to exclude measurement errors as much as possible.
  • electrodes can be arranged distributed over the entire diagnostic system, with those electrodes for which the contact is best and thus the measurement result is most meaningful can be activated for a measurement.
  • individual electrodes can be used both as measuring electrodes and as feed electrodes, with a current being impressed into the person via the feed electrodes and a voltage drop being measured between the measuring electrodes.
  • an electrode contact measurement is set up to apply an electrical voltage to individual electrodes in order to achieve a current flow via a body located on the diagnostic system, so that a contact resistance can be determined based on the level of the current. Contact quality can therefore be determined based on the contact resistance.
  • the electrode contact measurement can be switched off, in particular close to the coupling point to the person.
  • the power sources can also be regulated taking into account the person's common-mode voltage, which is measured, for example, via the right-leg drive electrode.
  • the impedance measurements are carried out as a pulse-synchronous plethysmographic measurement and as a multi-frequency impedance measurement. From this, an impedance spectroscopy and a Cole Cole plot can be produced with a few measured frequencies. In particular, it is also planned to carry out the segmental pulse-synchronous impedance plethysmographic measurements, i.e.
  • a measurement of a leg plethysmogram or a lower leg plethysmogram can be designed in such a way that the measuring current is fed between the neck and leg or between the arm and leg, but the measurement of the leg plethysmogram can be carried out between the two measuring electrodes on the lower leg, with the contralateral leg not through which the current flows only serves as an electrical conductor.
  • the plethysmogram can be measured, not of the entire leg, but only of the lower leg, if the leg through which the current flows is measured between the knee electrode and the lower leg electrode or between the knee electrode and the leg electrode.
  • the arm and thorax plethysmograms For example, the current could be fed between the two arms, or between an arm and a leg; the measurement would then be carried out either between a leg (not through which the current flows) and the arm through which the current flows, or otherwise between both arms then one arm does not have electricity flowing through it.
  • the input could be between an arm and a leg and between the neck electrode (or forehead electrode) and one of the chest wall ECG electrodes, or neck or forehead electrode and an electrode attached to the support surface in the torso area.
  • the chest wall electrodes or the electrodes attached to the support surface in the torso area can also be used together with one of the extremity electrodes to supply electricity.
  • the plethysmograms are preferably averaged from several to many heartbeats and so-called templates are constructed so that the exact characteristics of the templates such as rise steepness, peak height, fall steepness as well as a shape analysis to create diagnoses, for example to measure cardiac output, detect Heart failure, volume wave transit time, blood flow differences in left and right extremities can be used.
  • Methods of artificial intelligence, especially neural networks and “deep convolutional neural nets”, have proven particularly useful for the shape analysis of the templates.
  • the leads In order to be able to reconstruct the conventional ECG leads, in particular Einthoven I, II, III, Wilson V1-V6 and Goldberger leads aVR, aVL, aVF, from the electrode positions available on the support surface, the leads should ideally be in the three-dimensional space of the torso be arranged on the orthogonal x, y, z axes to accurately determine the cardiac vectors and reconstruct the conventional derivations.
  • the EASI leads according to Dower J Electrocardiology, Suppl1988, S182-S187 have proven useful in the past, although they require electrodes on the front of the chest.
  • At least three ECG leads should be arranged on the support surface, if possible in all three levels of the room and as orthogonally as possible in relation to the person positioned on the support surface: one approximately centrally and vertically, approximately corresponding to the longitudinal axis of the support surface (and thus also the longitudinal axis of the human body) in the upper region of the support surface, the second derivative approximately in the central longitudinal region of the support surface approximately transverse to the longitudinal direction of the support surface (and thus also corresponding to the horizontal axis of the human body) and the third derivative approximately diagonally in the upper region of the support surface and thus corresponding to the sagittal axis of the human body lying on the support surface.
  • this sagittal axis should be directed at approximately 10:30, corresponding to an hour hand on the clock, or vice versa at 4:30.
  • the three-dimensionality arises because the base of the heart is in the middle of the chest, while the tip of the heart is on the front wall of the chest. This can then be used in analogy to the derivations from Dower (J Electrocardiology 21, Supplement, 1988, S182-S187) to reconstruct the conventional derivations, especially according to Wilson. Reference is made to the relevant literature cited here.
  • the hour hand could also be pointed at 1 hour 30 so that the third derivative corresponds to the sagittal axis with the person lying on the support surface.
  • these leads could be arranged with the electrode positions “l r ”, “M r ”, “A r ” in a plane at the level of approximately the 10th to 12th vertebral body, which is approximately the 5th intercostal space at the level of the sternum.
  • Another electrode can be placed, for example, on the neck “N r ”.
  • these electrode positions are located in such a way that a reconstruction of the standard leads according to Einthoven, Goldberger and Wilson is possible.
  • the limb electrodes with leads I, II, III, avR, avL and avF can also be used to reconstruct the missing conventional 12-channel ECG leads in order to additionally reconstruct the missing leads, since these leads are connected by the feed ECG signals that can be obtained using measuring electrodes on the arms and legs can be available anyway. Similar to the method of, for example, Dower or, for example, Xue et al. (Computers In Cardiology, IEEE, 2007; 709-71), for example, the chest wall leads can be reconstructed.
  • V derived a(A r - l r ) + b(M r - N r ) + c(A r - N r ) + d
  • a r to l r would represent the horizontal vector component, M r to N r the vertical vector component and A r to N r the anterior-posterior vector component.
  • the anterior-posterior component could be strengthened by placing the neck electrode more ventrally in a U-shaped neck roll that partially encloses the neck, or by placing the neck electrode ventrally in the area of the larynx, for example on a larynx microphone Sternum, or on the forehead as a forehead electrode 45, for example in a headband, or for example in the support surface of virtual reality glasses, for example on the forehead (Fr for front). Then the equations could be:
  • V derived a(A r - l r ) + b(M r - N r ) + c(A r - Fr) + d
  • Such equations are created for the derivatives V1 to V6, and if necessary also for the Einthoven and Goldberger derivatives, in order to reconstruct the other derivatives using the respective coefficients.
  • the conventional derivations can be reconstructed even better, especially if for each of the Separate sets of equations are developed for the above sections of the ECG curve, taking the root mean square error into account.
  • Non-linear methods such as the “support vector regression method” (KKU Engineering Journal, 2016; 43(S2):317-322) or similar non-linear methods can also be implemented and often show smaller deviations Results.
  • support vector regression method KKU Engineering Journal, 2016; 43(S2):317-322)
  • similar non-linear methods can also be implemented and often show smaller deviations Results.
  • neural networks have proven themselves well because they can better represent non-linear relationships.
  • a three-dimensional recording of the torso can be very helpful in order to be able to record deviations in the shape of the torso from a cylinder and the exact arrangement of the electrodes in three-dimensional space.
  • the support surface has a plurality of at least partially convex and/or concave, preferably elastic, deformations which carry electrodes. This enables particularly good electrical contact between body parts of a person to be examined and the electrodes.
  • At least one electrode is attached to a deformable material, which deforms when a person is positioned in order to establish a favorable electrical connection of the electrode to the human body.
  • Appropriately designed electrodes can basically be provided at any position, especially in the area of the wrists or forearms and just above the ankles or on the lower leg just below the knee joint.
  • the electrodes can also be attached in semi-cylindrical shells lined with deformable material, which cylinder axes correspond to Have longitudinal axes of the associated extremities so that a person to be examined can easily position the arms and legs in the shells, while at the same time a favorable electrical connection is established via the deformable areas.
  • U-shaped, concave support surfaces could be arranged on the arms and legs, which can optionally be selected using a multiplexer. These electrodes for the relevant extremity would then not lie on the respective electrode axis, but depending on the distance to the base of the extremity, outside the extremity axis, so that they do not interfere with each other.
  • the person being examined then chooses, for example, the U-shaped electrode-bearing support surface just above the wrist or above the ankle by alternating adduction and abduction of the arms and legs.
  • the corresponding electrodes are activated and the others are switched off.
  • the pairs of electrodes in which the arms and legs fall best are inevitably formed.
  • a continuously closed support surface can be created between the support surface and the support surface without any interruptions, corresponding to a relief shaped after the body, which is absolutely necessary for hygienic reasons, since, for example, the support surface could be cleaned, for example also sprayed down.
  • all electronic components and cables can then be welded between the support and support surfaces, which further increases the safety of the device.
  • the support surface can best be stitched across the middle so that it can be folded and transported easily.
  • any suitable material can be used as the elastic material. It is particularly preferred that at least one electrode is arranged on a skin-friendly, robust elastomer.
  • At least one electrode is arranged on a convex area that protrudes from the support surface.
  • Good contact can thus be achieved, particularly in the area of the neck, for example in the form of an electrode placed on an elastic, possibly movable neck roll, or in the area of the upper body, especially since a correspondingly protruding, convex area results in an increased pressure load on this area, which is for ensures good contact.
  • the contact caused by body weight is particularly critical, which is why particularly corrosion-resistant and very well conductive electrodes with low contact resistance, such as gold-coated electrodes, should be used.
  • this makes it possible in a simple manner to carry out a corresponding diagnosis even through items of clothing (particularly if they are conductive or moistened). This is particularly ensured when the contact region is moistened, for example by electrode spray.
  • the diagnostic system can therefore be used in particular in public areas such as a shopping center, waiting areas, etc.
  • At least one electrode in particular the electrodes on the leg areas and the arm areas, are concave in order to provide a corresponding area of the human body, in particular a leg area and an arm area.
  • a corresponding, for example U-shaped design which can be formed in particular by a part of a hollow cylinder, good contact can be achieved on the one hand and at the same time favorable handling on the other.
  • Hands and feet can also be used, for example with electrically conductive handles, as electrode positions, especially for the feed, and also as positions for the measuring electrodes, which, however, means an increased series resistance.
  • the electrodes are easily deformable, for example made of conductive rubber or fabric.
  • the diagnostic system can be easily adapted to people of different sizes if at least two electrodes are movable relative to one another, in particular the electrodes on the leg areas relative to the electrodes in the upper body area and/or the electrodes on the arm areas relative to the electrodes on the upper body area, in order to achieve this To be able to adapt the diagnostic system to people of different sizes.
  • This adaptability can be achieved, for example, by parts of the support surface that are connected in an articulated or displaceable manner to a main body or by separate support surfaces on which electrodes of the leg areas and/or electrodes of the arm areas are arranged.
  • Adaptability to people of different sizes can also be achieved in a simple manner as an alternative to a mechanism with which individual electrodes can be moved relative to other electrodes if several adjacent electrodes are arranged on the leg areas, the arm areas, the neck area and/or the upper body area , wherein the device is set up to activate one or more of these electrodes depending on the size of the person to be examined, with the electrode being activated for a measurement which has the best electrical contact with the respective body area and/or which is anatomically correctly located .
  • a pressure sensor in particular piezo sensors, can be additionally provided on the electrodes in order to determine those electrodes on which a mechanical pressure caused by the body weight of the person on the diagnostic system is greatest.
  • At a Corresponding position usually also achieves an optimal electrical contact or an electrical contact with the lowest contact resistance. It is preferably provided that at least three electrodes are provided in the upper body area at approximately the same height, with at least one electrode preferably being arranged approximately in the middle and the two further electrodes being arranged approximately symmetrically to the side.
  • an upper arm cuff and/or a pulse oximeter are provided.
  • Such devices can be designed simply, for example with a Velcro fastener or an elastic clamping device, so that a person to be examined can also put them on themselves. The system can therefore still be operated without personnel.
  • the pulse oximeter can, for example, be designed to detect oxygen saturation on a finger or another part of the body, for example on the wrist, on the forehead, etc. and, if necessary, be integrated into VR glasses.
  • sterilization is necessary. This can be done within 60 seconds within a “clean box”, in which the glasses are sterilized and dried for the next person using UV radiation and drying, for example becomes.
  • the person using the device receives a code or electronic key with which the clean box is opened, the 3-D glasses are released and the examination is activated.
  • the support surface is made of a washable plastic, preferably a deformable material, and if there is a support surface below the support surface, which is made in particular of durable fabric.
  • the support surface can also be designed to be subjected to a variable pressure, for example by means of a chamber between the support and Support surface which is filled with fluid, e.g. gas, using a compressor.
  • a U-shaped shape of the support surface is sufficient to exert pressure on the artery from the outside, for example hydraulically, in order to measure the oscillations of the pressure with the corresponding counterpressure and, for example, to determine the blood pressure oscillometrically and/or auscultationally Perform pulse wave analysis.
  • This is particularly possible on the wrist, for example, because there is a bony boundary to the arm on the open side of the U. So that the arm is not pressed out of the U, an area could alternatively be provided at the bottom of the U in which no hydraulic pressure is exerted.
  • each electrode is arranged on an area which can be pressed against a human body with variable pressure, the area being designed in particular as a bladder that can be filled with a fluid, with a pressure of the fluid in the bladder can be changed, preferably by means of a pump.
  • the arrangement of the electrodes on corresponding areas, in particular on inflatable chambers or bladders can only be done with individual electrodes, for example on the electrodes in arm areas, leg areas, chest areas or even on all electrodes.
  • the electrode which is arranged in a neck support or a neck roll, can be pressed against a person over such an area or a bladder with variable pressure in order to enable precise measurement in the area of the neck roll.
  • electrodes in the area of a chest strap can also be pressed against a person with variable pressure.
  • a chest strap can be designed with at least one inflatable chamber for this purpose.
  • one or more pressure sensors can be provided, which can detect pressure changes in the fluid.
  • a device for changing a pressure in the fluid can be provided, in particular a pneumatic and/or hydraulic device, with a pressure sensor also being provided for determining a pressure in the fluid.
  • the diagnostic system has sensors with which the mechanical behavior of body parts of a person located at the diagnostic system on applied forces and/or movements can be detected in order to be able to assess mechanical stiffness of individual body areas, in particular depending on a frequency with which a force and/or a movement are applied.
  • additional information can be provided with regard to a mechanical composition of the individual body areas, for example to be able to determine a fat content or a muscle mass or a bone density.
  • liver disease can be inferred based on the stiffness of the liver, so that statements can be made about the state of health of the person or part of the person's body based on the mechanical parameters that can be determined.
  • Forces and movements can be applied to the individual body areas, for example with vibrating devices, which can optionally vibrate at different frequencies and / or different amplitudes or force intensities, or other devices, which are known, for example, from massage devices.
  • the reaction of the examined person to the applied physical forces such as heat, cold, electric current, pressure, vibration
  • the function of the nervous system for example the sensor system or perception
  • the function of the nervous system can also be recorded of the person examined can be recorded and quantified.
  • the diagnostic system is designed as a bed, in particular as a tilting bed, with a tilting angle being detectable.
  • this is a convenient way for a person to be examined.
  • the tilt angle can also be used to easily determine a hydrostatic pressure difference between individual areas of the body, so that measured data can be interpreted even better or can be corrected for a hydrostatic pressure difference.
  • This can also be used to determine whether there is an adequate reaction of the circulatory system and the autonomic nervous system, e.g. stroke volume, heart rate, vascular resistance, sympathetic nervous system, vagus system, etc., to the tilting maneuver.
  • one or more cameras in particular an infrared camera, and / or time-of-flight sensors are provided, with which one on the The person on the support surface can be recorded three-dimensionally, with which dimensions of a person being examined can be determined.
  • a camera can also be used to record the skin color of the person being examined and to derive medical information from it.
  • the position of the electrodes could also be automatically brought into the correct position using auxiliary motors, for example.
  • This also provides bidirectional communication between the imaging method and the electrical and other sensors, which further improve the measurement results and diagnoses.
  • the three-dimensional contour can be used to determine additional information for determining the circumference and diameter of the body segments, body fat, a body mass index or a waist-to-hip ratio, which values are also meaningful for a state of health.
  • an additional 3D measurement of the human body can be of great advantage.
  • the human body can be represented using normal photographs, preferably in several planes, stereo cameras, or time-of-flight methods and, when using a scale, the body dimensions can be represented in 2-D or 3-D. Once the body dimensions can be included in the evaluation using contact sensors, these two methods can be combined.
  • the electrical resistance of the body or one of its segments depends not only on the specific resistance, but also on the length and the Cross section of the examined body part or body.
  • the combination of these two measurement methods provides even more precise biological data.
  • the two combined methods also enable feedback between the results of the non-contact measurement and the contact measurements.
  • the localization of the electrodes could be improved through direct feedback from the contactless measurement and vice versa. It could also be possible, depending on the results of the non-contact measurements, to measure additional segments of the body, for example by activating additional electrodes at other locations, such as the proximal lower leg to detect a circulatory disorder or in regions that are particularly affected by the non-contact measurements appear critical.
  • electrodes can be arranged distributed over an entire support surface of the diagnostic system, i.e. over a surface on which a person positioned as intended on the diagnostic system touches the diagnostic system, which can be switched individually in order to determine impedances of individual body regions. The electrodes can usually be switched close to the surface or close to the coupling point.
  • thermographic image of the person in order to be able to identify, for example, a circulatory disorder, especially in the lower extremities, local inflammation caused by a thrombosis, or an infection, which cause warming.
  • traumatic or inflammatory changes in the joints or local tumors can be detected based on heating.
  • thermographic process is particularly suitable for this.
  • a thermal imaging camera could also be used to improve the three-dimensional representation of dressed people.
  • a thermal imaging camera is therefore preferably also provided, with which a temperature of a person located at the diagnostic system can be recorded. On the one hand, this makes it possible to determine whether the person has an elevated temperature or fever. In addition, by detecting temperatures on a surface of the person to be examined, it is also possible to conclude, for example, about inflammation, tumors and/or circulatory disorders.
  • the temperatures can be with a Thermal imaging camera and/or with temperature sensors, which
  • Temperature sensors can be integrated into the support surface, for example.
  • a chest strap is preferably additionally provided, which has chest strap outer electrodes on the outside, which correspond to contact electrodes on the support surface, so that electrical signals from the chest strap can be transmitted via the chest strap outer electrodes to the contact electrodes of the support surface.
  • a classic ECG Electrodes are placed on the front of the person being examined on the upper body.
  • the inventor has found that it is fundamentally possible to create an electrocardiogram with electrodes arranged on the back, which can be positioned in an upper body area. This also allows a high level of accuracy to be achieved.
  • a chest strap is also provided, with which electrical measurements can also be carried out on the front of the person to be examined.
  • the chest strap is then preferably designed in such a way that it can be put on by the person to be examined in order to continue to be able to operate the device without personnel. Accordingly, contact between the chest strap and the electrodes of the support surface also occurs easily and in particular without an additional plug contact, but only through loose contact, so that the diagnostic system can easily be operated or self-administered by the person to be examined.
  • an optical medium for example a screen or VR glasses
  • the diagnostic system therefore preferably has a data processing device which is connected to all electrodes and sensors as well as the screen in order to be able to make statements about the state of health of the person to be examined based on the data obtained with the sensors and electrodes, which are presented below, usually in real time.
  • a combined representation of the optical sensors is particularly advantageous the 3D representation with the representation of the data as it is obtained from the measured values.
  • diagnoses can be made: e.g. all diagnoses that are made with the 12-channel ECG, e.g. stroke volume, cardiac output, vascular resistance, heart attack, coronary heart disease, pulmonary embolism, pulmonary congestion, pneumonia, myocarditis, pericarditis, right heart overload, heart valve defect, Lown classification , arrhythmias, atrial fibrillation, risk of atrial fibrillation, etc.
  • blood pressure e.g. via an integrated blood pressure monitor or via a U-shaped support surface in the area of the arms and legs that can be subjected to variable pressure
  • central blood pressure via a transfer function of the peripheral blood pressure curve or via a modified one Windkessel model (McEniery European Heart Journal (2014) 35, 1719-1725).
  • Cardiac performance and detection of heart failure can be detected by shape analysis of the plethysmograms with lower amplitudes and slopes (Skrabal F et al, Med Eng Phys. 2014 Jul;36(7):896-904).
  • shape analysis of the plethysmograms with lower amplitudes and slopes
  • Heart failure can also be caused by respiratory changes with prolonged expiration, dry and wet breath sounds, by changes in extracellular water in the segments (Skrabal F et al Med Eng Phys. 2014 Jul; 36(7): 896-904), by the discovery of low muscle mass, etc . be recognized.
  • Lung function with the well-known parameters FVC, FEV1, PEF, MEF25, MEF50, MEF75 and MMEF can be measured via the breathing tube, breathing gases via CO2 and O2 sensors.
  • Lung diseases, especially COPD can be recognized from the CO2 exhalation curve due to the characteristic curve shape (Mieloszyk, IEEE Transactions on Biomedical Engineering 61, 2882-2890. 2014).
  • Oxygen saturation via O2 sensor can be measured specifically at the electrode positions on the extremities or on the ear, if possible integrated into the band of the VR glasses, vision testing by changing the size of objects on the optical medium and their detection or non-detection, especially using VR glasses with feedback ( acoustically through speech or by pressing a button by the person being examined), hearing test (via changing the volume on the acoustic medium with detection or non-detection and corresponding feedback), heart rate variability (via spectral analysis of the heart rate intervals), polyneuropathy by measuring the sense of touch (changed impulses through actuators on the support surfaces Feedback from the person being examined), temperature sense (changed temperature on the support surfaces with feedback), vibration sense (changed vibration on the support surfaces with feedback), autonomic nervous system to control the circulation with the sympathetic and vagus nerves via a spectral analysis of heart intervals and blood pressure fluctuations with evaluation specifically of the 0.1 and 0.3 Hz bands, baroreceptor reflex sensitivity via spontaneous blood pressure steps using heart rate intervals,
  • Kidney function can also be improved a lot It is easier to judge if the lean body mass and the appendicular muscle mass are known, because serum creatinine values, such as those that can be determined at point of care, can be corrected for the different lean body mass. With low muscle mass and low lean body mass, the creatinine clearance is calculated incorrectly using the MDRD formula and other formulas, but with knowledge of the muscle mass, an unadulterated determination of the creatinine clearance is possible. Better drug dosage is also possible, for example for cytostatics or narcotics, because many drugs are dosed according to the lean body mass or also according to the fat mass. The biological muscle age, for which there are standard values, can also be calculated.
  • Training monitoring with the progression of muscle mass and the calculated aerobic capacity (calculated from age, waist-hip ratio, e.g. measured with a 3-D recording of the person examined, height and shape of the plethysmograms, measured muscle mass, fat mass, abdominal fat, etc. using multiple regression equations or using artificial intelligence) is very possible and is therefore already being used by us (see figures). Many other diagnoses not mentioned here can also be made.
  • Inflammatory foci in the body for example using thermographic methods or diabetic feet, can also be detected using thermography and pulse amplitudes, brachial index.
  • metabolic diseases such as diabetes, bone metabolism disorders and disorders of all internal organs are also possible. Malignancies can also be easily identified, for example when unexplained changes in fat or muscle mass can suddenly be observed during follow-up observations, which can be carried out automatically due to the permanent storage of the data.
  • virtual reality glasses can also be provided, which themselves can have biosensors and are connected to sensors of the diagnostic system via a data connection, so that the virtual reality glasses can in particular provide data relating to one The person's health status can be represented.
  • the virtual reality glasses have sensors for recording the person's health-relevant data, in particular sensors for recording physical quantities such as electricity, light, gases, flow speed and the like.
  • the virtual reality glasses can therefore also contribute to data collection and diagnosis, achieving an effect that goes beyond simply displaying information.
  • the virtual reality glasses are preferably equipped with a breathing tube including the nose, which is equipped for measuring flow velocity, breathing pressure, breathing volume and gas analysis.
  • a breathing tube including the nose which is equipped for measuring flow velocity, breathing pressure, breathing volume and gas analysis.
  • lung function can be easily determined using the diagnostic system in order to obtain the most complete picture possible of a person's health status.
  • Differential pressure methods, turbine flow measurement and ultrasonic flow measurement are common methods for this, although any future developments in this area can also be integrated here.
  • Ultrasonic flow measurement is usually carried out in sensors located approximately along the respiratory flow by measuring in both directions, taking into account the molar mass of the gas and the temperature.
  • An exchangeable mouthpiece for measuring lung function and respiratory gases could also be used in a known manner, but the diagnostic system loses some of its elegance.
  • Brain dysfunction such as epilepsy due to EEG electrodes housed in the glasses and its band, loss of brain function, vision tests, hearing tests, etc. are also possible through the use of virtual reality glasses and bidirectional communication, e.g. also via speech, if they are equipped with additional sensors .
  • a bidirectionally communicating online expert system for the diagnosis of numerous diseases can be available, to which the diagnostic system is connected via a data connection, in particular via the Internet.
  • experts or an automated expert system can be called in if necessary, to which all measurement results determined with the diagnostic system can be made available, for example via the Internet. For example, the measurement of a person can be activated via a cell phone and the results can then also be communicated.
  • electrical lines to the individual electrodes and/or sensors are arranged between the support surface and the support surface.
  • This support surface with the support surface could, for example, also be designed as a mat, which can possibly be reduced in size by rolling or folding so that it is easily transportable and can be placed on any surface. A bend in the longitudinal center of the mat (in the hip area of the body to be placed) directed towards the support surface would be enough to create an easy-to-transport package. All electronic components, sensors, cables, etc. are preferably welded or glued between the support surface and the support surface.
  • stable bracket supports for the bracket for example a tube, can be attached to the mat, to which the bracket for the camera or imaging device is removably attached.
  • a fluid is arranged between the support surface and the support surface. This results in a particularly good pressure distribution. Structurally, this can be achieved, for example, by a gas, such as air or a liquid, such as water, between the support surface and the support surface.
  • the electrodes are designed as strip electrodes. Such electrodes have a ratio of length to width which corresponds to at least five, preferably at least ten, in order to achieve favorable electrical contacting.
  • microphones, pressure sensors and/or acceleration sensors are provided on the support surface in order to be able to monitor breathing, for example via the breathing noises of a person using the diagnostic system.
  • Pressure sensors can also be used to obtain information about the weight, size and dimensions of the individual limbs of a person to be examined, which can be used to make the diagnosis.
  • the diagnostic system can also be used to determine the state of health of the nervous system of the person being examined.
  • devices for generating predefined temperatures and pressure or vibration signals are provided at different positions in order to be able to determine reactions of body parts of a person on the diagnostic system to applied temperature changes and mechanical influences via feedback from the person being examined.
  • the diagnostic system can be designed to use these devices to apply a (slightly) lower or higher temperature than the body temperature or mechanical signals of different intensity and at the same time to obtain feedback from the person to be examined as to where and at what time this temperature change occurs or perceives mechanical influences, for example through the sense of touch, deep sensitivity through the sense of vibration. This allows one
  • Stimulus conduction speed and the health status of nerve pathways can be easily recorded.
  • devices for outputting acoustic and/or optical signals are provided in order to enable communication with a person located on the diagnostic system.
  • This can be achieved, for example, via speakers and/or a screen and optionally VR glasses.
  • microphones and input devices are usually provided, so that the person being examined can also provide appropriate feedback to the diagnostic system.
  • the device is set up to reproduce a three-dimensional image of a person on the diagnostic system captured with a camera.
  • a screen and/or VR glasses can preferably be used, with which images and videos of the beating heart, the pulsating aorta and the breathing lungs of the person being examined can be observed in the transparent and real person.
  • the diagnostic system is usually set up to display a diagnosis in real time, for example by coloring a body region of a body on a screen in the field of vision of the person who is on the diagnostic system, according to a health status of the person's respective body region.
  • the electrodes are designed for non-contact recording of measured values for an EKG, in particular as capacitive electrodes. This makes it possible to record health-relevant data even through clothing, which is particularly advantageous for using the diagnostic system according to the invention in a public place such as a shopping center.
  • the diagnostic system uses the electrical measured values determined with the electrodes and/or measured values determined without contact, in particular measured values that were determined with a camera, to determine the lean body mass and/or the muscle mass and to correct one Kidney function is established based on lean body mass and/or muscle mass. This means that data on kidney function determined using conventional measurement methods can be easily and quickly corrected for a possibly higher or lower muscle mass, which is not included in the assessment in a conventional measurement of kidney function.
  • one, preferably two, microphones are provided in a chest area, which can preferably be pressed against a human body through areas with variable pressure, in particular bubbles filled with a fluid, in order to to record lung sounds. This makes it easy to automatically determine lung function or pathological lung conditions, such as pulmonary congestion, pneumonia or pulmonary emphysema.
  • FIG. 1 shows a diagnostic system according to the invention
  • Fig. 2 shows a detail of the diagnostic system according to the invention
  • Fig. 3 diagnostic system including a person to be examined
  • Fig. 4 a detail of the diagnostic system: undivided support surface for arms and legs
  • Fig. 5 a detail of the diagnostic system: divided support surface for arms and legs
  • Fig. 6 and 7 a chest strap for the diagnostic system in different views
  • 8 shows a basic circuit diagram of the diagnostic system with an alternating current source
  • Fig. 10 is a basic circuit diagram of matched alternating current sources
  • FIG. 11 shows a schematic diagram of a possible electrode contact measurement
  • the diagnostic system 1 shows the diagnostic system 1 according to the invention designed as a tilting bed with a tilting frame 16. As can be seen, the diagnostic system 1 has electrodes 3 arranged in leg areas 5, arm areas 4, an upper body area 6 and a neck area 7. This allows a resistance network or an impedance network of a human body to be detected in a simple manner.
  • an electrode further away from the center of the body is designed as a feed electrode 8 and an electrode arranged closer to the center of the body is designed as a measuring electrode 9, so that an electrical current, usually an alternating current, is applied via two feed electrodes 8 and a voltage drop between the measuring electrodes 9 arranged between them is measured can be.
  • the diagnostic system 1 is designed here, for example, as a tilting bed, so that a height difference between the upper body area 6 and the leg areas 5 can be changed in a simple manner, in particular by shifting a center of gravity. Furthermore, an angle sensor (not shown) is provided, with which this height difference can also be detected in order to be able to determine a pressure difference caused by the height difference.
  • the diagnostic system 1 is mounted on a scale 41, the person's weight could be automatically determined at the same time.
  • the diagnostic system 1 preferably has two kinks, the lower kink intended for the legs is convex upwards, and the upper kink intended for the hips is concave upwards.
  • a mechanical joint for example a hinge joint, is provided at these points, it can be set in motion with actuators, for example, which enables physiotherapy of the joints with movement therapy.
  • Such mechanical joints can be intended for all joints of the human body.
  • a massage device or a vibration device such as the “power plate” in the diagnostic system 1 or in the couch can also be provided in the couch in order to use the examination time for additional purposes.
  • the diagnostic system 1 has one or more contact surfaces 11 on which a person 2 located on the diagnosis system 1 touches the diagnosis system 1 and in which contact surfaces the electrodes 3 in the arm areas 4, the leg areas 5, the upper body area 6 and the neck area 7 and possibly additionally are arranged in the knee area 40.
  • pressure sensors 44 and devices for applying forces and/or movements as well as sensors for detecting movements or in particular acceleration sensors can also be provided in order to be able to detect not only an electrical state of individual body areas but also a mechanical state and thus in addition to one electrical resistance network to also be able to determine a mechanical assessment of the individual areas of the body.
  • the support surface 11 is designed as a mat that can be placed on any surface, it is desirable to design it as a single support surface, with this support surface then also including arms and legs.
  • electrodes designated l r , A r , M r , N r and at a slightly varied height with l r a, A r a, M r a, N r a are shown, labeled accordingly, these electrodes because they are arranged on the back, are designated with the additional index “r” and are used for the mathematical reconstruction of all ECG leads.
  • the electrically conductive electrodes integrated into the support surface 11 on the upper body area 6 are preferably deformable, in particular arranged on elastomers or formed by conductive elastomers, which establish contact with the person when he lies on the support surface 11 of the examination couch.
  • two electrodes are shown, which are preferably housed in an elevation of the support surface 11, which is designed here as a neck roll 10, and which preferably run horizontally and parallel to the transverse diameter of the lounger. These electrodes are used to supply alternating current to determine the impedance of individual areas of the body at different frequencies or also as ECG electrodes.
  • the electrodes are made, for example, of electrically conductive material, electrically conductive rubber or electrically conductive plastic.
  • concavely shaped support surfaces 11 for arms are preferably attached, which serve to accommodate arm electrodes in arm areas 4.
  • the arm electrodes in the arm areas 4 should preferably lie just above the wrist, the leg electrodes in the leg areas 5 preferably just above the ankle.
  • the concavely shaped holders which form support surfaces 11 for arms and legs, are preferably designed to be movable, displaceable and/or rotatable about one or more pivot axes 15, whereby the holders of the arm and leg length can be adjusted by bending or stretching the arm or leg to different degrees.
  • the concavely shaped support surfaces 11 of the arms would be approximately in line with the armrests. This might be necessary because the body dimensions are so different from person 2 to person 2.
  • These electrodes are used to introduce impedance current or for impedance measurement as well as for ECG leads I according to Einthoven and Goldberger.
  • Similar concave shaped support surfaces 11, which also represent part of the support surface 11, can also be found for the leg electrodes in leg areas 5, in knee areas 40, which are also attached to the examination table.
  • These concavely shaped support surfaces 11 are preferably also movable, preferably designed to be tiltable about a pivot axis 15, so that they can make optimal contact with the leg regardless of the leg length.
  • the person being examined can possibly choose between several U-shaped support surfaces into which the arms and legs fit best, for example, provision can be made to examine shorter arms with less abduction, i.e. to accommodate left and right U-shaped support surfaces closer to one another and to provide a greater spread for longer arms and legs and thus to accommodate left and right support surfaces for the extremities further apart (or vice versa).
  • This embodiment has the advantage that no moving parts are necessary and a hygienically clean, continuously closed support surface is available.
  • the pivot axes 15 of the arm regions 4 are aligned approximately vertically and the pivot axes 15 of the leg regions 5 are aligned approximately horizontally.
  • the support surface 11 of the legs would tilt away from the examination table to accommodate the bent knees; with short legs, the support surfaces 11 of the brackets would be approximately parallel to the examination table or the tilting table.
  • the support surface 11 or the support surface 11 for arms and legs and the neck roll 10 could, for example, also be equipped with further sensors, for example for temperature, oxygen, or pressure or even actuators.
  • a measuring module with CPU 36 is preferably provided on the couch, which can contain not only a twelve-channel ECG, but also an alternating current source 35 with several frequencies as well as a direct current source, for example for stimulation current therapy sends a measuring current to the respectively activated electrodes, and also houses at least one energy or pressure source and communication hardware.
  • a switch preferably a multiplexer, can be provided, which connects the patient connection lines and feed electrodes, which are not needed for the measurement in question, are switched off.
  • the measuring module with CPU 36 has circuits for multi-channel ECG, impedance feed and impedance measurement, multiplexer, evaluation unit for contact data and non-contact data and is preferably attached as close as possible to the examination table or examination mat.
  • galvanically isolated current sources can also be provided, which are connected to the individual electrodes, in particular in order to be able to carry out several measurements at the same time.
  • the individual current sources can also be designed to apply currents of different frequencies to the electrodes, so that currents of different frequencies can flow over the individual electrodes if necessary.
  • the distance between pairs of electrodes 3 is preferably between 2 cm and 6 cm, ideally 3 cm to 4 cm.
  • the electrodes in the leg areas 5 and the arm areas 4 can be used for the leads I according to Einthoven and Goldberger and for impedance measurements and impedance feeds. Furthermore, the electrodes can be used in particular in the leg areas 5 for the ECG leads II and III according to Einthoven or for the Goldberger leads and as reference electrodes. However, these leads can also be reconstructed from the so-called EASI leads according to Dower (J Electrocardiology Suppl. 1988, pp. 182-187) or additionally help to create the Wilson leads from the EASI leads reconstruct.
  • EASI leads are replaced by electrodes located on the back, these can also be referred to as l r , A r , M r , Nr leads (r for back or rear). It is advantageous if the electrodes are attached in the upper body area 6, -l r -, -A r -, -M r - approximately at the level of the heart, which corresponds to the lower part of the sternum, approximately the xiphoid, on the body surface.
  • the electrodes -l r a-, -A r a- and -M r a- can be adapted to different body sizes.
  • regression equations, artificial intelligence or neural networks can be used to reconstruct the conventional derivations according to Einthoven, Goldberger and Wilson, for example using regression equations.
  • the function of the electrode -S- according to EASI can be perceived by the neck electrode N r (for neck backwards), i.e. the electrodes 3 in the neck area 7 on the neck roll 10, which is optimally located at the highest point of the neck roll 10.
  • the distance between pairs of electrodes 3 is preferably between 2 cm and 6 cm, ideally 3 cm to 4 cm.
  • the electrodes in the leg areas 5 and the arm areas 4 can be used for the leads I according to Einthoven and Goldberger and for impedance measurements and impedance feeds. Furthermore, the electrodes can be used, particularly in the leg areas 5, for the EKG leads II and III according to Einthoven or for the Goldberger leads, as impedance electrodes and as electrodes for the application of current.
  • the placement of the measuring electrodes -l r -, -A r -, -M r -, -N r - is in the correct place position is particularly important. It can therefore be provided that from the electrodes -l r -, -A r -, -M r -, -N r - or -I r a-, -A r a-, -M r a-, -N r a- the optimally located electrode is used.
  • the optical system described here can be used, or pressure sensors 44 near the electrodes, which indicate which electrode is ideal for the measurement.
  • the horizontal plane would be represented by the derivative l r -A r , the vertical plane by the derivative M r -N r and the sagittal derivative by the plane A r -N r .
  • the electrode N r could also be attached ventrally, for example in the area of the larynx, in particular also combined with a mechanical or acoustic amplifier in the form of a microphone. To do this, the neck roll in which the neck is placed would also have to be U-shaped.
  • a multiplexer could then release the optimally located electrode for use.
  • This part of the torso can be easily reconstructed with the 2D representation or 3D representation of the body, so that the optimal electrode can be selected after automatic evaluation of the representation of the body.
  • the outermost electrode -l r -, -l r a-, -A r -, -A r a- or a marking for the same should preferably be extended outwards in a band shape, so that in the 2-D or 3-D -Representation of the body the outermost electrode is also visible for the representation.
  • the electrodes l r , M r , A r located at the level of the torso, especially the electrodes -A r - or -A r a- located on the left side of the bed and the torso can also be used together with the double electrode on the neck area 7 for measuring the impedance of the thorax, and therefore also for measuring the thorax plethysmogram.
  • some of these involve active electrodes for power supply, as well as other active processes such as the application of heat or cold, for example to check blood circulation, vibration to check sensitivity or pressure to measure blood pressure and recording the pulse curve can be provided.
  • one of the support surfaces 11 for the arms which are concavely shaped, could be used to change the pressure in this support surface 11 in a controlled manner by a hydraulic device or by a stamp.
  • this support surface 11 would be designed to be deformable, for example in the form of a deformable U open at the top, in order not only to improve the contact of the electrode with the body, but also to be able to carry out a blood pressure measurement at the same time.
  • this U-shaped support surface 11 would only have to have a relatively little deformable support surface 19 on the outside, so that when the pressure increases, this pressure is preferably exerted on the arm, especially the forearm, in order to measure the blood pressure in particular oscillometrically or auscultatory.
  • a continuous pulse curve can also be obtained in this way, for example by setting the pressure in the U-shaped support surface 19 close to the mean arterial blood pressure.
  • This U-shaped support surface 19 could also be used specifically for measuring temperature and oxygen saturation.
  • this support surface 19 could preferably be designed to be approximately translucent or the sensors could also be accommodated in the inner wall of the support surface 19 facing the human body.
  • a conventional blood pressure measurement with an upper arm cuff can also be integrated into the device to measure blood pressure.
  • a pulse oximeter or a multi-frequency pulse oximeter can also be integrated into the diagnostic system 1 for measuring all the parameters that are possible with it.
  • all electrodes 8 used for example ECG electrodes, the impedance spectroscopy electrodes, impedance plethysmography electrodes, stimulation current therapy electrodes, for example also TENS therapy for pain treatment, etc., on the support surface 11 or the
  • the support surface 11 of the arms lies in the arm areas 4 and the support surface 11 of the legs lies in the leg areas 5.
  • All areas of the support surface or the diagnostic system such as a head cap, with or without virtual reality glasses, can also be used for therapeutic purposes, such as mechanical effects on the person's body, in which the corresponding actuators are included.
  • the diagnostic device can also be designed as a massage therapy device or vibration therapy device if the corresponding devices are attached to the support surface.
  • electrotherapy for example stimulation current or pain therapy
  • ultrasound therapy with pulsed ultrasound has also proven effective for the treatment of neurodegenerative diseases such as Parkinson's or Alzheimer's, because it can obviously temporarily open the blood-cerebrospinal fluid barrier and thus enable the removal of harmful metabolic products (Adv. Sci. 2020, 7, 1902583 ). A hood for the person being examined would be helpful.
  • the first application of the diagnostic device could be used for diagnosis, and these and other applications could then be used for targeted therapy.
  • the communication medium e.g. screen, VR glasses, loudspeakers or headphones, could display the biological and medical knowledge gained during the first use; in the first and subsequent applications, information could also be conveyed, particularly in the areas of relaxation, biofeedback, knowledge and advertising.
  • the information obtained from the diagnostic device could be taken into account, e.g. stress reduction with high sympathetic nervous system, nutritional advice Overweight, training and recommended training equipment for muscular system deficiencies, targeted person-specific advertising depending on the findings, especially when an anamnesis is included, etc.
  • the pulse-synchronous volume changes in the individual body segments are recorded as well as the change in volume before, during and after external pressure, so that not only the cardiac output (Skrabal F et al, Med Eng Phys. 2014 Jul;36(7):896-904), the vascular properties, such as pulse wave transit time (Skrabal F et al, J Hypertens. 2020 Oct;38(10): 1989-1999), but also arterial and venous circulatory disorders can be detected.
  • This support surface 11 could also be deformed as necessary in order to create even better contact with the body being examined, but is still essentially flat in shape without folds.
  • This support surface 11 could be single-layered, as shown in FIG. 1, or multi-layered.
  • All necessary electrical connections can be made without tension between the layers, for example by making the cables longer and, if necessary, spiral.
  • this support surface 11 is designed to be as homogeneous as possible and without interruptions. This ensures quick and safe cleaning for the next person 2 examined. Overall, however, the support surface 11 for the torso, arms and legs should be relatively less deformable so that a contact-free representation of the body is not distorted by excessive deformation of the support surface 11.
  • a device for non-contact 3D measurement of the body or for further representations, using a camera 12, possibly a 3D camera 12 or even a thermal imaging camera 12 or time-of -flight measuring apparatus 12 can be attached to display and measure the person 2 being examined and to display the color and temperature, with which a person 2 positioned on the bed can be detected.
  • the person 2 can be recorded three-dimensionally, so that in addition to the impedances of the body areas of the person 2 to be examined, further data about the person 2 can be recorded, such as a volume.
  • the camera 12 can be used to determine a color of a skin surface of the person 2, which can also be used to determine a state of health.
  • the thermal imaging camera can also be used to accurately depict a lightly clothed person 2 through the temperature difference.
  • the tiltable couch also makes it possible to depict the person 2 being examined in several different positions, either approximately sitting or approximately lying down, which increases the measurement accuracy.
  • the measurement accuracy is so important because the length and cross section of the body segments are included in the evaluation of the impedance measurements.
  • the results of the non-contact measurement of the person can be used with the other physical, especially electrical, data in common equations or a set of equations to obtain the greatest accuracy.
  • the two- or three-dimensional representation could then simultaneously serve to identify the electrodes from the large number of electrodes that are to be used for ECG recording, impedance spectroscopy, and impedance plethysmography. This is particularly important if so-called EASI derivations according to Dower (J Electrocardiology Suppl. 1988, pp 182-187) are to be used, in particular via regression equations, via the xyz model or with the help of artificial intelligence or neural networks to reconstruct the conventional derivations according to Einthoven, Goldberger and Wilson from these derivations.
  • a swivel arm with cables and electrodes attached to it can also be used in a known manner (not shown).
  • the electrodes would preferably be attached to a common belt, which is placed, for example, on the person's chest and, for example, contact is only made by gravity or by an elastic rubber belt or also by actively deformable areas such as inflatable chambers/bladders to the examined person 2 is produced.
  • the diagnostic system 1 shows a detail of the diagnostic system 1 according to the invention, which has at least three contact electrodes 17 for attaching a chest strap 13, via which electrical signals can be transmitted to a chest strap 13.
  • contact can be made by positioning a person 2 to be examined on the diagnostic system 1, which is also formed here by a tilting bed. This person 2 can, if necessary, put on a chest strap 13 provided on the diagnostic system 1 himself, so that the diagnostic system 1 can continue to be operated without additional personnel.
  • Fig. 2 thus shows how the support surface 11 could be designed with a chest strap 13 used at the same time.
  • the electrically conductive electrodes -E r -, -A r -, -S r , -lr or -E r a-, -A r a-, -S r a-, -l r a- in Fig . 1 can be replaced or supplemented by the chest strap with the chest wall electrodes, which make electrical contact with the electrodes on the back of the chest strap 13.
  • One electrode could be provided for electrical contact to ground, one electrode could be provided for the central terminal of Wilson (shorted electrodes of positions I, II and III according to Einthoven), another electrode for establishing electrical contact to at least one chest wall electrode, preferably V4 .
  • the bracket 29 can be mounted in the bracket socket 38 so that it can be removed, which is particularly necessary when using a mat as a support and support surface.
  • 3 shows the diagnostic system 1 according to the invention with a person 2 to be examined.
  • the person 2 has put on VR glasses 14, with which the person 2 can be shown, for example, information about the state of health and the status of the examination carried out.
  • the user can be shown a visualization of his body via the VR glasses 14 during the examination, in which visualization it can be seen how far the examination has already progressed and which data has already been determined.
  • the health status of the individual body areas determined in this way can be marked in color in the visualization.
  • These VR glasses 14 can also be used for operation, so that a screen can be omitted, and with voice control the keyboard can also be omitted.
  • a breathing tube 39 is shown, which is connected to the VR glasses 14. If the patient or a person to be examined 2 breathes through the nose, the respiratory volume, the respiratory curve and the composition of the breathing air, especially CO2, 02 and volatile gases such as acetone and the like, can be measured, so that lung function can be measured without additional effort Metabolism can be recorded.
  • a neck roll 10 is provided in the neck area 7.
  • This neck roll 10 consists of elastic material or actively expanding areas and, like the arm areas 4, the leg areas 5 and the knee areas 40, preferably has band-shaped electrodes.
  • the electrodes in the leg areas 5 and knee areas 40 are particularly suitable for detecting arterial and venous circulatory disorders in the leg using segmental plethysmography or using the electrodes in the knee area 40 of the lower leg. Additional compression cuffs could also be used for this purpose, for example in a U-shape on the lower legs (possibly also circular, not shown), which also enable the determination of an Ankie Brachial Index ABI.
  • a chest strap 13 can be seen in FIG. 3, with which an ECG can be created.
  • This chest strap 13 is connected to the diagnostic system 1 via contact electrodes 17 on the back, which are covered here by the body, as shown in FIG. 2, so that no cabling is required as with conventional devices for generating an ECG.
  • the person 2 being examined can also observe the results of the recording using a personal screen attached above the couch or with glasses, for example in the form of virtual reality glasses 14.
  • the person 2 can also acoustically follow the examination process with the explanations or also receive instructions.
  • a screen it is advantageous to mount it in such a way that unwanted observers cannot view the person's personal data displayed. If person 2 can follow the acquisition of the biological data in real time or in a timely manner during the recording, either simultaneously or perhaps only with a short delay, this also increases the motivation to have this examination carried out.
  • the tilting bed preferably also stands on a scale 41, preferably a surface scale or one or more load cells, so that the person's weight can be determined automatically.
  • the person being examined 2 or auxiliary staff can clean the person's support surface 11 with a cleaning cloth or cleaning spray.
  • a cleaning cloth or spray is preferably used for this, which also serves as an electrode contact liquid.
  • a saline solution could be used, for example, similar to a physiological saline solution, specifically physiological saline solution.
  • This cleaning cloth or spray should be both bacteriostatic and virostatic, especially against coronaviruses, and should be soaked with the appropriate chemicals, for example 70% 2-propanol or 80% ethanol.
  • the complex diagnostic system 1 is now ready for the examination of the next person.
  • the support surface must be designed in two layers, and thus has a support surface 11 close to the body, which can be made of washable plastic, for example, and a support surface 19 away from the body, which can be made of durable fabric, for example.
  • This support surface 19 can also be made of durable plastic fabric for the torso of the person being examined 2 or, as shown here, of hard material for the electrodes 3 on the arm areas 4 and the leg areas 5, in particular made of plastic or metal.
  • Electrical lines and electronic components such as electronic switches, pressure sensors 44, etc. are arranged here between the support surface 11 and the support surface 19, so that they are not visible to a user.
  • the contact surface 11 close to the body can be designed to be deformable.
  • a deformable intermediate layer 20 is arranged under the support surface 11.
  • This intermediate layer 20 can, for example, consist of foam or another deformable medium such as a fluid, a gas or a liquid, which can also actively expand by changing the pressure.
  • the contact surface 11 close to the body can adapt particularly well to the human body.
  • sensors such as pressure sensors 44, light sensors 42, sound sensors and/or preferably vis-à-vis energy sources such as light sources 43, in particular LEDs, to press particularly well against the body and thus ensure good transmission of the impulses or signals into the body to ensure.
  • electrical, mechanical, optical and acoustic properties of individual body parts can be analyzed.
  • the blood pressure can be determined oscillometrically and/or auscultatory and/or a continuous pulse and pressure analysis can be carried out.
  • auscultatory measurement uses the Korotkoff sound and the time of appearance and disappearance of a certain sound level used, for the oscillometric measurement the registration of the pulse amplitudes at different pressures and for a continuous pressure measurement the pulse amplitudes at the time of the relaxed artery wall, when the blood pressure in the artery and in the compressing medium is the same. All of these procedures can be accomplished using the diagnostic system.
  • the method of continuous blood pressure measurement can be used particularly well if the amount of blood within the compressed artery section is measured, for example optically, for which the light source 43 and the light sensor 42 are well suited.
  • the U-shaped support surface does not have to be closed and a corresponding pressure can still be exerted on the forearm or lower leg, since the extremity is limited by the bones at this point.
  • the body part can also be easily placed in the U-shaped support surface at this point without any further manipulation. So that the arm is not pressed out of the U-shaped support surface when the pressure increases, a pressure-free zone 18 could alternatively be provided at the bottom of the U, in which no pressure is exerted because there is also a bony boundary here through the ulna.
  • the U-shaped support surface is at least partially divided into two, with both parts being subjected to the same pressure.
  • the same pressure does not have to be built up in the two parts of the cuff; different pressures could also be advantageous, for example to achieve the greatest possible contact with the artery.
  • Partitioning at least into two parts is a possible embodiment; of course, a one-piece embodiment is also possible, as shown in Figure 4.
  • the parts of the support surface or the support surface 19 that do not come into contact with the body should be designed to be as pressure-resistant as possible so that the pressure is predominantly only exerted on the human body.
  • a hydraulic pressure source 21 such as in particular a pump, can of course also be used as the pressure source 21.
  • 6 and 7 show a chest strap 13 for the diagnostic system 1 according to the invention, which is designed, for example, for particularly precise detection of an electrocardiogram.
  • 6 shows a front side of the chest strap 13 and FIG shown in Fig. 2 correspond in order to be able to transmit electrical signals from the support surface to the chest strap 13.
  • the chest strap 13 can be put on by a person 2 to be examined, so that an electrical connection of the chest strap 13 to the diagnostic system 1 is possible without a plug or the like.
  • the chest strap 13 has several chest wall electrodes 23 on the inside, with which so-called Wilson leads can be determined.
  • the central terminal Wilson can be corrected accordingly using appropriate algorithms.
  • the individual chest wall electrodes 23 can be switched on or off using a multiplexer.
  • a fastener for example a Velcro fastener, a buckle, a snap device 24 or the like, is arranged on a front side of the chest strap 13, so that a person 2 who uses the diagnostic device can easily put on the chest strap 13 themselves.
  • an adjustment device can of course also be provided in order to be able to easily change the length of the belt and to be able to easily adapt the belt to different size ratios.
  • the chest strap can also have one or more expandable chambers outside the electrodes, which actively press the electrodes against the body, with the quality of the signals being able to control the contact pressure.
  • the chest strap 13 can of course also have electrodes at positions E, A, S and I according to EASI in order to produce so-called vector cardiographic and EASI leads according to Dower (J Electrocardiology Suppl. 1988, pp 182-187; Dower GE, Clin. Cardiol. 3, 1980, 87-95).
  • a simple variant of the chest strap could also be provided as a tension belt 6, for example elastic or inelastic with a tensioning device 47, the tension belt being fastened, for example, to the support surface or the support surface.
  • the person being examined stretches it transversely, for example over the lower part of the chest, and fastens it on the vis-à-vis side, for example with a snap device 24.
  • this tension belt is elastic or has a tensioning device 47, good electrode contact can be ensured.
  • the tension belt is attached appropriately, for example to the support surface or support surface behind the body, it creates good electrode positions around the body, which ensures numerous options for electrode positioning.
  • the chest strap or a tension belt In order to be able to carry out EASI recordings on people with small and large body sizes, it is useful to equip the chest strap or a tension belt with numerous electrodes, which then activate those that correspond to the EASI positions. To determine the correct electrode positions, the ECG signal itself can be used, or the 3-D representation of the person, especially if the electrode positions on the outside of the belt can be identified by marking, for example color coding.
  • the tension belt could, for example, be fixed to the side of the support surface behind the patient at approximately the position l r or A r of the support surface and then move behind the patient in a clockwise or counterclockwise direction along the support surface from l r in the direction of A r and then forward the body again in the direction of the starting point in the direction l r or vice versa, where it is closed, for example, with a snap device 24 like a seat belt.
  • the tension spring is best integrated into the snap device 24, so that the attachment of the belt to the support/and support surface is very simple, for example at a seam 48 by a seam or glued or welded.
  • the electrical connection to the electrodes l r , M r , A r , A, E and I, to the chest wall electrodes and/or any additional electrodes that may be present can also be established at this seam 48.
  • the tensioning device could be carried out, for example, by a spring-tensioned roller with a lock, as is known from many window blinds.
  • a loop for guiding the tension belt is useful, for example, in position A r of the support surface, so that the further direction of the tension belt is specified. This makes it possible to completely or almost completely encircle the body with the tension belt.
  • the stroke volume and the cardiac output can then be determined in a known manner using the basic impedance zO of a calibration factor, the duration of the cardiac cycle, the duration from the largest amplitude of the impedance plethysmographic signal to the beginning of the next cardiac cycle.
  • the calibration factor is calculated from the body size, the electrical resistance of the blood, the hematocrit, electrode distance and body size (see, for example, Koöbi, Intensive Care Med (1997) 23:1132-1137).
  • the impedance plethysmographic signals from the whole body and/or body segments, for example the thorax, abdomen, arms and legs, from several to many heartbeats are superimposed and a template is formed.
  • the characteristics such as amplitudes, rise slopes, fall slopes, width, shape, etc. are determined from this.
  • These templates could, for example, also be created separately for inspiration and expiration, since inhalation and exhalation can also be recognized via the impedance plethysmographic signal and/or via 3-D glasses with a breathing tube.
  • the impedance plethysmographic signals from the whole body and from the thorax, arms and legs can then also be used to calculate the pumping force, the detection of heart failure, the pulse wave transit time or volume wave transit time, the calculation of performance during exercise with or without use of extracellular water and / or use of the calculated muscle mass and/or the calculated fat mass with or without using the calculated abdominal fat and other parameters.
  • Extracellular and whole body water and The water of the segments results from the resistance of the body and its segments at low (e.g. 5 kHz) and high frequencies (e.g. 500 kHz), since high but not low frequencies can penetrate the cell membranes. It is known that an accumulation of extracellular water is a sign of heart and/or kidney failure, liver disease, thrombosis, lymphedema or dysproteinemia. As is well known, multiple regression equations, discriminant analysis or similar methods or even artificial intelligence such as neural networks can also be used to determine the water compartments. The additional use of non-contact measurement of the person in combined equations increases the accuracy. In addition, “gold standard methods” such as ergometry, echocardiography, whole body DXA, double gas breathing method or CO2 rebreathing, biochemical markers such as BNP can also be used for calibration.
  • the chest strap 13 on the chest side of the person being examined 2 can also have an extension 26 in the direction of the manubrium of the sternum of the person being examined 2.
  • This extension 26 can also be pressed against the person 2 being examined using leverage.
  • a small housing 25 can be arranged above the breastbone, which presses the chest strap 13 against the person 2 being examined, for example by means of a spring behind it.
  • Signals are usually amplified with electronics located in the housing 25 and can also be transmitted wirelessly, for example using Bluetooth, to a measuring module with CPU 36 attached to the diagnostic system 1 in order to evaluate the signals and draw conclusions about diagnoses.
  • FIG. 7 shows the back view of the chest strap 13, the chest strap 13 carrying several chest strap outer electrodes 27 on the outside, i.e. on the side facing away from the body, which can make contact with the contact electrodes 17 of the support surface in the upper body area 6, which Contact electrodes 17 are shown in Fig. 2.
  • the chest strap 13 shown therefore carries electrodes both on the inside, namely the chest wall electrodes 23 shown in FIG. 6, and on the outside, namely the chest strap outer electrodes 27 shown in FIG. 7.
  • a further downward extension 26 is also provided on the back. With this extension 26, the chest strap outer electrodes 27 can be brought into contact with the contact electrodes 17 of the support surface 11 even when the person being examined 2 is wearing a brassiere.
  • the chest strap 13 attached to the person 2 being examined is preferably an at least partially elastic chest strap 13, particularly in the areas of the chest strap 13 which do not carry any chest strap outer electrodes 27 or chest wall electrodes 23, the chest strap 13 can be designed to be very elastic so that the electrodes actually can come into close contact with the body.
  • This chest strap 13 can also be worn during physiological interventions such as a tilt table examination without the electrodes being able to move. If the examination table is designed as a tilting chair, this device can also be used to carry out hemodynamic measurements after changing position.
  • the chest strap 13 is generally not absolutely necessary. A diagnosis can thus be made with electrode leads according to Einthoven and Goldberger or with the Er , Ar , Sr and lr leads, which are possible with the electrodes in the support surface 11.
  • the design of the diagnostic system 1, as described, is of great advantage in times when personnel are the main cost factor.
  • a version of the complex diagnostic system 1 is also possible in which the person stands leaning, for example.
  • the arm electrodes should also advantageously be designed as half-shells in which the person places their forearms, or as bands on the wrist.
  • the electrodes in the leg areas 5 can in principle also be attached to the The sole of the foot or the ankle can be arranged, for example by the person standing on it, or also wearing half-shells on the calves.
  • this has the disadvantage of a high series resistance.
  • a scale could be used as a base to simultaneously determine the person's weight.
  • the representation and size determination of the person can also be done using an imaging device in 2-D or 3-D.
  • the person could then be examined both in a lying position and in an approximately vertical position, which means that the autonomic and hemodynamic integrity of the person 2 can be determined at the same time.
  • all hemodynamic parameters and fluid parameters and their changes through orthostasis can be determined.
  • a body part of a person 2 examined with the diagnostic system 1 is shown as an impedance 32 (consisting of its sub-components, such as the real part, imaginary part and phase angle), which impedance 32 has two electrodes, for example, a feed electrode 8 in the arm area 4 and a feed electrode 8 in the upper body area 6, so that the impedance 32 can be detected via measuring electrodes 9, not shown here, by feeding an electrical current through the feed electrodes 8 with a power source 35 and a voltage drop with the measuring electrodes 9 between the measuring electrodes 9, which are assigned to the respective feed electrodes 8, can be measured, which is dependent on the impedance 32.
  • the subcomponents of impedance namely real resistance, apparent resistance and phase angle, can also be used to calculate the diagnoses.
  • switches 31 are provided here, with which the feed electrodes 8 can be switched off from downstream electronics and the patient connection lines. By switching off electrodes that are not required or not activated, an influence of the cables or lines 34 of non-active electrodes on the measurement result is prevented. Furthermore, switching devices 33 are provided close to the power source 35 here.
  • the switches 31 arranged close to the supply electrodes 9 and the switching devices 33 close to the measuring module with CPU 36 are usually actuated synchronously.
  • the patient connection lines are designed as shielded lines 34, with a so-called “shield driver” tracking the potential of the shield with the potential of the line 34.
  • shield driver tracking the potential of the shield with the potential of the line 34.
  • the measuring module with CPU 36 can contain circuits for multi-channel ECG, impedance feed and impedance measurement, multiplexers, one or more evaluation units for contact data and non-contact data, etc. and is preferably attached as close as possible to the examination table or the diagnostic system 1.
  • the current source 35 is connected to the supply electrodes 8, preferably via shielded lines 34, in order to be able to forward and evaluate data relating to the determined impedance 32 to the CPU.
  • the power source 35 should be designed as a bidirectional power source in order to be able to detect the respective alternating current resistance, i.e. the impedances 32 of individual body parts of the person.
  • the ECG circuit and other circuit parts, such as for other physiological signals, are not shown in FIG. 8 for easier understanding.
  • FIG. 1 Another basic circuit diagram of the diagnostic system 1 is shown in FIG.
  • Two galvanically isolated current sources 35 are provided here, which can be connected to feed electrodes 8 at different positions on the support surface, as shown schematically.
  • the dashed lines indicate possible connections and the solid lines show activated connections.
  • the left power source 35 is thus connected here to a feed electrode 8 in a left arm area 4 and a feed electrode 8 on a left leg area 5, so that body areas between this feed electrode 8 with the Current source 35 can be impressed to determine the impedance 32 of this area.
  • the right current source 35 is correspondingly connected to supply electrodes 8 in a right arm area 4 and an upper body area 6, so that the impedance 32 of the upper arm shown on the right in FIG. 9 can be determined with this current source 35 or associated measuring electrodes 9. Due to the galvanic isolation, 8 measurements can be carried out with the two feed electrodes, which do not influence each other. More than two power sources 35 can also be provided.
  • Power sources 35 are shown, which can be increased as desired.
  • the entire body and also the left arm can be measured.
  • any other segment could also be measured depending on the electrode position.
  • the measurement of the thorax segment and left lower leg is shown with the dashed lines.
  • the offset of the two current sources 35 relative to one another can be controlled by an analog electronic circuit or by a digital controller (in a microcontroller).
  • the patient's common mode potential for example, can also be used as a controlled variable.
  • This common mode potential is usually measured anyway for ECG recording with the N electrode on the right leg (Right Leg Electrode, RLE), although this electrode can also be used as a measuring electrode. This then also reduces the number of electrodes required.
  • RLE Light Leg Electrode
  • Electromagnetic interference e.g. mains hum
  • the alternating current resistance of the person to be measured is marked with z1, with EL in the dashed frame the measuring electrodes, with EL outside the frame the unused electrode, D/A stands for digital-analog converter and CPU for central processing unit with measuring module.
  • D/A stands for digital-analog converter
  • CPU central processing unit with measuring module.
  • FIG. 11 shows a circuit arrangement for carrying out an electrode contact measurement in order to ensure sufficient electrode contact and also to select from the large number of electrodes the one which has the lowest contact resistance to the person 2 being examined.
  • An input amplifier 37 and screen driver are provided for the measuring electrode 9, designated “V”.
  • the electrode contact measurement reduces the input resistance, so it cannot be carried out at the same time as the current measurement, but is preferably switched off during it.
  • a measuring current could also be fed in as shown in FIG. 11; pressure sensors 44 could also be used for this, whereby, for example, those electrodes could be used for the measurement which are arranged close to pressure sensors on which the greatest contact pressure is measured.
  • the contour 12 shows a three-dimensional image of a person 2 to be examined, captured with the diagnostic system 1 according to the invention.
  • This image can also be captured when a person 2 is clothed, in particular by capturing a contour of the person 2 three-dimensionally using infrared cameras and the like.
  • the contour can be used for display in the VR glasses 14.
  • the contour can also help determine a health condition and in particular Provide information about a waist-to-hip ratio and a body mass index or the like or contribute to the formation of these values.
  • Measuring points 28 are also shown here on both ankles, in the crotch, on the xiphoid and on the upper edge of the breastbone, which are preferably recorded automatically, in particular with a camera 12 arranged above the person. These measuring points 28 are advantageously used to carry out the calculations of the body compartments to determine the multi-frequency impedance using the segment lengths.
  • the arms not shown here, can also be shown with length, diameter and configuration.
  • Fig. 13 shows a corresponding image, which can also be displayed in VR glasses 14, for example.
  • Such an image can also be designed as a glass image of a body of the person being examined 2, for example by displaying a beating heart, pulsating arteries in the body's own rhythm, breathing and other parameters (referred to as "etc").
  • corresponding data can be recorded with sensors in the support surface.
  • pathological changes are observed, these can also be displayed in real time or promptly, for example by flashing or changes in color.
  • the location of any problem areas can then be graphically displayed to the person being examined 2.
  • the online display of the changes during the recording is particularly advantageous because it can motivate the patient to have this examination carried out.
  • the heartbeat, the activity of the vessels such as heart rate, blood pressure, aortic stiffness, cardiac output as well as numerous other parameters
  • the blood flow to the organs and all other biological data obtained can be divided into two or displayed in three dimensions.
  • a flashing, color-coded or otherwise identified online representation of conditions that are not in an optimal range such as a lack of muscle mass, excessive fat mass, pathological changes Organs such as impaired heart function in the case of heart failure, an aorta that is too stiff or a lack of blood circulation in the legs could be indicated in this way.
  • the person being examined 2 could also be equipped with headphones 30 or loudspeakers, conveniently close to the ear, in order to inform only the person being examined about the progress of the examination, possibly to provide instructions about the correct storage or even a request for the operation of switching processes or To receive information about the completion of the investigation.
  • the other images shown are examples of the use of graphical representation of biological or biochemical data obtained from patients.
  • FIG. 14 shows a bar chart created with the diagnostic system 1 according to the invention with representation of the individual body functions, for example a bar chart and simultaneous representation of human figures, which either correspond to the figures as they were recorded by non-contact measurement, or only, if sufficient, a symbolic representation of the body in which findings that deviate from the norm are indicated by graphic marking, for example shading, blackening or coloring.
  • This figure shows an exemplary embodiment for the representation of cardiac output, wall tension of the heart, hydration, perfusion of the legs with representation of possible peripheral occlusive disease, pulse wave transit time, physical performance, total body water, representation of overhydration or underhydration in the area of extracellular water, appendicular muscle mass both upper and lower extremities, fat mass and trunk fat mass.
  • the individual parameters are indicated in the label.
  • the results are shown on the one hand in the form of a bar chart, with the width of the bar representing the normal range.
  • the position of a possibly colored marker shows whether the corresponding parameter is within the normal range, below the normal range or above the normal range.
  • On the right side of the illustration on the other hand, a human figure is shown, with individual characteristics of the human body only being shown in a separate figure.
  • the corresponding parameters are also shown in the form of human figures, whereby a special color, for example white coloring of the figure, means that all recorded parameters are within the normal range.
  • a different color such as a gray or black color of the individual organs or a yellow or red color or even another color, shows whether the doctor needs to pay attention to a certain examination result and whether further examinations need to be carried out in this regard.
  • the heart is shown on the one hand, and the large vessels such as the artery, muscle mass, fat mass, trunk fat mass, and arterial blood flow are shown in the individual figures.
  • FIG. 15 shows an age norm diagram created with the diagnostic system 1 according to the invention, in which the individual measured values of the person are plotted by a measuring point 28 in nomograms with the age-corresponding norm values.
  • the nomogram curves here correspond to the age-adjusted physiological range; everything that lies outside this physiological range is indicated by a measuring point 28 outside the bar.
  • the optimal areas for the curves are indicated, for example, by the age range being colored green, borderline areas in yellow and clearly pathological areas in the color red. Fig.
  • FIG. 16 shows a health report created with the diagnostic system 1 according to the invention, in which the measured values are displayed in comparison to the age-appropriate collective in the form of traffic light colors green, yellow or red, the color green indicating satisfactory health values, the color yellow showing limit values and the color Red indicates values in an unfavorable range. Of course, other colors can also be used.
  • the individual states and functions shown are also marked with generally understandable symbol images.
  • FIG. 17 shows a graph of the measured values created with the diagnostic system 1 according to the invention when the person 2 being examined takes part in this examination more than once.
  • the individual measuring points 28 are connected by lines, so that more favorable or unfavorable changes can be shown at a single glance.
  • the above representation has proven particularly useful when, for example, in combination with already known medical data such as laboratory chemical tests, possibly obtained through point of care measurements, EMG, temperature measurement, oxygen measurement, nerve conduction velocity, computer tomography, magnetic resonance, ultrasound, x-rays and endoscopic examinations.
  • medical data such as laboratory chemical tests, possibly obtained through point of care measurements, EMG, temperature measurement, oxygen measurement, nerve conduction velocity, computer tomography, magnetic resonance, ultrasound, x-rays and endoscopic examinations.
  • the examined person 2 can then immediately receive their own findings online via Bluetooth, preferably given out as a color printout.
  • the person being examined 2 could also read a payment confirmation, a ticket, for example via a bar code, which he or she was previously given in order to obtain authorization to carry out the examination.
  • This questionnaire is preferably designed in the form of a dialog tree, whereby the answer to a question results in another question resulting from the answer to the question.
  • This questionnaire can be done using a language program or in the form of a ready-made form, preferably in digital form, in which the corresponding answers can be entered by ticking or blacking them out.
  • the questions could be designed in such a way that they can only be answered with yes or no or by inserting a number each time.
  • This questionnaire could also be answered during the examination or only after the examination, especially online. The results of this questionnaire are then linked to the collected biological data, for example by an expert system.
  • This data can be transmitted in a known manner to a central database, preferably when many of these complex diagnostic systems 1 are used, to a central database, which preferably stores the measurements of many complex diagnostic systems 1 used anonymously.
  • automatic computer systems could also transmit remote suggestions for optimizing the health of the person being examined 2 or, in the event of pathological findings, suggest visiting a doctor or a health facility.
  • Additional other online databases can also be used for this purpose so that the data can be linked to other biological data.
  • laboratory data, performance data such as running speed, kilometers covered, altitude, calorie consumption and the like could then be linked to the data obtained here in order to provide even better information about health and even better health advice.
  • the diagnostic system 1 is also suitable for providing information about breathing, metabolism, in particular sugar metabolism, liver and kidney function as well as blood counts, in addition to the cardiovascular parameters and body composition.
  • appropriate sensors can be integrated into the diagnostic device.
  • acceleration sensors or microphones that are integrated into the support surface are well suited to monitoring breathing.
  • the sound of breathing, the breathing frequency, the breathing depth, and the duration of inspirium and expiration can be used to compare sides Bronchial asthma, cardiac asthma, pulmonary congestion, pulmonary infiltrates such as pneumonia, unilateral or bilateral pleural effusions can be recognized.
  • the breathing sounds change, for example, from vesicular breathing to aggravated breathing, dry rales, wet rales, weakened breath sounds, etc.
  • the signals from impedance plethysmography can also be used to detect the duration of inspiration and expiration by changing the basic impedance with inspiration and expiration and also for further purposes Better diagnosis of breathing disorders and also of heart failure, also through prolonged expiration and dry and/or wet rales, whereby the heart failure can also be recognized by Cheyne Stokes breathing with the diagnostic device.
  • a disorder of sweat gland secretion can be detected (Casellini CM, 2013, Diabetes Technology & Therapeutics Vol 15, 948).
  • the palms of the hands and feet should be brought into contact with stainless steel plates, for example, through which a low current of a few volts flows.
  • the steel plates can be pressed onto the exposed hand and foot using springs, for example.
  • Sweat secretion can then be recorded via electrical measurement of chloride ions become. This can be disrupted not only in diabetes, but also in prediabetes.
  • a unilateral disorder can also be differentiated from a bilateral disorder. Ethane and n-pentane concentrations have potential for the detection of oxidative stress.
  • kidney function in particular by changing the color of the skin, such as through urochromes, or changing the liver function through jaundice, which can be detected by changing the color of the skin and sclera using the non-contact display, using the camera 12.
  • a vibration mechanism can also be integrated into the support surface 11, which is positioned in the part of the support surface that rests on the liver.
  • the traveling speed of the sent impulses and thus the hardness of the liver and thus its connective tissue content and/or the fat content can then be determined in a manner known from the prior art using a “vibration scan” using ultrasound.
  • Transient vibration is particularly useful here because sound and ultrasound sent and received can be separated in time.
  • acoustic or elastic waves can be analyzed. This can be used to detect chronic and acute liver diseases, such as fatty liver disease or chronic hepatitis and cirrhosis.
  • ultrasound can be used to determine bone density, for example on the heel or the metacarpal bones, and to diagnose osteoporosis or the risk of fractures.
  • both the broadband ultrasound method which assesses the frequency dependence of the ultrasound attenuation
  • the SOS method which uses the speed of ultrasound propagation
  • a liquid supply in the form of a deformable bubble could be advantageous.
  • the diagnostic system 1 according to the invention can therefore also have vibration devices and sensors with which vibrations can be specifically applied to individual areas of the body and mechanical reactions of the body to these vibrations can be measured.
  • Anemia can also be detected using optical methods, for which sensors on the eyes or extremities, especially the wrist and fingers, are particularly suitable.
  • optical methods for which sensors on the eyes or extremities, especially the wrist and fingers, are particularly suitable.
  • an erythema index (Collings S, PLoS One, 2016, Apr 12; 11 (4): DOI:10.1371/journal. pone.0153286) can be determined, for which the capillary bed of the nail fold is particularly suitable.
  • hemoglobin can be determined with sufficient precision using a multi-wavelength pulse oximeter on the radial pulse (Dreyfus J, Annals of Emergency Medicine Volume 57: 330 2011).
  • an additional finger cot or a glove in which the sensors are installed is useful, which can not only block scattered light, but also creates particularly good skin contact regardless of the finger diameter, especially if it is elastic.
  • the optical detection of iron deficiency by measuring zinc protoporphyrin, for example on the lip, wrist or finger or other methods is also possible, which is in view of the iron deficiency is so important worldwide.
  • the planned 3D glasses should also be equipped with additional sensors such as optical sensors. Not only the capillaries of the mucous membrane, but also the color of the sclera can be measured and assessed. For example, hemolysis or liver disease can be recognized by an increase in bilirubin, and a vitamin B12 deficiency can also be recognized, in which the skin is also characterized by paleness and a dirty brown skin color. For this purpose, constant lighting is favorable in terms of both intensity and color, which is made possible by a standardized and calibrated light source 43 at least for a part or parts of the body.
  • the person being examined 2 can also be equipped with a breathing mask in order to record the amount and speed of inhalation and exhalation as well as the composition of the exhaled air.
  • the 3D glasses or VR glasses 14 would be particularly suitable for this if they are provided with a breathing tube 39.
  • the amount and speed of exhalation or the composition of the exhaled air could be recorded via the rotation speed of a rotating fan or by measuring the temperature profile or an ultrasound measurement in the exhalation direction and opposite direction or one of the other common methods be recorded.
  • the measurement of the CO2 concentration and 02 concentration of the breathing air enables an assessment of lung and circulatory function.
  • lung function can also be recorded using 3D glasses at the same time.
  • Electrical contacts for recording a brain wave curve in the form of an EEG could also be installed in the edge of the 3-D glasses or in the band for attaching the 3-D glasses in order to determine brain functions or 02 sensors, for example on the ear to determine the 02 saturation.
  • the strap for attaching the glasses can also be shaped as a hood or cap in order to include even more parts of the brain in the analysis.
  • the neck roll 10 is designed in such a way that it is adjacent to or in contact with the neck vessels.
  • the neck roll 10 could also be designed to be concave upwards; here too, good direct contact with the neck vessels could be ensured by changing the pressure in the neck roll 10.
  • All relevant sensors such as volume sensors, pressure sensors, ultrasonic sensors or flow sensors, with which the arterial pulse, the flow velocity, the vein diameter and the venous pulse, etc. are measured, could then be accommodated in the neck roll 10 or an equivalent part.
  • the influence of the hydraulic pressure, particularly on the neck veins can be examined.
  • Audiovisual communication with the person is also possible, in particular to eliminate poor electrical or mechanical contact.
  • This communication can also be used to analyze other organ systems.
  • the sense of hearing, visual acuity or sense of smell can be assessed by transmitting changing signals to the person being examined 2 via these glasses and asking via feedback whether a certain noise or tone is still audible or a certain light signal such as writing is still visible or legible is.
  • Intelligence and attention, comprehension and cognitive abilities can also be controlled and measured by carrying out simple tests on the person, such as a mini-mental test or analogue testing procedures that test the person via a communication medium (optical, acoustic) or answered by a communication button.
  • the perception of the stimuli sent by actuators can also be assessed, for example by acoustically communicating via the communication medium whether the intensity or quality of a certain physical signal such as the vibration signal, or a certain intensity of heat or cold, can still be felt.
  • Point-of-care measurements of urine and blood before, during or after monitoring are also possible.
  • the diagnostic system 1 enables the determination of a
  • Such a diagnostic system 1 can be used, for example, in publicly accessible places such as fitness centers, shopping centers, pharmacies, rehabilitation facilities, wellness facilities or the like, but especially in developing countries with poor medical care, where patients do not have easy access to the health system . This means that people can easily get a good overview of their health status within a few minutes and discover any illnesses or disorders. Additional point of care measurements are ideal for this application, and staff is helpful here.
  • the diagnostic system 1 is of course also preferably set up to issue a recommendation for a further course of action when corresponding deviations are detected, in particular as to whether a doctor should be consulted.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Diagnosesystem (1), aufweisend eine oder mehrere Äuflageflächen (11), an welcher eine zu untersuchende Person (2) positionierbar ist. Um eine Diagnose ohne Fachpersonal durchführen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass an unterschiedlichen Bereichen der Äuflagefläche (11), insbesondere an Beinbereichen (5), an Ärmbereichen (4), an einem Oberkörperbereich (6) und/oder an einem Halsbereich (7), Elektroden (3) angeordnet sind, wobei diese zumindest teilweise als Elektrodenpaare ausgeführt sind, wobei jedes Elektrodenpaar eine Speiseelektroden (8) und/oder eine Messelektroden (9) aufweist, wobei die Speiseelektrode (8) relativ zur Messelektrode (9) distal angeordnet ist, und wobei eine Vorrichtung zur Einspeisung eines elektrischen Stroms zwischen den Speiseelektroden vorhanden ist und wobei das Diagnosesystem (1) dazu eingerichtet ist, zwischen den Messelektroden einen Spannungsabfall zu messen, um Impedanzen von Körperbereichen einer auf dem Diagnosesystem (1) befindlichen Person (2) bestimmen zu können.

Description

Diagnosesystem
Die Erfindung betrifft ein Diagnosesystem, aufweisend eine oder mehrere Auflageflächen, an welcher eine zu untersuchende Person positionierbar ist, insbesondere sitzend oder liegend.
Vorrichtungen dieser Art sind aus dem Stand der Technik bekannt geworden, um beispielsweise ein Elektrokardiogramm (EKG) einer zu untersuchenden Person zu erstellen. Insbesondere ist aus dem Dokument AT 514017 B1 ein EKG-Gerät mit Brustwandelektroden und Extremitätenelektroden bekannt, bei welchem zusätzlich zu Brustwandelektroden und Extremitätenelektroden zumindest eine weitere Elektrode am Körper angebracht ist, die zur Einspeisung und/oder Messung eines Wechselstromes geeignet ist.
Gleichzeitig hat sich auch das Gesundheitsbewusstsein des Menschen entscheidend verändert. Die Menschen wollen über ihren Gesundheitszustand genau informiert werden, deswegen haben sich auch in jüngster Zeit die Selbst-Monitoring-Systeme, wie zum Beispiel Pulsmessungen, Selbst-Aufzeichnung des EKGs, der Pulsrate oder Sauerstoffsättigung stark verbreitet.
Beispiele für nicht-invasive Diagnoseverfahren mit am Körper angebrachten Sensoren sind zum Beispiel Temperaturmessung, Thermographie, Sauerstoffmessung, Blutdruckmessung, EKG, die Ganzkörper- oder segmentale Impedanzmessung und Ganzkörper- oder segmentale Impedanzplethysmographie.
Das EKG liefert Informationen über die Ausbreitung der elektrischen Herz-Erregung und allfällige Abweichungen, wobei nur dann eine verlässliche Diagnose gestellt werden kann, wenn alle relevanten Ableitungen, zB auch die Wilson Ableitungen inkludiert sind. Deswegen sind Diagnosesysteme, bei denen nicht die Ableitungen nach Einthoven, Goldberger und Wilson inkludiert sind, im Wesentlichen für die Herzkreislauf Diagnostik ungeeignet und es ist bisher nicht möglich gewesen, aus am Rücken angebrachten Elektroden die Brustwandableitungen herzuleiten. Die Ganzkörperimpedanz mit Elektroden an den Fußsohlen liefert nur unzureichend genaue Ergebnisse über die Gesamtkörperkomposition und über die Komposition der einzelnen Körpersegmente Thorax, Abdomen, linker Arm, rechter Arm, linkes Bein, rechtes Bein.
Die segmentale Impedanz-Messung hingegen liefert präzise Ergebnisse über die Körperzusammensetzung, den Flüssigkeitsgehalt, das extrazelluläre Volumen, Ödeme, Überhydrierung, Muskelmasse und Fettmasse, bzw. Fettverteilung im Körper. Bei der Impedanzmessung ist wichtig, dass die Elektroden an den physiologisch relevanten Positionen des Lebewesens angebracht werden, damit alle Segmente vermessen werden, die zur Quantität der gemessenen Substanz beitragen und unnötige verfälschende Vorwiderstände ausgeschlossen werden. Hierzu zählen besonders auch die Füße und Hände, weil sie im Wesentlichen aus Bindegewebe wie Sehnen, Faszien und Knochen bestehen und ein hohen und variablen Vorwiderstand verursachen. Auch die Ganzkörperimpedanz, ohne separater Berücksichtigung von Brustkorb und Abdomen und der vier Extremitäten liefert nur nicht zufriedenstellende Ergebnisse.
Die segmentale Impedanzplethysmographie liefert auch Ergebnisse über den Zustand der Herzleistung, wie zum Beispiel Faserspannung der Herzmuskelfasern, Erkennung von Herzschwäche, über die Durchblutung der Extremitäten bzw. über die Pulswellenlaufzeit und damit über die Gesundheit der Hauptschlagader.
Nachteilig bei Diagnosesystemen der eingangs genannten Art hat sich herausgestellt, dass für die Durchführung einer Untersuchung einer Person Personal erforderlich ist, um insbesondere die einzelnen Elektroden an den jeweiligen Körperregionen anzubringen.
Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Diagnosesystem auch zur Erstellung von Diagnosen und eines Elektrokardiogramms, anzugeben, welches obige Unzulänglichkeiten beseitigt, besonders einfach auch ohne jedes Personal, speziell medizinisches Personal, betrieben werden kann und trotzdem detaillierte und korrekte Diagnosen liefern kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Diagnosesystem der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem an unterschiedlichen Bereichen der Auflageflächen, insbesondere an Beinbereichen, an Armbereichen, an einem Oberkörperbereich und/oder an einem Halsbereich, Elektroden angeordnet sind, wobei diese zumindest teilweise als Elektrodenpaare ausgeführt sind, wobei jedes Elektrodenpaar eine Speiseelektrode und/oder eine Messelektrode aufweist, wobei die Speiseelektrode relativ zur Messelektrode distal angeordnet ist, und wobei eine Vorrichtung zur Einspeisung eines elektrischen Stroms zwischen den Speiseelektroden vorhanden ist und wobei das Diagnosesystem dazu eingerichtet ist, zwischen den Messelektroden einen Spannungsabfall zu messen, um Impedanzen von Körperbereichen einer auf dem Diagnosesystem befindlichen Person bestimmen zu können.
Bevorzugte Ausführungsvarianten sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
Als Speiseelektroden werden Elektroden angesehen, über welche ein elektrischer Strom eingespeist werden kann. Als Messelektroden werden Elektroden angesehen, zwischen welchen ein Spannungsabfall messbar ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Diagnosesystem dazu eingerichtet ist, einzelne Elektroden oder Elektrodenpaare paarweise in der Weise zu schalten, dass zwischen zwei Speiseelektroden ein Strom, insbesondere ein Wechselstrom, eingespeist und ein Spannungsabfall zwischen den zugeordneten Messelektroden messbar ist, um Impedanzen von Körperbereichen einer auf dem Diagnosesystem befindlichen Person bestimmen zu können.
Bei dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem ist nun ein manuelles Anbringen der Elektroden an den jeweiligen Körperbereichen durch Fachpersonal nicht mehr erforderlich, sondern ist die Auflagefläche, welche bei Positionierung einer zu untersuchenden Person am Diagnosesystem in Kontakt mit der zu untersuchenden Person steht, derart mit Elektroden und Sensoren versehen, dass allein durch eine bestimmungsgemäße Positionierung einer Person am Diagnosesystem ein entsprechendes Elektrokardiogramm und eine komplette Körper- und Gesundheitsanalyse erstellbar ist. Bei einer Benutzung können die Elektroden und Sensoren in direktem Hautkontakt stehen. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Messung durch ein Bekleidungsstück hindurch durchzuführen. Die bevorzugte Anordnung von zwei Messelektroden zwischen zwei Speiseelektroden, wobei ein elektrischer Strom über die Speiseelektroden aufgebracht wird, hat insbesondere den Vorteil, dass ein repräsentativer Spannungsabfall, anhand welchem die Impedanz einer Körperregion bestimmbar ist, erst mit einem gewissen Abstand zwischen den Elektroden gemessen werden kann, über welche ein Strom in die Körperregion eingebracht wird. Hintergrund ist, dass sich ein Stromfluss von der Elektrode aus im Körper etwa kegelförmig ausbreitet, sodass ein Nahbereich um die Elektrode einen durch die Ausbreitung des Stromflusses im Körper bedingten höheren Widerstand bzw. eine höhere Impedanz hätte. Wenn mittels der Messelektroden, die zwischen den Speiseelektroden angeordnet sind, ein Spannungsabfall erst mit gewissem Abstand zu den Speiseelektroden erfasst wird, wird dieser Fehler somit auf einfache Weise vermieden.
Die Messelektroden können einen Abstand zu den Speiseelektroden von 1 cm bis 20 cm, vorzugsweise 2 cm bis 6 cm, haben.
Mit dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem ist es somit möglich, physikalische Eigenschaften und elektrische Widerstände von Körperregionen einer auf dem Diagnosesystem positionierten Person zu erfassen, anhand welcher Widerstände und Sensormessergebnisse auf einen Gesundheitszustand geschlossen werden kann.
Dies ist speziell auch dann möglich, wenn kapazitive Elektroden verwendet (siehe zB Lopez A et al, "Capacitive electrocardiographic and bioelectric electrodes," IEEE Transactions on Biomedical Engineering, no. 1 , pp. 99-99, 1969) werden, die auch in biegsamer Form ausgeführt sein können (Shuting Liu S et al, Flexible Non-contact Electrodes for Bioelectrical Signal Monitoring, Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc.
2018, Jul;2018:4305-4308). Auch die Impedanzmessungen und deren Teilkomponenten können mit Hilfe kapazitiver Messungen ausgeführt sein (Swegundo A et al, Sensors
2019, 19, 2539). Auch impedanztomographische Verfahren können so verwirklicht werden, besonders dann, wenn die kontaktlosen Elektroden in der Zahl erhöht und strategisch, zB zirkulär, zB am Brustgurt, platziert werden (Yandan Jiang et al, 2019 Meas. Sei. Technol. 30 114001), Um die Impedanzen der einzelnen Körperregionen bestimmen zu können, können einzelne Speiseelektroden bzw. Messelektroden sequenziell paarweise aktiviert werden, indem jeweils nicht benötigte Elektroden mit Schaltvorrichtungen weggeschaltet werden, üblicherweise möglichst nahe an der Auflagefläche, nämlich dem Kontakt- oder Koppelpunkt der zu untersuchenden Person bzw. eines Patienten zur Elektrode an der Auflagefläche bzw. zu den Elektroden des gegebenenfalls verwendeten Brustgurts. Alternativ oder ergänzend können zwei oder mehr Stromquellen vorgesehen sein, welche bevorzugt galvanisch voneinander getrennt und mit den Speiseelektroden verbindbar sind. Bei den Stromquellen könnte es sich je nach gewünschtem Einsatzbereich um Wechsel- oder Gleichstromquellen handeln.
Zur Bestimmung von Impedanzen von Körperbereichen bei unterschiedlichen Frequenzen ist es günstig, wenn das Diagnosesystem zum Einspeisen von Strömen durch die einzelnen Speiseelektroden mit unterschiedlichen Frequenzen, insbesondere mit Frequenzen von 1 Hz bis 1 MHz, insbesondere 5 KHz bis 500 KHz, eingerichtet ist. Der Wechselstromwiderstand bzw. auch Scheinwiderstand oder Phasenwinkel einzelner Körperregionen bei unterschiedlichen Frequenzen kann präzise Aussagen über Erkrankungen der jeweiligen Körperregion erlauben. Entsprechende Korrelationen können mit dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem auch auf einfache Weise erstellt werden, beispielsweise indem Diagnosen, die mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, insbesondere durch Magnetresonanztomographie, durch Computertomographie, Ganzkörper-DXA, Ultraschall und dergleichen, ermittelt wurden, mit den Sensorwerten, Impedanzwerten und den Teilkomponenten der Impedanz, Realteil, Imaginärteil, Phasenwinkel abgeglichen werden, die mit dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem ermittelt wurden. Damit kann eine initiale und dann sich laufend verbessernde Eichung des Diagnosesystems erfolgen, wobei dafür auch beispielsweise Methoden der Arteficial Intelligence, wie neuronale Netze, speziell auch „deep convolutional neural nets“ eingesetzt werden
Grundsätzlich könnte eine entsprechende Diagnose über mehrere Elektroden gleichzeitig durchgeführt werden. Um eine besonders hohe Genauigkeit zu erreichen, sind bevorzugt Schalter vorgesehen, mit welchen die einzelnen Elektroden unmittelbar an die Auflagefläche bzw. am Koppelpunkt zur Person angrenzend schaltbar sind. Es werden dann bevorzugt bis auf zwei Elektrodenpaare jeweils sämtliche Elektroden unmittelbar an der Auflagefläche, vorzugsweise weniger als 10 cm entfernt von der Auflagefläche, weggeschaltet, sodass eine Impedanz zwischen den zwei aktiven Elektroden ohne Beeinflussung durch parasitäre elektrische Effekte der weiteren Elektroden bestimmt werden kann. Entsprechend sind üblicherweise Schalter für die Elektroden unmittelbar an der Auflagefläche angeordnet.
So kann beispielsweise in einem entsprechenden Verfahren zunächst ein Elektrodenpaar in einem linken Unterarm bereich und ein Elektrodenpaar in einem Oberkörperbereich aktiviert und alle weiteren Elektroden unmittelbar an der Auflagefläche weggeschaltet werden, um durch Anlegen eines elektrischen Wechselstroms mit unterschiedlicher Frequenz eine Impedanz bei unterschiedlichen Frequenzen im linken Arm zu erfassen. In einem nächsten Schritt können dann beispielsweise Elektroden im linken Unterschenkelbereich und im Oberkörperbereich aktiviert werden. Um eine Impedanz im linken Bein zu erfassen, muss dann beispielsweise der Spannungsabfall zwischen linkem und rechtem Bein gemessen werden, wobei wiederum sämtliche weitere Elektroden unmittelbar an der Auflagefläche weggeschaltet werden. Der nicht vom Strom durchströmte Körperteil, in diesem Fall das rechte Bein, würde dann nur als elektrischer Leiter verwendet werden. Als Alternative, um die Impedanz des linken Beines zu erfassen, könnte der Strom beispielsweise auch zwischen linkem und rechtem Unterschenkel eingespeist werden und der Spannungsabfall zwischen Oberkörper oder Armen und linkem Bein gemessen werden. In diesem Fall wird der Oberkörper nicht vom Strom durchströmt und dient als elektrischer Leiter. In entsprechender Weise werden Impedanzen des zu untersuchenden Körpers bei unterschiedlichen Frequenzen für die einzelnen Körperbereiche bzw. Körpersegmente, zB Arme, Beine, Unterschenkel, Brustkorb und Abdomen in analoger Weise bestimmt. Meist ist auch günstig, Seitenunterschiede zwischen linken und rechten Extremitäten zu erfassen, da Asymmetrien zB bei Ödemen oder bei der Muskelmasse relevant sind. So ist ein elektrisches Widerstands- bzw. Impedanznetzwerk des Körpers der zu untersuchenden Person bestimmbar, anhand welches Widerstandsnetzwerks beispielsweise ein Körperfettanteil, eine Muskelmasse, eine Knochendichte, ein intrazellulärer und extrazellulärer Wasseranteil und dergleichen bestimmbar sind. In diesem Widerstandsnetzwerk wird jeweils nur der vom Wechselstrom durchströmte Körperteil gemessen, die Körperteile, die nicht vom Wechselstrom durchströmt sind, können als elektrische Leiter herangezogen werden, und dieser Körperteil ist dann nicht Teil des gemessenen Körpersegmentes.
Günstig ist es, wenn eine Elektrodenkontaktmessung vorgesehen ist, mit welcher jene Elektroden identifizierbar sind, welche einen geringsten Übergangswiderstand zu einer zu untersuchenden Person aufweisen, wobei das Diagnosesystem dazu eingerichtet ist, jene Elektroden zu aktivieren, welche den geringsten Übergangswiderstand aufweisen, insbesondere durch Koppelpunkt-nahe Schalter. Dadurch können automatisiert jene Elektroden für eine Diagnose eingesetzt werden, welche einen geringsten Übergangswiderstand zum Körper der zu untersuchenden Person aufweisen, bei welchen Elektroden also ein elektrischer Kontakt am besten ist, um Messfehler möglichst auszuschließen. Somit können beispielsweise über das gesamte Diagnosesystem verteilt Elektroden angeordnet sein, wobei für eine Messung jene Elektroden aktiviert werden können, bei welchen der Kontakt am besten und somit das Messergebnis am aussagekräftigsten ist. Es versteht sich, dass dabei einzelne Elektroden sowohl als Messelektroden als auch als Speiseelektroden eingesetzt werden können, wobei über die Speiseelektroden ein Strom in die Person eingeprägt wird und zwischen den Messelektroden ein Spannungsabfall gemessen wird.
Günstig ist es, wenn eine Elektrodenkontaktmessung dazu eingerichtet ist, eine elektrische Spannung an einzelnen Elektroden anzulegen, um einen Stromfluss über einen am Diagnosesystem befindlichen Körper zu erreichen, sodass anhand einer Höhe des Stromes ein Übergangswiderstand bestimmbar ist. Anhand des Übergangswiderstandes ist somit eine Kontaktqualität bestimmbar.
Um Messfehler während der Untersuchung zu vermeiden, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Elektrodenkontaktmessung wegschaltbar ist, insbesondere nahe am Koppelpunkt zur Person.
Alternativ ist auch vorgesehen, dass mit den Speiseelektroden gematchte Stromquellen, welche in oder nahe an den Elektroden sitzen, verbunden bzw. verbindbar sind, welche insbesondere synchron sind. Anstatt der Verwendung von präzise gematchten Stromquellen kann die Regelung der Stromquellen auch unter Berücksichtigung der Common-mode-Spannung der Person erfolgen, welche zB über die Right-Leg-Drive Elektrode gemessen wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Impedanzmessungen als pulssynchrone plethysmographische Messung und als Mehrfrequenz Impedanz Messung ausgeführt ist. Daraus kann mit wenigen gemessenen Frequenzen eine Impedanzspektroskopie und ein Cole Cole Plot hergestellt werden. Speziell ist auch vorgesehen, die segmentalen pulssynchronen impedanzplethysmographischen Messungen, also die Änderung des Volumens eines Segmentes mit dem Herzschlag, so auszuführen, dass ein Teil des Messpfades nicht vom Messtrom durchströmt ist. ZB kann eine Messung eines Beinplethysmogramms oder eines Unterschenkelplethysmogramms so gestaltet sein, dass der Messstrom zwischen Nacken und Bein oder zwischen Arm und Bein eingespeist wird, die Messung des Beinplethysmogramms jedoch zwischen den beiden Messelektroden am Unterschenkel, wobei das kontralaterale, nicht vom Strom durchflossene Bein nur als elektrischer Leiter dient. So kann auch nur das Plethysmogramm nicht des ganzen Beines, sondern nur des Unterschenkels, gemessen werden, wenn das vom Strom durchströmte Bein zwischen Knieelektrode und Unterschenkelelektrode oder auch zwischen Knieelektrode und der Beinelektrode gemessen wird. Dies gilt auch für die Arm- und Thoraxplethysmogramme. Zur Gewinnung eines Armplethysmogramms könnte zB der Strom zwischen den beiden Armen eingespeist werden, oder zwischen einem Arm und einem Bein, die Messung würde dann entweder zwischen einem (nicht vom Strom durchflossenen) Bein und dem durchströmten Arm erfolgen oder andernfalls zwischen beiden Armen, von denen dann ein Arm nicht vom Strom durchströmt ist. Für das Thoraxplethysmogramm könnte zB zwischen einem Arm und einem Bein eingespeist werden und zwischen Nackenelektrode (oder Stirnelektrode) und einer der Brustwand EKG Elektroden, bzw. Nacken- oder Stirnelektrode und einer an der Auflagefläche im Rumpfbereich angebrachten Elektroden. Auch die Brustwandelektroden oder die an der Auflagefläche im Rumpfbereich angebrachten Elektroden können gemeinsam mit einer der Extremitäten Elektroden zur Stromeinspeisung benutzt werden.
Die Plethysmogramme werden bevorzugt gemittelt aus mehreren bis vielen Herzschlägen erstellt und sogenannte Templates konstruiert, sodass dann die genauen Charakteristika der Templates wie Anstiegssteilheit, Gipfelhöhe, Abfallsteilheit sowie eine Formanalyse zur Erstellung von Diagnosen, zB zur Messung der Herzleistung, Erkennung von Herzschwäche, der Volumswellenlaufzeit, Durchblutungsunterschieden von linken und rechten Extremitäten verwendet werden können. Für die Formanalyse der Templates haben sich besonders Methoden der Arteficial Intelligence, speziell neuronale Netze und „deep convolutional neural nets“ bewährt.
Es hat sich bewährt, dass ein Mehrkanal EKG vorhanden ist.
Um die konventionellen EKG Ableitungen, insbesondere Einthoven I, II, III, Wilson V1- V6 und Goldberger Ableitungen aVR, aVL, aVF aus den auf der Auflagefläche zur Verfügung stehenden Elektrodenpositionen rekonstruieren zu können, sollten im Idealfall die Ableitungen im dreidimensionalen Raum des Rumpfes in den orthogonalen x, y, z Achsen angeordnet sein, um die Herzvektoren genau zu bestimmen und die konventionellen Ableitungen zu rekonstruieren. Dazu haben sich in der Vergangenheit zB die EASI Ableitungen nach Dower (J Electrocardiology, Suppl1988, S182-S187) bewährt, die allerdings Elektroden an der Vorderseite des Brustkorbs benötigen.
In der gegenwärtigen Anmeldung suchen wir nicht nach Ähnlichkeiten zwischen den Rückenableitungen und den konventionellen EKG Ableitungen, sondern rekonstruieren nach physikalischen Grundsätzen die herkömmlichen Ableitungen aus strategisch optimal angeordneten Elektrodenpositionen an der Auflagefläche. Dies ermöglicht dann die Vektorkardiographie nach Frank (Circulation, 13, 737-49, 1956), mit deren Hilfe die klassischen Ableitungen nach Wison, Einthoven und Goldberger rekonstruiert werden können. Dazu sollen zumindest drei EKG Ableitungen möglichst in allen drei Ebenen des Raums und möglichst orthogonal in Bezug auf die auf der Auflagefläche positionierte Person auf der Auflagefläche angeordnet sein: die eine annähernd mittig und vertikal, annähernd entsprechend der Längsachse der Auflagefläche (und damit auch der Längsachse des menschlichen Körpers) im oberen Bereich der Auflagefläche, die zweite Ableitung annähernd im mittleren Längsbereich der Auflagefläche annähernd quer zur Längsrichtung der Auflagefläche (und damit auch entsprechend der horizontalen Achse des menschlichen Körpers) und die dritte Ableitung annähernd diagonal im oberen Bereich der Auflagefläche und damit der sagittalen Achse des auf der Auflagefläche liegenden menschlichen Körpers entsprechend. Am besten sollte diese sagittale Achse entsprechend einem Stundenzeiger der Uhr auf ca. 10h30 bzw. umgekehrt auf 4h30 gerichtet sein. Die Dreidimensionalität entsteht, da die Basis des Herzens in der Mitte des Brustkorbs liegt, die Herzspitze hingegen an der Vorderwand des Brustkorbs. Dies kann dann in Analogie zu den Ableitungen von Dower (J Electrocardiology 21 , Supplement, 1988, S182-S187) verwendet werden, um die herkömmlichen Ableitungen, speziell nach Wilson zu rekonstruieren. Es wird auf die entsprechende hier zitierte Literatur verwiesen.
Alternativ könnte der Stundenzeiger auch auf 1 h 30 gerichtet sein, damit die dritte Ableitung bei der auf der Auflagefläche liegenden Person der sagittalen Achse entspricht.
Auf der Auflagefläche könnten diese Ableitungen mit den Elektrodenpositionen „lr“, „Mr“, „Ar“ in einer Ebene auf Höhe ca. des 10. bis 12. Wirbelkörpers angeordnet sein, was ca. dem 5. Interkostal raum auf Höhe des Sternums entspricht. Eine weitere Elektrode kann beispielsweise am Nacken „Nr“ platziert sein. Wie wir herausgefunden haben, sind diese Elekrodenpositionen durch die Schieflage des Herzens im dreidimensionalen Raum dann so gelegen, dass eine Rekonstruktion der Standardableitungen nach Einthoven, Goldberger und Wilson möglich sind.
Da diese Ableitungen am Rücken der Person liegen, werden die Koeffizienten hier lr, Mr, Ar jeweils für “rear“ und Nr für Neck rear bezeichnet. Durch die vereinfachte Lage der Elektroden entsprechen diese nicht mehr genau der Lage des Frank Netzwerks mit xyz Signalen, sondern linearen Ableitungen von diesen x’y’z’. Um wieder auf die ursprünglichen xyz Positionen nach Frank (Circulation, 13, 737-49, 1956) zu kommen, könnte neben der Korrektur mittels Software auch eine analoge Korrekturbox zum EKG- Gerät zwischengeschaltet werden. Zusätzlich können für die Rekonstruktion der fehlenden konventionellen 12 Kanal EKG Ableitungen auch die Extremitätenelektroden mit den Ableitungen I, II, III, avR, avL und avF herangezogen werden, um zusätzlich die fehlenden Ableitungen zu rekonstruieren, da diese Ableitungen ja durch die von den Speise- und Messelektroden an Armen und Beinen gewinnbaren EKG Signale ohnehin zur Verfügung stehen können. Ähnlich dem Verfahren zB von Dower oder zB von Xue et al. (Computers In Cardiology, IEEE, 2007; 709-71) können zB die Brustwandableitungen rekonstruiert werden.
V derived = a(Ar - lr) + b(Mr - Nr) + c(Ar - Nr) + d
Ableitung Ar nach lr würden die horizontale Vektorkomponente repräsentieren, Mr nach Nr die vertikale Vektorkomponente und Ar nach Nr die anterior-posteriore Vektorkomponente. Die anterior-posteriore Komponente könnte verstärkt werden, indem die Nackenelektrode in einer U-förmigen Nackenrolle, die teilweise den Hals umschließt, mehr ventral untergebracht ist, oder dass zB statt der Nackenelektrode ventral in der Gegend des Kehlkopfs, zB auch an einem Kehlkopfmikrofon, des Brustbeines, oder an der Stirn als Stirnelektrode 45, zB in einem Stirnband, oder zB in der Auflagefläche einer virtual reality Brille, zB an der Stirn (Fr für Front) untergebracht ist. Dann könnten die Gleichungen lauten
V derived = a(Ar - lr) + b(Mr - Nr) + c(Ar - Fr) + d
Solche Gleichungen werden für die Ableitungen V1 bis V6, sowie bei Bedarf auch für die Einthoven und Goldberger Ableitungen erstellt, um mit Hilfe der jeweiligen Koeffizienten die anderen Ableitungen zu rekonstruieren. Mit Hilfe von multiplen, zB linearen Regressionsgleichungen unter Verwendung der Amplituden von einzelnen Segmenten der EKG Kurve, nämlich PR Segment, QRS Komplex, ST-T Segment und der T Welle können die konventionellen Ableitungen noch besser rekonstruiert werden, besonders dann, wenn für jeden der obigen Abschnitte der EKG Kurve unter Berücksichtigung des quadratischen Mittelwertfehlers separate Gleichungssätze entwickelt werden. Diese Ableitungen nach Dower haben sich als Ersatz für die konventionellen Ableitungen nach Einthoven, Goldberger und Wilson in der Klinik sehr bewährt (Klein ND, Computers in Cardiology 1997, 24: 721-24), und wir schlagen hier ein analoges Vorgehen mit den neuen Positionen der Elektroden an der Auflagefläche vor. Ein patient-specific segmentspecific (PSSS) Algorithmus liefert eine besonders genaue Bestimmung der Ableitungen V1 , V2, V3, V4, V5 und V6 (Scherer JA, JACC 15: 191A, 1990) und kann hier für die neuen Ableitungen verwendet werden. Damit kann dann auch mit Hilfe der Levkov Transformation (Levkov, Med Biol Eng Comput 25:155, 1987) ein orthogonales Set von EKG Ableitungen aus unseren neuen EKG Ableitungen V derived = a(Ar - lr) + b(Mr - Nr) + c(Ar - Nr) + d abgeleitet werden. Dabei kann das Franksche Vektordiagramm mit einem einzelnen Satz von Gleichungen für alle Personen bzw. Patienten vorhergesagt werden.
Bei der Erstellung der Regressionsgleichungen von einem Daten-Set muss naturgemäß overfitting vermieden werden. Auch nicht-lineare Verfahren wie zB die „support vector regression method“ (KKU Engineering Journal, 2016; 43(S2):317-322) oder ähnliche nicht lineare Verfahren sind damit verwirklichbar und zeigen oft kleinere Abweichungen der Ergebnisse. Auch hier haben sich neuronale Netze gut bewährt, weil sie vor allem nicht lineare Zusammenhänge besser darstellen können.
Um dabei auch Unterschiede der Form des Rumpfes zu berücksichtigen, kann eine dreidimensionale Erfassung des Rumpfes zB mit einer 3-D Kamera sehr behilflich sein, um Abweichungen der Form des Rumpfes von einem Zylinder und die genaue Anordnung der Elektroden im dreidimensionalen Raum erfassen zu können.
Von Vorteil ist es, wenn die Auflagefläche mehrere zumindest teilweise konvexe und/oder konkave, bevorzugt elastische, Verformungen aufweist, welche Elektroden tragen. Dies ermöglicht einen besonders guten elektrischen Kontakt zwischen Körperteilen einer zu untersuchenden Person und den Elektroden.
Günstig ist es, wenn zumindest eine Elektrode an einem verformbaren Material angebracht ist, welches sich bei Anordnung einer Person verformt, um eine günstige elektrische Verbindung der Elektrode zum menschlichen Körper herzustellen. Entsprechend ausgebildete Elektroden können grundsätzlich an jeder Position vorgesehen sein, insbesondere im Bereich der Handgelenke bzw. Unterarme und knapp oberhalb der Knöchel bzw. am Unterschenkel knapp unterhalb des Kniegelenkes können die Elektroden auch in mit verformbarem Material ausgekleideten halbzylinderförmigen Schalen angebracht sein, welche Zylinderachsen entsprechend von Längsachsen der zugeordneten Extremitäten aufweisen, sodass eine zu untersuchende Person die Arme und Beine einfach in den Schalen positionieren kann, wobei gleichzeitig über die verformbare Bereiche eine günstige elektrische Verbindung hergestellt wird. Um jede Art von Mechanik trotz der Möglichkeit der Wahl der optimalen Elektrodenposition zu vermeiden, könnten zB an den Armen und Beinen jeweils mehrere U-förmige, konkave Auflageflächen angeordnet sein, die wahlweise mittels eines Multiplexers angewählt werden können. Diese Elektroden für die betreffende Extremität würden dann nicht auf der jeweiligen Elektrodenachse liegen, sondern je nach Distanz zum Extremitätenansatz jeweils außerhalb der Extremitätenachse, sodass sie sich nicht gegenseitig behindern. Die untersuchte Person wählt dann zB die U förmige elektrodentragende Auflagefläche knapp über dem Handgelenk oder über dem Knöchel durch wechselnde Adduktion und Abduktion der Arme und Beine. Je nachdem, welche Elektroden einen geschlossenen Stromkreis bilden oder welche den geringsten Übergangswiderstand aufweisen, oder bei allenfalls eingebauten Drucksensoren an der Elektrodenposition den größten Auflagedruck signalisieren, werden die entsprechenden Elektroden aktiviert und die anderen weggeschaltet. Wenn sich eine Person auf die Auflagefläche legt, ergeben sich zwangsweise die Elektrodenpaare, in die Arme und Beine am besten fallen. Damit kann eine durchgehend geschlossene Auflagefläche ohne alle Unterbrechungen, entsprechend einem dem Körper nachgeformten Relief zwischen der Stütz- und der Auflagefläche geschaffen werden, was aus hygienischen Gründen unbedingt notwendig ist, da zB die Auflagefläche gereinigt, zB auch abgespritzt, werden könnte. Außerdem können dann alle elektronischen Bauteile und Leitungen zwischen Stütz- und Auflagefläche eingeschweißt sein, was die Sicherheit des Gerätes weiter erhöht. Die Auflagefläche kann am besten in der Mitte quer abgesteppt sein, sodass diese gefaltet und gut transportiert werden kann.
Als elastisches Material kann grundsätzlich jedes geeignete Material eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass zumindest eine Elektrode an einem hautverträglichen, robusten Elastomer angeordnet ist.
Um eine besonders gute Kontaktierung zu erreichen, kann auch vorgesehen sein, dass zumindest eine Elektrode an einem konvexen, aus der Auflagefläche vorstehenden Bereich angeordnet ist. Somit kann insbesondere im Bereich des Nackens, zB in Form einer an einer elastischen, möglicherweise verschieblichen Nackenrolle platzierten Elektrode oder im Bereich des Oberkörpers eine gute Kontaktierung erreicht werden, zumal durch einen entsprechend vorstehenden, konvexen Bereich eine erhöhte Druckbelastung dieses Bereiches gegeben ist, welche für eine gute Kontaktierung sorgt. Die Kontaktierung durch das Körpergewicht ist besonders kritisch, deswegen sollten besonders korrosionsfeste und sehr gut leitfähige Elektroden mit niedrigem Übergangswiderstand, zB auch Gold-beschichtete Elektroden verwendet werden. Insbesondere ist es dadurch auf einfache Weise möglich, auch durch Bekleidungsstücke (besonders wenn leitfähig oder befeuchtet) hindurch eine entsprechende Diagnose durchzuführen. Dies ist besonders auch dann gewährleistet, wenn eine Durchfeuchtung der Kontaktregion zB durch Elektrodenspray bewirkt wird. Das Diagnosesystem kann somit insbesondere in öffentlichen Bereichen wie beispielsweise einem Einkaufszentrum, Wartebereichen usw. eingesetzt werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass zumindest eine Elektrode, insbesondere die Elektroden an den Beinbereichen und den Armbereichen, konkav ausgebildet sind, um einen korrespondierenden Bereich des menschlichen Körpers, insbesondere einen Beinbereich und einen Armbereich, aufnehmen zu können. Durch eine entsprechende, beispielsweise U-förmige Ausbildung, welche insbesondere durch einen Teil eines Hohlzylinders gebildet sein kann, kann eine gute Kontaktierung einerseits und gleichzeitig eine günstige Handhabbarkeit andererseits erreicht werden. Auch Hände und Füße können zB mit elektrisch leitenden Handgriffen als Elektrodenpositionen, besonders auch für die Einspeisung verwendet werden, auch als Positionen für die Messelektroden, was allerdings einen erhöhten Vorwiderstand bedeutet.
Um eine besonders gute Kontaktierung zu erreichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Elektroden leicht verformbar sind, zB aus leitfähigem Gummi oder Gewebe.
Eine einfache Anpassbarkeit des Diagnosesystems an Personen unterschiedlicher Größe ergibt sich, wenn zumindest zwei Elektroden relativ zueinander, insbesondere die Elektroden an den Beinbereichen relativ zu den Elektroden im Oberkörperbereich und/oder die Elektroden an den Armbereichen relativ zu den Elektroden am Oberkörperbereich bewegbar sind, um das Diagnosesystem an unterschiedlich große Personen anpassen zu können. Diese Anpassbarkeit kann beispielsweise durch gelenkig oder verschiebbar mit einem Hauptkörper verbundene Teile der Auflagefläche oder separate Auflageflächen erreicht werden, an welchen Elektroden der Beinbereiche und/oder Elektroden der Armbereiche angeordnet sind.
Eine Anpassbarkeit an Personen unterschiedlicher Größe kann auf einfache Weise alternativ zu einer Mechanik, mit welcher einzelne Elektroden relativ zu anderen Elektroden bewegbar sind, auch erreicht werden, wenn an den Beinbereichen, den Armbereichen, dem Halsbereich und/oder dem Oberkörperbereich mehrere benachbarte Elektroden angeordnet sind, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, abhängig von einer Größe der zu untersuchenden Person eine oder mehrere dieser Elektroden zu aktivieren, wobei für eine Messung jene Elektrode aktiviert wird, welche den besten elektrischen Kontakt zum jeweiligen Körperbereich aufweist und/oder welche anatomisch korrekt gelegen ist. Hierzu kann beispielsweise an den Elektroden zusätzlich ein Drucksensor wie insbesondere Piezosensoren vorgesehen sein, um jene Elektroden zu bestimmen, an welcher ein durch ein Körpergewicht der auf dem Diagnosesystem befindlichen Person bedingter mechanischer Druck am größten ist. An einer entsprechenden Position wird üblicherweise auch ein optimaler elektrischer Kontakt bzw. ein elektrischer Kontakt mit geringstem Übergangswiderstand erreicht. Bevorzugt ist vorgesehen, dass im Oberkörperbereich auf etwa gleicher Höhe zumindest drei Elektroden vorgesehen sind, wobei zumindest eine Elektrode vorzugsweise etwa mittig und die zwei weiteren Elektroden etwa symmetrisch seitlich dazu angeordnet sind.
Dadurch können insbesondere auch Impedanzen im Bereich des Oberkörpers genau erfasst werden. Darüber hinaus kann mit dieser Anordnung auch ein EKG auf einfache Weise mit dem Diagnosesystem erstellt werden.
Um einen Gesundheitszustand einer zu untersuchenden Person besonders genau bestimmen zu können, kann ergänzend vorgesehen sein, dass eine Oberarmmanschette und/oder ein Pulsoximeter vorgesehen sind. Derartige Einrichtungen können einfach ausgebildet sein, zB mit Klettverschluss oder einer elastischen Klemmvorrichtung, sodass eine zu untersuchende Person sich diese auch selbst anlegen kann. Das System ist damit weiterhin ohne Personal betätigbar.
Das Pulsoximeter kann beispielsweise zur Erfassung einer Sauerstoffsättigung an einem Finger oder einem anderen Körperteil, beispielsweise am Handgelenk, an der Stirn etc. ausgebildet und gegebenenfalls in eine VR-Bril le integriert sein. Damit diese Brille innerhalb von kurzen Abständen von verschiedenen Personen verwendet werden kann, ist eine Sterilisation notwendig, diese ist innerhalb von 60 Sekunden innerhalb einer „Clean Box“ möglich, in welcher die Brille zB mittels UV Strahlung und Trocknung für die nächste Person sterilisiert und getrocknet wird. Die verwendende Person erhält zB nach der Freigabe zB durch Bezahlung einen Code oder elektronischen Key, mit welcher die Clean Box geöffnet, die 3-D Brille freigegeben und die Untersuchung aktiviert wird.
Günstig ist es, wenn die Auflagefläche insbesondere aus einem abwaschbaren Kunststoff, vorzugsweise einem verformbaren Material, gebildet ist und wenn unterhalb der Auflagefläche eine Stützfläche vorhanden ist, welche insbesondere aus strapazierfähigem Gewebe gebildet ist.
Die Auflagefläche kann auch dazu ausgebildet sein, mit einem veränderbaren Druck beaufschlagt zu werden, beispielsweise mittels einer Kammer zwischen Auflage- und Stützfläche, welche mittels eines Kompressors mit Fluid, zB Gas, gefüllt wird. Besonders im Bereich der Extremitäten genügt eine U-förmige Ausprägung der Auflagefläche, um von außen zB hydraulisch einen Druck auf die Arterie auszuüben, um so die Oszillationen des Drucks bei entsprechendem Gegendruck zu messen und zB oszillometrisch und/oder auskultatorisch den Blutdruck zu bestimmen oder eine Pulswellenanalyse durchzuführen. Dies ist beispielsweise am Handgelenk besonders gut möglich, da an der offenen Seite des U eine knöcherne Begrenzung des Armes gegeben ist. Damit der Arm nicht aus dem U herausgepresst wird, könnte alternativ am Boden des U ein Bereich vorgesehen sein, in dem kein hydraulischer Druck ausgeübt wird.
Günstig ist es, wenn zumindest eine, vorzugsweise jede, Elektrode an einem Areal angeordnet ist, welches mit veränderbarem Druck an einen menschlichen Körper anpressbar ist, wobei das Areal insbesondere als mit einem Fluid befüllbare Blase ausgebildet ist, wobei ein Druck des Fluides in der Blase veränderbar ist, vorzugsweise mittels einer Pumpe. Dadurch kann insbesondere ein guter Kontakt zwischen den Elektroden und einem menschlichen Körper erreicht werden. Die Anordnung der Elektroden an entsprechenden Arealen, insbesondere an aufblasbaren Kammern oder Blasen kann nur bei einzelnen Elektroden, beispielsweise an den Elektroden an Armbereichen, Beinbereichen, Brustbereichen oder auch an allen Elektroden erfolgen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Elektrode, welche in einer Nackenstütze bzw. einer Nackenrolle angeordnet ist, über ein derartiges Areal bzw. eine Blase mit variablem Druck an eine Person anpressbar ist, um auch im Bereich der Nackenrolle eine genaue Messung zu ermöglichen. Entsprechend können auch Elektroden im Bereich eines Brustgurtes mit variablem Druck an eine Person anpressbar sein. Insbesondere kann ein Brustgurt hierzu mit zumindest einer aufblasbaren Kammer ausgebildet sein.
Hierzu können ein oder mehrere Drucksensoren vorgesehen sein, welche Druckänderungen im Fluid erfassen können. Ferner kann eine Einrichtung zur Veränderung eines Drucks im Fluid vorgesehen sein, insbesondere eine pneumatische und/oder hydraulische Einrichtung, wobei ferner ein Drucksensor zur Bestimmung eines Drucks im Fluid vorgesehen ist.
Günstig ist es, wenn das Diagnosesystem Sensoren aufweist, mit welchen ein mechanisches Verhalten von Körperteilen einer am Diagnosesystem befindlichen Person auf aufgebrachte Kräfte und/oder Bewegungen erfassbar ist, um mechanische Steifigkeiten einzelner Körperbereiche beurteilen zu können, insbesondere abhängig von einer Frequenz, mit welcher eine Kraft und/oder eine Bewegung aufgebracht werden. Auf diese Weise kann ergänzend zur Impedanzbestimmung, mit welcher elektrische Eigenschaften der einzelnen Körperregionen bestimmt werden, eine zusätzliche Information in Bezug auf eine mechanische Zusammensetzung der einzelnen Körperbereiche erfolgen, um beispielsweise einen Fettgehalt oder eine Muskelmasse oder eine Knochendichte bestimmen zu können. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass beispielsweise anhand der Steifigkeit der Leber auch auf eine Lebererkrankung geschlossen werden kann, sodass anhand der mechanischen Kennwerte, die dabei ermittelt werden können, Aussagen über einen Gesundheitszustand der Person bzw. des Körperteils der Person möglich sind. Kräfte und Bewegungen können auf die einzelnen Körperbereiche dabei beispielsweise mit vibrierenden Einrichtungen, die gegebenenfalls bei unterschiedlichen Frequenzen und/oder unterschiedlichen Amplituden bzw. Kraftintensitäten vibrieren können, oder anderen Einrichtungen, welche beispielsweise von Massagegeräten bekannt sind, aufgebracht werden.
Wenn die Reaktion der untersuchten Person auf die aufgebrachten physikalischen Kräfte, wie zB Wärme, Kälte, elektrischen Strom, Druck, Vibration erfasst wird, zB durch akustische, optische oder taktile Mitteilung, kann auch die Funktion des Nervensystems, zB der Sensorik bzw. der Wahrnehmung der untersuchten Person erfasst und quantifiziert werden.
Als besonders komfortabel hat es sich erwiesen, wenn das Diagnosesystem als Liege ausgebildet ist, insbesondere als Kippliege, wobei ein Kippwinkel erfassbar ist. Dies ist einerseits eine bequeme Art für eine zu untersuchende Person. Andererseits kann anhand des Kippwinkels auch ein hydrostatischer Druckunterschied zwischen einzelnen Körperbereichen einfach ermittelt werden, sodass dadurch gemessene Daten noch besser interpretierbar werden bzw. um einen hydrostatischen Druckunterschied berichtigt werden können. Damit kann auch erfasst werden, ob eine adäquate Reaktion des Kreislaufs und des autonomen Nervensystems, zB Schlagvolumen, Herzfrequenz, Gefäßwiderstand, Sympathikus, Vagus usw. auf das Kippmanöver erfolgt. Um eine zu untersuchende Person über die Impedanzen der einzelnen Körperbereiche hinaus analysieren zu können, ist es besonders günstig, wenn eine oder mehrere Kameras, insbesondere auch eine Infrarotkamera, und/oder Time-of-flight-Sensoren vorgesehen sind, mit welchen eine auf der Auflagefläche befindliche Person dreidimensional erfassbar ist, mit welchen Maße einer untersuchten Person bestimmbar sind. Eine Kamera kann darüber hinaus auch dazu genutzt werden, eine Hautfarbe der zu untersuchenden Person zu erfassen und daraus medizinische Informationen abzuleiten. Über die Erfassung einer dreidimensionalen Kontur der zu untersuchenden Person kann beispielsweise auch eine Größe der zu untersuchenden Person und der Körpersegmente besonders genau erfasst werden, wodurch wiederum jene Elektroden zur Impedanzbestimmung aktiviert werden können, welche der jeweiligen Größe entsprechend angeordnet sind. Mit Hilfe der so gemessenen Größe und Länge der Körperabschnitte könnte zB auch automatisch die Position der Elektroden, speziell der Halselektroden an der Nackenrolle und an den Beinen zB über Hilfsmotoren in die richtige Position gebracht werden. Damit ist auch eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem bildgebenden Verfahren und den elektrischen und anderen Sensoren vorgesehen, welche die Messergebnisse und Diagnosen weiter verbessern. Darüber hinaus kann über die dreidimensionale Kontur eine zusätzliche Information für eine Bestimmung des Umfanges und Durchmessers der Körpersegmente, des Körperfettes, eines Body Mass Index oder eines waist-to-hip-Verhältnisses ermittelt werden, welche Werte ebenfalls für einen Gesundheitszustand aussagekräftig sind.
Um die mit dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem gewonnenen Daten noch besser auswertbar zu machen, kann eine zusätzliche 3-D Vermessung des menschlichen Körpers von großem Vorteil sein. In letzter Zeit haben sich diesbezüglich Verfahren für die berührungslose Vermessung des Körpers mittels optischer Verfahren stark verbessert. So kann mithilfe von normalen Fotografien, bevorzugt in mehreren Ebenen, Stereokameras, bzw. durch Time-of-flight-Verfahren der menschliche Körper dargestellt werden und bei Verwendung eines Maßstabes die Körper-Dimensionen in 2-D oder 3-D dargestellt werden. Nachdem in die Auswertung mittels Kontaktsensoren die Körper-Dimensionen mit eingehen können, können diese beiden Verfahren kombiniert werden.
So ist beispielsweise der elektrische Widerstand des Körpers oder eines seiner Segmente nicht nur abhängig vom spezifischen Widerstand, sondern auch von der Länge und dem Querschnitt des untersuchten Körperteils oder Körpers. Die Kombination dieser beiden Messverfahren liefert damit noch genauere biologische Daten. Die beiden kombinierten Verfahren ermöglichen auch ein Feedback zwischen den Ergebnissen der berührungslosen Messung und den Kontaktmessungen.
So könnte zum Beispiel die Lokalisation der Elektroden durch direktes Feedback von der kontaktlosen Messung verbessert werden und umgekehrt. Es könnte auch möglich sein, abhängig von den Ergebnissen der kontaktlosen Messungen zusätzliche Segmente des Körpers zu vermessen, beispielsweise durch die Aktivierung zusätzlicher Elektroden an anderen Lokalisationen, wie zum Beispiel am proximalen Unterschenkel zur Erkennung einer Durchblutungsstörung oder in Regionen, die durch die kontaktlosen Messungen besonders kritisch erscheinen. Hierzu können über eine gesamte Auflagefläche des Diagnosesystems, also über eine Fläche, an welcher eine bestimmungsgemäß am Diagnosesystem positionierte Person das Diagnosesystem berührt, verteilt Elektroden angeordnet sein, welche einzeln geschaltet werden können, um Impedanzen einzelner Körperregionen zu bestimmen. Üblicherweise sind die Elektroden oberflächennah bzw. nahe am Koppelpunkt schaltbar.
So ist es insbesondere auch sinnvoll, ein thermographisches Bild der Person anzufertigen, um beispielsweise eine Durchblutungsstörung vor allem der unteren Extremität, lokale Entzündungen verursacht durch eine Thrombose, oder eine Infektion erkennen zu können, welche Erwärmung verursachen. Weiter können dadurch auch traumatische oder entzündliche Veränderungen der Gelenke oder lokale Tumore anhand einer Erwärmung erkannt werden. Dazu ist nicht nur das optische Verfahren, sondern besonders auch das thermographische Verfahren gut geeignet. Eine Wärmebild-Kamera könnte auch dazu dienen, die dreidimensionale Darstellung bei angekleideten Personen zu verbessern.
Bevorzugt ist daher auch eine Wärmebildkamera vorgesehen, mit welcher eine Temperatur einer am Diagnosesystem befindlichen Person erfassbar ist. Dadurch kann einerseits festgestellt werden, ob die Person eine erhöhte Temperatur bzw. Fieber aufweist. Darüber hinaus kann über die Erfassung von Temperaturen an einer Oberfläche der zu untersuchenden Person beispielsweise auch auf Entzündungen, Tumore und/oder Durchblutungsstörungen geschlossen werden. Die Temperaturen können mit einer Wärmebildkamera und/oder mit Temperatursensoren erfasst werden, welche
Temperatursensoren beispielsweise in die Auflagefläche integriert sein können.
Bevorzugt ist ergänzend ein Brustgurt vorgesehen, welcher außenseitig Brustgurt- Außenelektroden aufweist, die mit Kontaktelektroden an der Auflagefläche korrespondieren, sodass elektrische Signale des Brustgurtes über die Brustgurt- Außenelektroden an die Kontaktelektroden der Auflagefläche übertragen werden können.
Bei einem klassischen EKG werden Elektroden an einer Vorderseite einer zu untersuchenden Person am Oberkörper platziert. Der Erfinder hat festgestellt, dass grundsätzlich die Erstellung eines Elektrokardiogramms auch mit rückseitig angeordneten Elektroden, welche hier in einem Oberkörperbereich positioniert sein können, möglich ist. Auch dadurch kann eine hohe Genauigkeit erreicht werden. Für Sonderfälle kann es dennoch vorteilhaft sein, wenn ergänzend auch ein Brustgurt vorgesehen ist, mit welchem elektrische Messungen auch an einer Vorderseite der zu untersuchenden Person durchgeführt werden können. Der Brustgurt ist dann bevorzugt derart ausgebildet, dass dieser von einer zu untersuchenden Person selbst angelegt werden kann, um die Vorrichtung weiterhin ohne Personal betreiben zu können. Entsprechend erfolgt ein Kontakt zwischen dem Brustgurt und den Elektroden der Auflagefläche auch einfach und insbesondere ohne einen zusätzlichen Steckkontakt, sondern lediglich durch eine lose Kontaktierung, sodass das Diagnosesystem durch eine zu untersuchende Person einfach selbst betätigbar bzw. selbst administrierbar ist.
Günstig ist es, wenn ein optisches Medium, zB ein Bildschirm oder eine VR-Brille in einem Blickfeld einer am Diagnosesystem positionierten Person vorgesehen ist, welches über eine Datenverbindung mit Sensoren des Diagnosesystems verbunden ist, sodass auf dem Bildschirm insbesondere Daten betreffend einen Gesundheitszustand der Person darstellbar sind. Das Diagnosesystem weist somit bevorzugt eine Datenverarbeitungseinrichtung auf, welche mit sämtlichen Elektroden und Sensoren sowie dem Bildschirm verbunden ist, um anhand der mit den Sensoren und Elektroden gewonnenen Daten Aussagen über den Gesundheitszustand der zu untersuchenden Person treffen zu können, die in weiterer Folge dargestellt werden, üblicherweise in Echtzeit. Besonders vorteilhaft ist eine kombinierte Darstellung der optischen Sensoren der 3 D Darstellung mit der Darstellung der Daten wie sie aus den Messwerten gewonnen werden.
An Diagnosen können zB erstellt werden: zB alle Diagnosen, die mit dem 12-Kanal-EKG erstellt werden, zB Schlagvolumen, Herzminutenvolumen, Gefäßwiderstand, Herzinfarkt, koronare Herzerkrankung, Lungenembolie, Lungenstauung, Lungenentzündung, Myocarditis, Pericarditis, Rechtsherzüberlastung, Herzklappenfehler, Lown Klassifikation, Rhythmusstörungen, Vorhofflimmern, Risiko für Vorhofflimmern usw. Weiters Blutdruck (zB über einen integrierten Blutdruckmesser oder über eine mit variablem Druck zu beaufschlagende U-förmige Auflageflächen im Bereich von Armen und Beinen), zentraler Blutdruck über eine Transferfunktion der peripheren Blutdruckkurve oder über ein modifiziertes Windkesselmodell (McEniery European Heart Journal (2014) 35, 1719— 1725). Die Herzleistung und Erkennung der Herzschwäche kann durch Formanalyse der Plethysmogramme mit niedrigeren Amplituden und Anstiegssteilheiten erkannt werden (Skrabal F et al, Med Eng Phys. 2014 Jul;36(7):896-904). Für diesen Zweck ist vorgesehen, aus den Rohdaten auch zB Mittelwertkurven, sogenannte Templates, zu verwenden, und Arteficial Intelligence, zB auch deep convolutional neural nets, genetische Algorithmen neben den konventionellen mathematischen Verfahren wie Diskriminanzanalysen etc einzusetzen, um alle errechneten Parameter in der Genauigkeit zu verbessern.
Herzschwäche kann zusätzlich durch Atmungsveränderungen mit verlängertem Exspirium, trockenen und feuchten Atemgeräuschen, durch Veränderungen des extrazellulären Wassers in den Segmenten (Skrabal F et al Med Eng Phys. 2014 Jul; 36(7): 896-904), durch Entdeckung von geringer Muskelmasse usw. erkannt werden. Die Lungenfunktion mit den allgemein bekannten Parametern FVC, FEV1 , PEF, MEF25, MEF50, MEF75 und MMEF kann über das Atemrohr gemessen werden, Atemgase über CO2 und O2 Sensor. Aus der CO2 Ausatemkurve können durch die charakteristische Kurvenform Lungenerkrankungen, speziell COPD, erkannt werden (Mieloszyk, IEEE Transactions on Biomedical Engineering 61, 2882-2890. 2014). Sauerstoffsättigung über O2 Sensor kann speziell an den Elektrodenpositionen an den Extremitäten oder am Ohr, möglichst integriert in das Band der VR Brille gemessen werden, Sehprüfung über Veränderung der Größe von Objekten am optischen Medium und deren Erkennung oder Nichterkennung, speziell mittels VR Brille mit Feedback (akustisch durch Sprache oder durch Betätigung einer Taste durch die untersuchte Person), Hörprüfung (über Veränderung der Lautstärke am akustischen Medium mit Erkennung oder Nichterkennung und entsprechendem Feedback), Herzratenvariabilität (über Spektralanalyse der Herzratenintervalle), Polyneuropathie durch Messung des Berührungssinns (veränderte Impulse durch Aktuatoren an den Auflageflächen mit Feedback durch die untersuchte Person), Temperatursinn (veränderte Temperatur an den Auflageflächen mit Feedback), Vibrationssinn (veränderte Vibration an den Auflageflächen mit Feedback), autonomes Nervensystem zur Steuerung des Kreislaufs mit Sympathicus und Vagus über eine Spektralanalyse von Herzintervallen und Blutdruckschwankungen mit Auswertung speziell des 0,1 und 0,3 Hz Bandes, Barorezeptorreflexsensitivität über spontane Blutdrucktreppen unter Verwendung von Herzratenintervallen, Aussagen über Hydrierungszustand, Muskelmasse, Muskelkraft, biologisches Muskelalter, Fettmasse, abdominelles (viszerales) Fett (Skrabal F et al, Med Eng Phys. 2017 Jun;44:44-52) zur Beurteilung des metabolischen- und Diabetes-Risikos (gekennzeichnet durch hohe waist- to-hip-ratio, niedrige Muskelmasse, hohe Fettmasse, hohes abdominelles Fett), Thrombosen, Lymphödem (gekennzeichnet durch Veränderungen und Asymmetrien des extrazellulären Wassers in den Beinen). Die Messung der Pulswellenlaufzeit über die Zeit der Ausbreitung der Pulswelle oder Volumswelle ist möglich (Skrabal F et al, J Hypertens. 2020 Oct;38(10): 1989-1999), ebenso Analysen der Form der Pulswelle und ein Windkesselmodell (Cohn J, Hypertension. 1995 Sep;26(3):503-8) oder zentraler Aortendruck (O'Rouke, Am J Hypertens. 2014 Feb;27(2):143-5), oder auch das Verfahren der flow mediated dilatation (FMD) zur Beurteilung der Gefäßfunktion über die angebrachten hydraulischen Kompressionen der Arterien und Venen (FMD und Venenverschlußplethymographie), kontinuierlicher beat-to-beat Blutdruck über vascular unloading mit Messung der Arteriendurchblutung mittels Pulsoximeter und volume clamp auch mittels der U-förmigen Auflagefläche (Penaz J, Voigt A, Teichmann W, Z Gesamte Inn Med (1976) 31:1030-3), Ankle-Brachial-Index (durch Blutdruckmessungen an Armen und Beinen), Durchblutungsstörungen der Beine (über unterschiedliche Plethysmogramme an den Beinen), zentraler Aortendruck, zB über eine Transferfunktion des peripheren Blutdrucks oder ein modifiziertes Windkesselmodell, weiters Erkrankungen der Carotis über Strömungsgeräusche in der U-förmigen Auflagefläche am Hals, Atherosklerose zB über Pulswellenlaufzeit, Pulswellenanalyse, Ankie Brachial Index, Verdichtungen der Leber über einen Fibroscan (Elastographie), bei dem eine niederfrequente Vibration von ca 50 Hz auf die Leber aufgebracht wird und die Verformung der Leber mit einem 5 MHz Schallkopf gemessen wird (Piscaglia, Digestive and Liver Disease 49, 802-808, 2017). Dazu erforderlich ist das Aufbringen der Vibration am Rücken in der Gegend der Leber, die ja ohnehin auch an anderen Stellen der Auflagefläche aufgebracht werden soll, sowie der guten Kontakt zu einer dort befindlichen Ultraschallsonde, bevorzugt mit Ultraschall Gel usw. Auch lässt sich die Nierenfunktion viel besser beurteilen, wenn die lean body mass und die appendikuläre Muskelmasse bekannt sind, weil Serum Kreatinin-Werte, wie sie zB durch point of care erfassbar sind, für die unterschiedliche lean body mass korrigiert werden können. Bei niedriger Muskelmasse und niedriger lean body mass wird die Kreatinin Clearance mittels MDRD Formel und anderen Formeln falsch hoch berechnet, mit der Kenntnis der Muskelmasse ist hingegen eine unverfälschte Bestimmung der Kreatinin Clearance möglich. Auch ist eine bessere Medikamentendosierung zB für Cytostatika oder Narkotika möglich, weil viele Medikamente einerseits nach der lean body mass oder auch nach der Fettmasse dosiert werden. Auch das biologische Muskelalter, für das es Normwerte gibt, lässt sich damit errechnen. Ein unerklärter Verlust von Muskel und/oder Fett bei der Verlaufsbeobachtung mit dem Diagnosegerät, lokale Erwärmungen können auch auf konsumierende Erkrankungen, wie Autoimmunerkrankungen, Entzündungen, Infektionen, okkulte Tumore, Malignome hinweisen. Auch eine Trainingsüberwachung mit Verlauf der Muskelmasse und der errechneten aeroben Kapazität (errechnet aus Alter, waist-hip- Verhältnis, zB gemessen mit einer 3-D Aufzeichnung der untersuchten Person, Höhe und Form der Plethysmogramme, gemessener Muskelmasse, Fettmasse, abdominellem Fett usw. mittels multipler Regressionsgleichungen oder mittels Arteficial Intelligence) ist sehr gut möglich und wird dementsprechend auch bereits von uns angewandt (siehe Figuren). Auch viele weitere Diagnosen, hier nicht erwähnt, können gestellt werden. Auch Entzündungsherde im Körper zB über thermographische Verfahren oder diabetischer Fuß, können zB auch über die Thermographie und Pulsamplituden, Brachial Index erkannt werden.
Im Zusammenhang mit point of care Messungen sind auch Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes, Knochenstoffwechselstörungen und Störungen aller inneren Organe möglich. Auch Malignome können gut erkannt werden, zB auch dadurch, dass bei Verlaufsbeobachtungen, die durch die permanente Speicherung der Daten automatisch erfolgen können, plötzlich unerklärte Veränderungen der Fett- oder Muskelmasse zu beobachten sind. Dies sind nur Beispiele von einer Vielzahl von Anwendungen, die mit diesem Diagnosesystem möglich sind, wobei weitere mögliche Anwendungen keinesfalls auf diese Beispiele limitiert und Fachleuten vertraut sind.
Zur Informationsdarstellung und Interaktion einer Person mit dem Diagnosesystem kann auch eine Virtual-Reality-Bril le vorgesehen sein, welche selbst über Biosensoren verfügen kann und über eine Datenverbindung mit Sensoren des Diagnosesystems verbunden ist, sodass mit der Virtual-Reality-Brille insbesondere Daten betreffend einen Gesundheitszustand der Person darstellbar sind.
In dem Zusammenhang ist es günstig, wenn die Virtual-Reality-Brille Sensoren zur Erfassung gesundheitsrelevanter Daten der Person aufweist, insbesondere Sensoren zur Erfassung physikalischer Größen wie Elektrizität, Licht, Gase, Strömungsgeschwindigkeit und dergleichen. Somit kann die Virtual-Reality-Brille auch zur Datenerfassung und zur Diagnose beitragen, sodass eine Wirkung über die bloße Darstellung von Informationen hinaus erreicht wird.
Bevorzugt ist die Virtual Reality Brille unter Einschluss der Nase mit einem Atemrohr ausgestattet, welches für die Messung von Strömungsgeschwindigkeit, Atemdruck, Atemvolumen und eine Gasanalyse ausgestattet ist. Somit kann beispielsweise eine Lungenfunktion mit dem Diagnosesystem einfach bestimmt werden, um ein möglichst vollständiges Bild von einem Gesundheitszustand einer Person zu erhalten. Differenzdruckverfahren, Turbinenflussmessung und Ultraschalldurchflussmessung sind dafür gängige Verfahren, wobei jede zukünftige Entwicklung auf diesem Gebiet auch hier integriert werden kann. Die Ultraschalldurchflussmessung erfolgt üblicherweise in annähernd längs des Atemflusses untergebrachten Sensoren durch Messung in beide Richtungen unter Berücksichtigung von molarer Masse des Gases und der Temperatur.
Auch ein austauschbares Mundstück zur Messung der Lungenfunktion und der Atemgase könnte in bekannter Weise verwendet werden, nur verliert das Diagnosesystem an Eleganz. Auch Hirnfunktionsstörungen wie zB Epilepsie über in der Brille und dessen Band untergebrachte EEG Elektroden, Einbußen der Hirnfunktion, Sehprüfung, Hörprüfung etc sind über den Einsatz der virtual reality Brille und bidirektionaler Kommunikation, zB auch über Sprache, möglich, wenn diese mit zusätzlichen Sensoren ausgestattet ist. Zur effizienten Erstellung von Diagnosen in komplexen Fällen kann ein bidirektional kommunizierendes Online-Expertensystem für die Diagnose zahlreicher Erkrankungen vorhanden sein, mit welchem das Diagnosesystem über eine Datenverbindung, insbesondere über das Internet, verbunden ist. Somit können gegebenenfalls Experten oder ein automatisiertes Expertensystem beigezogen werden, welchen sämtliche mit dem Diagnosesystem ermittelten Messergebnisse beispielsweise über das Internet zur Verfügung gestellt werden können. Über ein Handy kann zB die Messung einer Person einerseits aktiviert werden und können andererseits dann auch die Ergebnisse mitgeteilt werden.
Mathematische Verfahren zur Bestimmung der Impedanzen aus über die einzelnen Elektroden aufgebrachten Strömen und gemessenen Spannungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass zwischen der Stützfläche und der Auflagefläche elektrische Leitungen zu den einzelnen Elektroden und/oder Sensoren insbesondere Drucksensoren, Lichtsensoren, Schallsensoren, Aktuatoren und dergleichen angeordnet sind. Diese Stützfläche mit der Auflagefläche könnte zB auch als Matte ausgeführt sein, die eventuell auch durch Rollen oder Falten verkleinert werden kann, sodass sie leicht transportierbar ist und auf jede beliebige Unterlage platziert werden kann. Eine Richtung Stützfläche gerichtete Knickstelle in der Längsmitte der Matte (im Hüftbereich des zu platzierenden Körpers) würde schon genügen, um ein leicht zu transportierendes Paket zu erhalten. Vorzugsweise sind alle elektronischen Bauteile, Sensoren, Kabel usw. zwischen der Auflagefläche und der Stützfläche eingeschweißt oder verklebt. Um die über dem untersuchten Lebewesen angebrachte Kamera bzw. Vermessungseinrichtung an der Matte stabil zu befestigen, können an der Matte stabile Bügelstutzen für den Bügel, zB ein Rohr angebracht sein, an denen der Bügel für die Kamera bzw. bildgebende Vorrichtung abnehmbar angebracht ist.
Zur Erreichung einer besonders angenehmen Auflage ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen der Stützfläche und der Auflagefläche ein Fluid angeordnet ist. Somit ergibt sich eine besonders gute Druckverteilung. Konstruktiv kann dies beispielsweise durch ein Gas wie insbesondere Luft oder eine Flüssigkeit wie insbesondere Wasser zwischen der Stützfläche und der Auflagefläche erreicht werden. Um eine günstige Kontaktierung zu erreichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Elektroden als Streifenelektroden ausgebildet sind. Derartige Elektroden weisen ein Verhältnis von Länge zu Breite auf, welches zumindest fünf, vorzugsweise zumindest zehn, entspricht, um eine günstige elektrische Kontaktierung zu erreichen.
Günstig ist es, wenn an der Auflagefläche Mikrophone, Drucksensoren und/oder Beschleunigungssensoren vorgesehen sind, um insbesondere eine Atmung zB auch über die Atemgeräusche einer am Diagnosesystem befindlichen Person überwachen zu können. Weiter können durch Drucksensoren auch Informationen über ein Gewicht, eine Größe und Abmessungen der einzelnen Gliedmaßen einer zu untersuchenden Person gewonnen werden, welche für die Erstellung der Diagnose genutzt werden können.
Das Diagnosesystem kann darüber hinaus auch zur Bestimmung eines Gesundheitszustandes des Nervensystems der zu untersuchenden Person eingesetzt werden. Hierzu ist bevorzugt vorgesehen, dass Einrichtungen zur Erzeugung vordefinierter Temperaturen und Druck bzw. Vibrationssignale an unterschiedlichen Positionen vorgesehen sind, um Reaktionen von Körperteilen einer am Diagnosesystem befindlichen Person auf aufgebrachte Temperaturänderungen, mechanische Einwirkung über Feedback der untersuchten Person bestimmen zu können. So kann beispielsweise das Diagnosesystem dazu ausgebildet sein, über diese Einrichtungen eine (geringfügig) niedrigere oder höhere Temperatur als die Körpertemperatur bzw. mechanische Signale unterschiedlicher Intensität aufzubringen und gleichzeitig von der zu untersuchenden Person ein Feedback einzuholen, an welcher Stelle und zu welchem Zeitpunkt diese Temperaturänderung oder mechanische Einflüsse zB durch Berührungssinn, Tiefensensibilität über Vibrationssinn wahrnimmt. Dadurch kann eine
Reizleitungsgeschwindigkeit und ein gesundheitlicher Zustand von Nervenbahnen auf einfache Weise erfasst werden.
Hierzu ist bevorzugt vorgesehen, dass Einrichtungen zur Ausgabe von akustischen und/oder optischen Signalen vorgesehen sind, um eine Kommunikation mit einer auf dem Diagnosesystem befindlichen Person zu ermöglichen. Dies kann beispielsweise über Lautsprecher und/oder einen Bildschirm sowie optional eine VR-Bril le erreicht werden. Entsprechend sind üblicherweise auch Mikrofone und Eingabeeinrichtungen vorgesehen, sodass die zu untersuchende Person auch eine entsprechende Rückmeldung an das Diagnosesystem geben kann.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Einrichtung zur Wiedergabe eines mit einer Kamera erfassten dreidimensionalen Bildes einer am Diagnosesystem befindlichen Person eingerichtet ist. Hierzu kann bevorzugt ein Bildschirm und/oder eine VR-Brille eingesetzt werden, mit welcher auch Bilder und Videos vom schlagenden Herzen, der pulsierenden Aorta und der atmenden Lunge der untersuchten Person in der durchsichtig und real dargestellten Person beobachtet werden können.
Üblicherweise ist das Diagnosesystem dazu eingerichtet, eine Diagnose in Echtzeit darzustellen, beispielsweise indem eine Körperregion eines Körpers auf einem Bildschirm im Blickfeld der Person, welche sich auf dem Diagnosesystem befindet, entsprechend einem Gesundheitszustand der jeweiligen Körperregion der Person eingefärbt wird.
Günstig ist es, wenn die Elektroden zur berührungslosen Erfassung von Messwerten für ein EKG, insbesondere als kapazitive Elektroden, ausgebildet sind. Dadurch ist eine Erfassung von gesundheitsrelevanten Daten auch durch eine Bekleidung hindurch möglich, was insbesondere für eine Anwendung des erfindungsgemäßen Diagnosesystems an einem öffentlichen Ort wie einem Einkaufszentrum vorteilhaft ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Diagnosesystem unter Verwendung der mit den Elektroden ermittelten elektrischen Messwerte und/oder berührungslos ermittelten Messwerte, insbesondere Messwerte, die mit einer Kamera ermittelt wurden, zur Bestimmung der Lean-Body-Mass und/oder der Muskelmasse und zur Berichtigung einer Nierenfunktion basierend auf der Lean-Body-Mass und/oder der Muskelmasse eingerichtet ist. Dadurch können mit üblichen Messmethoden ermittelte Daten zur Nierenfunktion leicht und schnell um eine gegebenenfalls höhere oder niedrigere Muskelmasse berichtigt werden, welche bei einer herkömmlichen Erfassung der Nierenfunktion nicht in die Beurteilung eingeht.
Es hat sich bewährt, dass in einem Brustbereich ein, vorzugsweise zwei, Mikrophone vorgesehen sind, welche bevorzugt durch Areale mit veränderbarem Druck, insbesondere mit einem Fluid gefüllte Blasen, an einen menschlichen Körper anpressbar sind, um Lungengeräusche zu erfassen. Dadurch kann eine Lungenfunktion oder pathologische Lungenzustände, wie Lungenstauung, Lungenentzündung oder Lungenemphysem, auf einfache Weise automatisiert bestimmt werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich anhand des nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Diagnosesystem;
Fig. 2 ein Detail des erfindungsgemäßen Diagnosesystems;
Fig. 3 erfindungsgemäßes Diagnosesystem samt einer zu untersuchenden Person;
Fig. 4 ein Detail des Diagnosesystems: ungeteilte Auflagefläche für Arme und Beine Fig. 5 ein Detail des Diagnosesystem: geteilte Auflagefläche für Arme und Beine Fig. 6 und 7 ein Brustgurt für das Diagnosesystem in unterschiedlichen Ansichten; Fig. 8 ein Prinzipschaltbild des Diagnosesystems mit einer Wechselstromquelle;
Fig. 9 ein Prinzipschaltbild des Diagnosesystems mit mehreren Wechselstromquellen;
Fig. 10 ein Prinzipschaltbild von gematchten Wechselstromquellen;
Fig. 11 ein Prinzipschaltbild einer möglichen Elektrodenkontaktmessung;
Fig. 12 ein mit dem Diagnosesystem erfasstes dreidimensionales Abbild einer zu untersuchenden Person;
Fig. 13 eine mit dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem erstellte Visualisierung;
Fig. 14 bis 17 mit dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem erstellte Diagnoseberichte.
Fig. 1 zeigt das als Kippliege mit einem Kipprahmen 16 ausgebildete erfindungsgemäße Diagnosesystem 1. Wie ersichtlich weist das Diagnosesystem 1 in Beinbereichen 5, Armbereichen 4, einem Oberkörperbereich 6 und einem Halsbereich 7 angeordnete Elektroden 3 auf. Dadurch kann ein Widerstandsnetzwerk bzw. ein Impedanznetzwerk eines menschlichen Körpers auf einfache Weise erfasst werden.
Dabei ist jeweils eine weiter von einer Körpermitte entfernte Elektrode als Speiseelektrode 8 ausgebildet und eine näher an einer Körpermitte angeordnete Elektrode als Messelektrode 9, sodass über zwei Speiseelektroden 8 ein elektrischer Strom, üblicherweise ein Wechselstrom, aufgebracht und ein Spannungsabfall zwischen den dazwischen angeordneten Messelektroden 9 gemessen werden kann. Das Diagnosesystem 1 ist hier beispielsweise als Kippliege ausgebildet, sodass ein Höhenunterschied zwischen dem Oberkörperbereich 6 und den Beinbereichen 5 auf einfache Weise änderbar ist, insbesondere durch Verlagerung eines Schwerpunktes. Weiter ist ein nicht dargestellter Winkelsensor vorgesehen, mit welchem dieser Höhenunterschied auch erfasst werden kann, um einen durch den Höhenunterschied bedingten Druckunterschied bestimmen zu können.
Wenn das Diagnosesystem 1 auf einer Waage 41 angebracht ist, könnte gleichzeitig automatisch das Gewicht der Person ermittelt werden. Das Diagnosesystem 1 weist wie bei Liegen üblich bevorzugt zwei Knickstellen auf, die für die Beine vorgesehene untere Knickstelle ist nach oben konvex ausgerichtet, die für die Hüfte vorgesehene obere Knickstelle nach oben konkav ausgeführt. Wenn an diesen Stellen ein mechanisches Gelenk zB Scharniergelenk vorgesehen ist, kann dieses zB mit Aktuatoren in Bewegung gesetzt werden, was eine Physiotherapie der Gelenke mit Bewegungstherapie ermöglicht. Solche mechanischen Gelenke können für alle Gelenke des menschlichen Körpers vorgesehen sein. Es kann auch in die Liege eine Massagevorrichtung oder eine Vibrationsvorrichtung wie bei der „power plate“ im Diagnosesystem 1 bzw. in der Liege vorgesehen sein, um die Untersuchungsdauer auch für zusätzliche Zwecke zu nutzen.
Das Diagnosesystem 1 weist eine oder mehrere Auflageflächen 11 auf, an welchen eine am Diagnosesystem 1 befindliche Person 2 das Diagnosesystem 1 berührt und in welchen Auflageflächen die Elektroden 3 in den Armbereichen 4, den Beinbereichen 5, dem Oberkörperbereich 6 und dem Halsbereich 7 und ergänzend eventuell im Kniebereich 40 angeordnet sind. Zusätzlich zu den Elektroden können dabei auch Drucksensoren 44 und Einrichtungen zur Aufbringung von Kräften und/oder Bewegungen sowie Sensoren zur Erfassung von Bewegungen oder insbesondere Beschleunigungssensoren vorgesehen sein, um neben einem elektrischen Zustand einzelner Körperbereiche auch einen mechanischen Zustand erfassen zu können und somit zusätzlich zu einem elektrischen Widerstandsnetzwerk auch eine mechanische Beurteilung der einzelnen Körperbereiche bestimmen zu können. Bei Ausführung der Auflagefläche 11 als Matte, die auf jede beliebige Unterlage gelegt werden kann, ist die Ausführung als einzelne Auflagefläche wünschenswert, wobei diese Auflagefläche dann auch Arme und Beine inkludiert. Im Oberkörperbereich 6 sind mit lr, Ar, Mr, Nr und auf etwas variierter Höhe mit lra, Ara, Mra, Nra bezeichnete Elektroden dargestellt, entsprechend bezeichnet, wobei diese Elektroden, weil sie rückseitig angeordnet sind, mit dem zusätzlichen Index „r“ bezeichnet werden und zur mathematischen Rekonstruktion aller EKG Ableitungen dienen.
Die in die Auflagefläche 11 am Oberkörperbereich 6 integrierten elektrisch leitenden Elektroden sind bevorzugt verformbar, insbesondere an Elastomeren angeordnet oder durch leitfähige Elastomere gebildet, welche den Kontakt mit der Person herstellen, wenn er sich auf die Auflagefläche 11 der Untersuchungsliege legt.
Ferner sind zwei bevorzugt in einer Erhebung der Auflagefläche 11 , welche hier als Nackenrolle 10 ausgebildet ist, untergebrachte Elektroden dargestellt, welche bevorzugt horizontal und parallel zum Querdurchmesser der Liege verlaufen. Diese Elektroden dienen zur Strom-Einspeisung von Wechselstrom zur Bestimmung der Impedanz einzelner Körperbereiche bei unterschiedlichen Frequenzen bzw. auch als EKG Elektroden. Die Elektroden sind zum Beispiel aus elektrisch leitendem Material, elektrisch leitendem Gummi oder elektrisch leitendem Kunststoff hergestellt. An den Armlehnen, welche einen Teil der Auflagefläche darstellen, sind bevorzugt konkav ausgeformte Auflageflächen 11 für Arme angebracht, welche zur Aufnahme von Armelektroden in Armbereichen 4 dienen.
Die Armelektroden in den Armbereichen 4 sollten bevorzugt knapp über dem Handgelenk, die Beinelektroden in den Beinbereichen 5 bevorzugt knapp über dem Knöchel zu liegen kommen. Damit dies bei unterschiedlicher Arm- bzw. Beinlänge erreicht wird, sind die konkav ausgeformten Halterungen, welche Auflageflächen 11 für Arme und Beine bilden, bevorzugt beweglich, verschiebbar und/oder um eine oder mehrere Schwenkachsen 15 drehbar ausgeführt, wodurch sich die Halterungen der Arm- und Beinlänge anpassen können, indem der Arm oder das Bein verschieden stark gebeugt oder gestreckt ist.
Bei langen Armen würden die Ellbogen beispielsweise nach außen gebeugt werden, bei kurzen Armen würden die konkav ausgeformten Auflageflächen 11 der Arme annähernd in Flucht mit den Armlehnen stehen. Dies könnte notwendig sein, da die Körperdimensionen von Person 2 zu Person 2 so unterschiedlich sind. Diese Elektroden dienen zur Einbringung von Impedanzstrom bzw. für Impedanzmessung sowie für die EKG-Ableitungen I nach Einthoven und Goldberger. Ähnlich konkav ausgeformte Auflageflächen 11 , welche ebenfalls einen Teil der Auflagefläche 11 darstellen, finden sich auch für die Beinelektroden in Beinbereichen 5, in Kniebereichen 40, welche ebenfalls an der Untersuchungsliege angebracht sind. Diese konkav ausgeformten Auflageflächen 11 sind bevorzugt ebenfalls beweglich, bevorzugt um eine Schwenkachse 15 kippbar ausgeführt, sodass sie unabhängig von der Beinlänge optimalen Kontakt zum Bein aufnehmen können. Alternativ kann die untersuchte Person eventuell zwischen mehreren U-förmigen Auflageflächen wählen, in welche die Arme und Beine am besten hineinpassen, zB kann dafür vorgesehen sein, kürzere Arme in geringerer Abduktion zu untersuchen, das heißt linke und rechte U-förmige Auflageflächen näher zueinander unterzubringen und für längere Arme und Beine eine größere Spreizung vorzusehen und damit linke und rechte Auflagefläche für die Extremitäten weiter voneinander unterzubringen (oder umgekehrt). Damit stehen abhängig von Arm- und Beinlänge nur jeweils die vorgesehenen zB U-förmigen Auflageflächen zur Verfügung und die anderen Auflageflächen für die Extremitäten liegen außerhalb des Extremitätenstrahls und behindern nicht die Messung. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass keine bewegten Teile notwendig sind und eine hygienisch saubere, durchgehend geschlossene Auflagefläche zur Verfügung steht.
Wie schematisch dargestellt sind die Schwenkachsen 15 der Armbereiche 4 etwa senkrecht und die Schwenkachsen 15 der Beinbereiche 5 etwa horizontal ausgerichtet.
Bei langen Beinen würden sich die Auflagefläche 11 der Beine von der Untersuchungsliege wegneigen, um den gebeugten Knien Rechnung zu tragen, bei kurzen Beinen würden die Auflageflächen 11 der Halterungen annähernd parallel zur Untersuchungsliege bzw. der Kippliege stehen.
Die Auflagefläche 11 oder die Auflagefläche 11 für Arme und Beine und die Nackenrolle 10 könnten zum Beispiel auch mit weiteren Sensoren, beispielsweise für Temperatur, Sauerstoff, oder auch Druck bzw. auch Aktuatoren ausgestattet sein. Bevorzugt ist an der Liege ein Messmodul mit CPU 36 vorgesehen, welches nicht nur ein Zwölfkanal-EKG, sondern auch eine Wechselstromquelle 35 mit mehreren Frequenzen sowie auch eine Gleichstromquelle zB auch zur Reizstromtherapie enthalten kann, welche einen Messstrom an die jeweils aktivierten Elektroden schickt, weiters zumindest eine Energie- oder Druckquelle und Kommunikationshardware untergebracht.
Um jeweils nur die richtigen Elektroden, also jene Elektroden, welche für eine Messung einer Impedanz 32 aktiviert werden sollen, mit der Stromquelle in einem Messmodul mit CPU 36 zu verbinden, kann ein Umschalter, bevorzugt ein Multiplexer, vorgesehen sein, welcher die Patienten-Anschlussleitungen und Speiseelektroden, welche für die gegenständliche Messung nicht benötigt werden, wegschaltet.
Dies ist vorteilhaft, da ansonsten, insbesondere bei höheren Frequenzen, durch parasitäre Effekte auf Leiterplatte und Patienten-Anschlussleitungen alternative Strompfade entstehen würden. Dadurch würden in weiterer Folge Messfehler entstehen.
Das Messmodul mit CPU 36 weist Schaltungen für Mehrkanal-EKG, Impedanz- Einspeisung und Impedanzmessung, Multiplexer, Auswerte-Einheit für Kontaktdaten und berührungslose Daten auf und ist bevorzugt möglichst nahe an der Untersuchungsliege oder Untersuchungsmatte angebracht.
Es können auch mehrere galvanisch getrennte Stromquellen vorgesehen sein, welche mit den einzelnen Elektroden verbunden sind, um insbesondere mehrere Messungen gleichzeitig durchführen zu können. Die einzelnen Stromquellen können auch zur Beaufschlagung der Elektroden mit Strömen unterschiedlicher Frequenzen ausgebildet sein, sodass gegebenenfalls Ströme unterschiedlicher Frequenzen über die einzelnen Elektroden fließen können.
Der Abstand von paarweise ausgeführten Elektroden 3 beträgt bevorzugt zwischen 2 cm und 6 cm, idealerweise 3 cm bis 4 cm. Die Elektroden in den Beinbereichen 5 und den Armbereichen 4 können für die Ableitungen I nach Einthoven und Goldberger und für Impedanz-Messungen und Impedanz-Einspeisungen eingesetzt werden. Weiter können die Elektroden insbesondere in den Beinbereichen 5 für die EKG-Ableitungen II und III nach Einthoven bzw. für die Goldberger Ableitungen und als Referenzelektroden eingesetzt werden. Diese Ableitungen können jedoch auch aus den sogenannten EASI- Ableitungen nach Dower (J Electrocardiology Suppl. 1988, S 182-187) rekonstruiert werden bzw. zusätzlich helfen, aus den EASI Ableitungen die Wilson Ableitungen zu rekonstruieren. Eigene Versuche haben gezeigt, dass die Verlagerung der EASI Elektroden auf die Rückseite des Rumpfes und damit auf die Auflagefläche 11, auf der der untersuchte Körper aufliegt, ebenfalls eine Rekonstruktion der konventionellen Einthoven, Goldberger und Wilson Ableitungen ermöglicht. Werden die EASI-Ableitungen durch rückseitig angeordnete Elektroden ersetzt werden, können diese auch als lr, Ar, Mr, Nr-Ableitungen (r für Rücken oder rear) bezeichnet werden. Günstig ist es, wenn die Elektroden im Oberkörperbereich 6, -lr-, -Ar-, -Mr- etwa auf Höhe des Herzens, welche an der Körperoberfläche dem unteren Teil des Sternums, circa dem Xiphoid, entspricht, angebracht sind. Durch eine Höhenverschiebung können die Elektroden -lra-, -Ara- und -Mra- unterschiedlichen Körpergrößen angepasst werden. Insbesondere können Regressionsgleichungen, künstliche Intelligenz oder neuronale Netze eingesetzt werden, um aus diesen Ableitungen die konventionellen Ableitungen nach Einthoven, Goldberger und Wilson zB mit Regressionsgleichungen zu rekonstruieren.
Die Funktion der Elektrode -S- nach EASI kann dabei durch die Nackenelektrode Nr (für Nacken rückwärts), also die Elektroden 3 im Halsbereich 7 an der Nackenrolle 10, wahrgenommen werden, welche optimal an der höchsten Stelle der Nackenrolle 10 gelegen ist.
Die Elektroden 3, die für den Halsbereich 7, den Armbereich 4 und den Beinbereich 5 und Kniebereich 40 vorgesehen sind, weisen im Ausführungsbeispiel zwei bevorzugt parallel verlaufende streifige Elektroden auf. Der Abstand von paarweise ausgeführten Elektroden 3 beträgt bevorzugt zwischen 2 cm und 6 cm, idealerweise 3 cm bis 4 cm.
Die Elektroden in den Beinbereichen 5 und den Armbereichen 4 können für die Ableitungen I nach Einthoven und Goldberger und für Impedanz-Messungen und Impedanz-Einspeisungen eingesetzt werden. Weiter können die Elektroden insbesondere in den Beinbereichen 5 für die EKG-Ableitungen II und III nach Einthoven bzw. für die Goldberger Ableitungen, als Impedanzelektroden und als Elektroden für die Applikation von Strom eingesetzt werden.
Für die Rekonstruktion der konventionellen EKG-Ableitungen nach Einthoven, Goldberger und Wilson bzw. Konstruktion sogenannter Vektorloops hat sich gezeigt, dass die Platzierung der Messelektroden -lr-, -Ar-, -Mr-, -Nr- an der richtigen Stelle besonders wichtig ist. Deswegen kann vorgesehen sein, dass von den Elektroden -lr-, -Ar-, -Mr-, -Nr- bzw. -I ra-, -Ara-, -Mra-, -Nra- jeweils die optimal gelegene Elektrode verwendet wird. Zur optimalen Platzierung der Elektroden kann das hier beschriebene optische System verwendet werden, oder auch Drucksensoren 44 nahe den Elektroden, die anzeigen, welche Elektrode für die Messung ideal geeignet ist. Für die Rekonstruktion der Standardableitungen hat es sich bewährt, die -lr-, -Ar-, -Mr-, -Nr- Elektroden so zu platzieren, dass bei den verschiedenen Ableitungen alle drei Ebenen des Raumes, nämlich die horizontale, vertikale und sagittale Achse (XYZ-Achsen) dreidimensional erfasst werden. Aus diesen können dann nach dem xyz Vektor Konzept alle übrigen Ableitungen rekonstruiert werden. Die horizontale Ebene würde durch die Ableitung lr-Ar repräsentiert sein, die vertikale Ebene durch die Ableitung Mr-Nr und die sagittale Ableitung durch die Ebene Ar-Nr. Um die Dreidimensionalität der sagittalen Achse zu verstärken, könnte die Elektrode Nr auch ventral, beispielsweise in der Gegend des Kehlkopfes angebracht sein, insbesondere auch kombiniert mit einem mechanischen oder akustischen Verstärker, in Form eines Mikrofons. Dazu müsste die Nackenrolle, in die der Nacken gelegt wird, ebenfalls U-förmig ausgeführt sein.
Es ist zwar prinzipiell möglich, die Elektroden lr, Ar rund Mr tiefer an der Auflagefläche 11 zu platzieren, das hat allerdings den Nachteil, dass die Elektrode sich den unteren Abschnitten des Rumpfes des untersuchten Menschen nähert, die zusätzlich freigelegt werden müssten. Darum ist die Platzierung der Elektroden -lr-, -Ar- und -Mr- auf gleicher Höhe von Vorteil. Für eine Kontaktierung kann es ausreichend sein, wenn eine zu untersuchende Person 2 eine Oberbekleidung wie ein Hemd ein wenig nach oben schiebt, um einen Kontakt der Elektroden -lr-, -Mr- und -Ar- mit dem Körper sicherzustellen. Auch eine Kontaktierung durch eine befeuchtete oder leitende Bekleidung hindurch ist grundsätzlich möglich.
Ein Multiplexer könnte dann jeweils die Elektrode zur Verwendung freigeben, welche optimal gelegen ist. Dieser Teil des Torsos lässt sich mit der 2-D-Darstellung oder 3-D- Darstellung des Körpers gut rekonstruieren, sodass nach automatischer Auswertung der Darstellung des Körpers die optimale Elektrode selektioniert werden kann. Die äußerste Elektrode -lr-, -lra-, -Ar-, -Ara- bzw. eine Markierung für dieselbe sollte dafür vorzugsweise bandförmig nach außen verlängert werden, sodass bei der 2-D- oder 3-D-Darstellung des Körpers die äußerste Elektrode auch für die Darstellung sichtbar ist. Die auf Höhe des Rumpfes gelegenen Elektroden lr, Mr, Ar gelegenen Elektroden, besonders die auf der linken Seite der Liege und des Rumpfes gelegenen Elektroden -Ar- oder -Ara- können gemeinsam mit der Doppelelektrode am Halsbereich 7 auch für die Messung der Impedanz des Thorax, und damit auch für die Messung des Thoraxplethysmogramms verwendet werden. Wie aus dieser Schrift ersichtlich, handelt es sich teilweise um aktive Elektroden zur Stromeinspeisung, auch weitere aktive Vorgänge wie zum Beispiel die Applikation von Wärme oder Kälte, um beispielsweise eine Durchblutung zu überprüfen, Vibration zur Prüfung einer Sensibilität oder Druck zur Messung des Blutdrucks und Aufzeichnung der Pulskurve können vorgesehen sein. Speziell könnte eine der Auflageflächen 11 für die Arme, welche konkav ausgeformt sind, dafür verwendet werden, um den Druck in dieser Auflagefläche 11 durch eine hydraulische Vorrichtung oder durch einen Stempel kontrolliert zu verändern.
Wie in Fig. 1 bis 5 gezeigt, würde diese Auflagefläche 11 verformbar zum Beispiel in Form eines oben offenen verformbaren U ausgeführt sein, um nicht nur den Kontakt der Elektrode zum Körper zu verbessern, sondern auch gleichzeitig eine Blutdruckmessung durchführen zu können. Dazu müsste diese U-förmige Auflagefläche 11 nur außen eine relativ wenig verformbare Stützfläche 19 haben, damit bei Erhöhung des Druckes dieser Druck vorzugsweise besonders auf den Arm, speziell den Unterarm, ausgeübt wird, um so insbesondere oszillometrisch oder auskultatorisch den Blutdruck zu messen. Auch eine kontinuierliche Pulskurve lässt sich so gewinnen, beispielsweise indem der Druck in der U-förmigen Auflagefläche 19 nahe dem mittleren arteriellen Blutdruck eingestellt wird. Mit Hilfe eines optischen Sensors für die Durchblutung kann auch eine Beat to Beat Blutdruckmessung mit Hilfe des Vascular Unloadings erfolgen. Diese U-förmigen Auflagefläche 19 könnte auch speziell zur Messung von Temperatur und Sauerstoffsättigung verwendet werden. Dafür könnte diese Auflagefläche 19 vorzugsweise annähernd lichtdurchlässig ausgeführt sein oder auch die Sensoren in der dem menschlichen Körper zugewandten Innenwand der Auflagefläche 19 untergebracht sein.
Ferner kann zur Messung des Blutdrucks zusätzlich auch eine konventionelle Blutdruckmessung mit Oberarmmanschette in das Gerät integriert sein. Alternativ oder ergänzend kann auch ein Pulsoximeter oder auch ein Multifrequenzpulsoximeter zur Messung aller Parameter, die damit möglich sind, in das Diagnosesystem 1 integriert sein. Durch die Platzierung der untersuchten Person 2 auf der Liege wird allein durch das Gewicht der Körperteile der notwendige Kontakt zwischen Elektroden und untersuchter Person 2 hergestellt. Um dies zu bewerkstelligen, ist es vorteilhaft, dass alle verwendeten Elektroden 8, zum Beispiel EKG-Elektroden, die Impedanz-Spektroskopie-Elektroden, Impedanzplethysmographie-Elektroden, Reizstromtherapie Elektroden, zB auch TENS Therapie zur Schmerzbehandlung usw. auf der Auflagefläche 11 bzw. der Auflagefläche 11 der Arme in den Armbereichen 4 und der Auflagefläche 11 der Beine in den Beinbereichen 5 liegen. Auch für therapeutische Zwecke, wie mechanische Einwirkungen auf den Körper der Person, können auch alle Areale der Auflagefläche oder des Diagnosesystems, wie zB auch allenfalls eine Kopfhaube, mit oder ohne Virtual Reality Brille, verwendet werden, in welche die entsprechenden Aktuatoren inkludiert sind. Bei diesen könnte es sich um Physiotherapie Geräte handeln, die besonders an den Extremitäten und am Hals durch Formveränderung eine Bewegungstherapie auch der Gelenke bewirken, wenn im Bereich der Gelenke die Auflagefläche selbst mechanische Gelenke, besonders Scharniergelenke, aufweist und durch Aktuatoren diese mechanischen Gelenke bewegt werden können. Die Diagnosevorrichtung kann auch als Massagetherapie Gerät oder Vibrationstherapie Gerät ausgeführt sein, wenn die entsprechenden Geräte an der Auflagefläche angebracht sind. Oder mit Hilfe von Elektrizität kann eine Elektrotherapie zB eine Reizstrom- oder Schmerztherapie durchgeführt werden, wozu die vorhandenen Elektroden und Kontaktelektroden verwendet werden können. ZB hat sich eine Ultraschall Therapie mit gepulstem Ultraschall auch zur Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson oder Alzheimer bewährt, weil diese offensichtlich die Blut-Liquor Schranke vorübergehend öffnen kann und so den Abtransport von schädlichen Stoffwechselprodukten ermöglicht (Adv. Sei. 2020, 7, 1902583). Dazu wäre eine Haube für die untersuchte Person günstig.
Die erste Anwendung des Diagnosegerätes könnte der Diagnose dienen, diese und weitere Anwendungen dann einer gezielten Therapie. Das Kommunikationsmedium, zB Bildschirm, VR Brille, Lautsprecher oder Kopfhörer könnten während der ersten Verwendung die gewonnenen biologischen und medizinischen Erkenntnisse anzeigen, in der ersten und den folgenden Anwendungen könnte auch Information besonders aus den Bereichen Relaxation, Biofeedback, Wissen und Werbung vermittelt werden. Dabei könnte besonders die durch das Diagnosegerät gewonnene Information berücksichtigt werden, zB Stressreduktion bei hohem Sympathikus, Ernährungsberatung bei Übergewicht, Training und empfohlene Trainingsgeräte bei Defizienzen des Muskelapparates, gezielte Person-spezifische Werbung je nach erhobenen Befunden, speziell wann eine Anamnese inkludiert ist, usw.
Mithilfe der Messung der verschiedenen Körpersegmente bei verschiedenen Frequenzen von Wechselstrom können so sehr genau Körperwasser, extrazelluläres Wasser, Ödeme Muskelmasse, Muskelmasse korrigiert für das extrazelluläre Wasser, „trockene Muskelmasse“, und Fett (Skrabal F et al, Med Eng Phys. 2014 Jul;36(7):896-904, Skrabal F et al, Med Eng Phys. 2017 Jun;44:44-52) quantifiziert werden. Aus den Daten kann dann auch Muskelkraft und biologisches Muskelalter geschätzt werden. Auch ein eingebautes oder verbundenes Dynamometer kann dafür benutzt werden. Für eine Impedanz-Spektroskopie genügen bekanntlich nur sehr wenige Frequenzen, um einen Cole-Cole Plot zu konstruieren. Für die Impedanz 32 Plethysmografie werden unter anderem die pulssynchronen Volumensveränderungen in den einzelnen Körpersegmenten aufgezeichnet bzw. auch die Änderung des Volumens vor, während und nach einem von außen beaufschlagten Druck, sodass nicht nur die Herzleistung (Skrabal F et al, Med Eng Phys. 2014 Jul;36(7):896-904), die Gefäßeigenschaften, wie Pulswellenlaufzeit (Skrabal F et al, J Hypertens. 2020 Oct;38(10): 1989-1999), sondern auch arterielle und venöse Durchblutungsstörungen erkannt werden können.
Diese Auflagefläche 11 könnte sich nach Bedarf auch verformen, um einen noch besseren Kontakt mit dem untersuchten Körper herzustellen, die jedoch im Wesentlichen noch immer flächenförmig ohne Umschlagfalten ausgeformt ist. Diese Auflagefläche 11 könnte einlagig sein, wie in Fig. 1 dargestellt, oder auch mehrlagig.
Zwischen den Lagen können alle notwendigen elektrischen Verbindungen spannungsfrei hergestellt werden, beispielsweise dadurch, dass die Kabel länger und gegebenenfalls auch spiralig ausgeführt sind.
Um diese Auflagefläche 11 hygienisch sauber ausführen zu können, kann vorgesehen sein, diese Auflagefläche 11 möglichst homogen und ohne Unterbrechungen auszuführen. Damit ist eine rasche und sichere Reinigung für die nächste untersuchte Person 2 gegeben. In der Gesamtheit sollte die Auflagefläche 11 für den Rumpf, Arme und Beine jedoch relativ wenig verformbar sein, damit eine berührungslose Darstellung des Körpers durch eine zu große Verformung der Auflagefläche 11 nicht verfälscht wird.
Es ist günstig, wenn gleichzeitig eine berührungslose 3-D-Vermessung des Patienten durchgeführt werden kann. An einem über der Liege angebrachten Bügel 29 könnte eine Einrichtung für die berührungslose 3-D-Vermessung des Körpers bzw. auch für weitere Darstellungen, mithilfe einer Kamera 12, eventuell einer 3-D-Kamera 12 oder auch eine Wärmebildkamera 12 oder Time-of-flight Messapparatur 12 zur Darstellung und Vermessung der untersuchten Person 2 und zur Darstellung von Farbe und Temperatur angebracht sein, mit welcher eine auf der Liege positionierte Person 2 erfassbar ist. Die Person 2 ist dabei dreidimensional erfassbar, sodass ergänzend zu Impedanzen der Körperbereiche der zu untersuchenden Person 2 weitere Daten zur Person 2 erfassbar sind, wie beispielsweise ein Volumen. Darüber hinaus ist mit der Kamera 12 eine Farbe einer Hautoberfläche der Person 2 bestimmbar, anhand welcher ebenfalls auf einen Gesundheitszustand geschlossen werden kann.
Die Wärmebildkamera kann auch dazu dienen, durch den Temperaturunterschied auch eine leicht bekleidete Person 2 körpergetreu darzustellen. Durch die kippbare Liege ist es auch möglich, die untersuchte Person 2 in mehreren verschiedenen Stellungen entweder annähernd sitzend oder auch annähernd liegend darzustellen, was die Messgenauigkeit erhöht. Die Messgenauigkeit ist deswegen so wichtig, weil die Länge und der Querschnitt der Körpersegmente in die Auswertung der Impedanzmessungen eingehen. So können die Ergebnisse der berührungslosen Vermessung der Person mit den anderen physikalischen, speziell elektrischen Daten in gemeinsamen Gleichungen oder einem Satz von Gleichungen verwendet werden, um die größte Genauigkeit zu erhalten.
Die zwei- oder dreidimensionale Darstellung könnte dann gleichzeitig dazu dienen, aus der Vielzahl von Elektroden die Elektroden zu identifizieren, die für die EKG- Aufzeichnung, Impedanzspektroskopie, Impedanzplethysmographie herangezogen werden sollen. Dies ist dann besonders wichtig, wenn sogenannte EASI Ableitungen nach Dower (J Electrocardiology Suppl. 1988, S 182-187) verwendet werden sollen, um insbesondere über Regressionsgleichungen, über das xyz-Modell oder mithilfe von künstlicher Intelligenz oder neuronaler Netze, aus diesen Ableitungen die konventionellen Ableitungen nach Einthoven, Goldberger und Wilson zu rekonstruieren.
Natürlich kann in bekannter Weise auch ein Schwenkarm mit daran befestigten Kabeln und Elektroden verwendet werden (nicht gezeigt). In diesem Fall würde man vorzugsweise die Elektroden auf einem gemeinsamen Gurt anbringen, welcher zum Beispiel auf den Brustkorb der Person gelegt wird und zum Beispiel nur durch die Schwerkraft oder durch einen elastischen Gummigurt oder auch durch aktiv verformbare Areale wie zB aufblasbare Kammern/Blasen der Kontakt zur untersuchten Person 2 hergestellt wird.
Fig. 2 zeigt ein Detail des erfindungsgemäßen Diagnosesystems 1 , welche für eine Anbringung eines Brustgurtes 13 zumindest drei Kontaktelektroden 17 aufweist, über welche elektrische Signale an einen Brustgurt 13 übertragen werden können. Auch hier ist keine Verkabelung erforderlich, sondern kann eine Kontaktierung durch ein Positionieren einer zu untersuchenden Person 2 auf dem auch hier durch eine Kippliege gebildeten Diagnosesystem 1 erfolgen. Diese Person 2 kann sich einen am Diagnosesystem 1 bereitgestellten Brustgurt 13 gegebenenfalls somit selbst anlegen, sodass das Diagnosesystem 1 weiterhin ohne zusätzliches Personal betrieben werden kann.
Fig. 2 zeigt somit, wie die Auflagefläche 11 mit einem gleichzeitig verwendeten Brustgurt 13 ausgeführt werden könnte. Die im Oberkörperbereich 6 angebrachten elektrisch leitenden Elektroden -Er-, -Ar-, -Sr, -lr oder -Era-, -Ara-, -Sra-, -lra- in Fig. 1 können durch den Brustgurt mit den Brustwandelektroden ersetzt oder ergänzt werden, welche mit den Elektroden an der Rückenseite des Brustgurtes 13 elektrischen Kontakt aufnehmen. Eine Elektrode könnte für einen elektrischen Kontakt zur Erdung, eine Elektrode könnte für das zentrale Terminal von Wilson vorgesehen sein (kurzgeschlossene Elektroden der Position I, II und III nach Einthoven), eine weitere Elektrode zur Herstellung des elektrischen Kontakts zu zumindest einer Brustwandelektrode, bevorzugt V4.
Der Bügel 29 kann im Bügelstutzen 38 demontierbar angebracht sein, was besonders bei Verwendung einer Matte als Auflage- und Stützfläche notwendig ist. Fig. 3 zeigt das erfindungsgemäße Diagnosesystem 1 mit einer zu untersuchenden Person 2. Wie ersichtlich hat die Person 2 eine VR-Brille 14 aufgesetzt, mit welcher der Person 2 beispielsweise Informationen zum Gesundheitszustand sowie zu einem Status der durchgeführten Untersuchung eingeblendet werden können. Beispielsweise kann dem Benutzer während der Untersuchung eine Visualisierung seines Körpers über die VR- Brille 14 angezeigt werden, in welcher Visualisierung ersichtlich ist, wie weit die Untersuchung bereits fortgeschritten ist und welche Daten bereits ermittelt wurden. Der auf diese Weise ermittelte Gesundheitszustand der einzelnen Körperbereiche kann dabei in der Visualisierung farblich gekennzeichnet sein. Diese VR-Brille 14 kann auch zur Bedienung benutzt werden, sodass ein Bildschirm entfallen kann, bei Sprachsteuerung kann zusätzlich auch die Tastatur entfallen.
Weiters ist ein Atemrohr 39 dargestellt, welches in Verbindung mit der VR-Brille 14 steht. Wenn der Patient bzw. eine zu untersuchende Person 2 durch die Nase atmet, können so das Atemvolumen, die Atemkurve und die Zusammensetzung der Atemluft, speziell CO2, 02 und volatile Gase wie insbesondere Aceton und dergleichen gemessen werden, damit kann ohne Mehraufwand die Lungenfunktion und Stoffwechsel erfasst werden können.
Weiter ist in Fig. 3 ersichtlich, dass im Halsbereich 7 eine Nackenrolle 10 vorgesehen ist. Diese Nackenrolle 10 besteht aus elastischem Material oder aktiv expandierenden Arealen und weist wie die Armbereiche 4, die Beinbereiche 5 und die Kniebereiche 40 bevorzugt bandförmige Elektroden auf. Die Elektroden in den Beinbereichen 5 und Kniebereichen 40 sind besonders geeignet, durch segmentale Plethysmographie arterielle und venöse Durchblutungsstörungen des Beines bzw. unter Verwendung der Elektroden im Kniebereich 40 des Unterschenkels zu erkennen. Dazu könnten auch zusätzliche Kompressionsmanschetten zB ebenfalls U-förmig an den Unterschenkeln dienen (ev. auch zirkulär, nicht gezeigt), welche auch die Ermittlung eines Ankie Brachial Index ABI ermöglichen. Dazu sind die Verfahren der Reperfusion und der Venenverschlussplethysmographie bekannt, wobei auch Volumsänderungen erfasst werden können. Besonders in allen Gelenkbereichen könnte die Auflagefläche sich mechanisch den Gelenksbewegungen aktiv durch Aktuatoren den Gelenksachsen entsprechend anpassen, so dass auch physiotherapeutische Maßnahmen möglich sind. Ferner ist in Fig. 3 ein Brustgurt 13 ersichtlich, mit welchem ein EKG erstellt werden kann. Dieser Brustgurt 13 ist über hier durch den Körper verdeckte Kontaktelektroden 17 am Rücken gemäß der Fig. 2 mit dem Diagnosesystem 1 verbunden, sodass keine Verkabelung wie bei herkömmlichen Vorrichtungen zur Erstellung eines EKG erforderlich ist.
Wie in Fig. 3 gezeigt, kann die untersuchte Person 2 bei Bedarf auch mit einem persönlichen über der Liege angebrachten Bildschirm oder mit einer Brille, zum Beispiel in Form einer Virtual-Reality-Brille 14, die Ergebnisse der Aufzeichnung beobachten. Mit einem Kopfhörer 30 kann die Person 2 auch akustisch den Vorgang der Untersuchung mit den Erklärungen verfolgen, bzw. auch Anweisungen entgegennehmen. Bei Verwendung eines Bildschirms ist es vorteilhaft, diesen so anzubringen, dass ungewünschte Beobachter die dargestellten persönlichen Daten der Person nicht einsehen können. Wenn die Person 2 während der Aufzeichnung simultan oder eventuell nur kurze Zeit verzögert die Gewinnung der biologischen Daten in Echtzeit oder zeitnah mitverfolgen kann, erhöht dies auch die Motivation, diese Untersuchung durchführen zu lassen.
Die Kippliege steht bevorzugt auch auf einer Waage 41, vorzugsweise Flächenwaage oder einer oder mehreren Wägezellen, sodass automatisch das Gewicht der Person eruiert werden kann.
Zwischen den Untersuchungen kann die untersuchte Person 2 oder Hilfspersonal die Auflagefläche 11 der Person mit einem Reinigungstuch oder Reinigungsspray reinigen. Bevorzugt wird dafür ein Reinigungstuch oder Spray verwendet, welches oder welcher gleichzeitig auch als Elektrodenkontaktflüssigkeit dient. Dafür könnte eine Salzlösung beispielsweise ähnlich einer physiologischen Salzlösung, speziell physiologischen Kochsalzlösung verwendet werden. Dieses Reinigungstuch bzw. der Spray sollte sowohl bakteriostatisch als auch virostatisch, besonders auch gegen Coronaviren, sein, und sollte dazu mit den entsprechenden Chemikalien, zum Beispiel mit 70% 2-Propanol oder mit 80% Ethanol getränkt sein. Es könnte auch eine wegwerfbare Auflage aus Papier oder anderem Einwegmaterial für die Teile der Auflagefläche 11 vorhanden sein, die nicht dem elektrischen Kontakt dienen. Damit ist das komplexe Diagnosesystem 1 für die Untersuchung der nächsten Person bereit. Fig. 4 und 5 zeigen eine detaillierte Darstellung einer Auflagefläche für Arme oder Beine, welche beispielsweise in den Armbereichen 4 und den Beinbereichen 5 eingesetzt werden kann. Um alle Zuleitungen zu den Elektroden geschützt unterzubringen, ist die Auflagefläche zweilagig auszuführen, und weist somit eine körpernahe Auflagefläche 11, welche beispielsweise aus abwaschbarem Kunststoff ausgebildet sein kann, und eine körperferne Stützfläche 19 auf, welche beispielsweise aus strapazierfähigem Gewebe gebildet sein kann. Diese Stützfläche 19 kann auch aus strapazierfähigem Kunststoffgewebe für den Rumpf der untersuchten Person 2 oder wie hier gezeigt aus hartem Material für die Elektroden 3 an den Armbereichen 4 und den Beinbereichen 5 ausgebildet sein, insbesondere aus Kunststoff oder Metall. Elektrische Leitungen und elektronische Bauelemente wie elektronische Schalter, Drucksensoren 44 usw. sind hier zwischen der Auflagefläche 11 und der Stützfläche 19 angeordnet, sodass diese für einen Benutzer nicht sichtbar sind.
Die körpernahe Auflagefläche 11 kann verformbar ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel ist unter der Auflagefläche 11 eine verformbare Zwischenschicht 20 angeordnet. Diese Zwischenschicht 20 kann beispielsweise aus Schaumstoff bestehen oder aus einem anderen verformbaren Medium wie einem Fluid, einem Gas oder einer Flüssigkeit, welche auch aktiv durch Änderung des Druckes expandieren kann. Durch Änderung des Druckes in dieser Zwischenschicht 20 kann sich die körpernahe Auflagefläche 11 besonders gut an den menschlichen Körper anpassen. Damit könnten Sensoren wie beispielsweise Drucksensoren 44, Lichtsensoren 42, Schallsensoren und/oder bevorzugt vis-ä-vis liegende Energiequellen wie beispielsweise Lichtquellen 43, insbesondere LEDs, sich besonders gut an den Körper anpressen und damit eine gute Übermittlung der Impulse oder Signale in den Körper sicherstellen. Damit können neben elektrischen auch mechanische, optische und akustische Eigenschaften der einzelnen Körperteile analysiert werden.
Wenn wie im Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt eine pneumatische Druckquelle 21 und eine Druckmessvorrichtung 22 zur Messung des Druckes in dieser Zwischenschicht 20 vorhanden sind, kann damit oszillometrisch und/oder auskultatorisch der Blutdruck ermittelt und/oder eine kontinuierliche Puls- und Druckanalyse durchgeführt werden. Für die auskultatorische Messung wird bekanntlich das Korotkoff Geräusch und der Zeitpunkt des Erscheinens und des Verschwindens eines gewissen Schallpegels verwendet, für die oszillometrische Messung die Registrierung der Pulsamplituden bei unterschiedlichen Drucken und für eine kontinuierliche Druckmessung die Pulsamplituden zum Zeitpunkt der entspannten Arterienwand, wenn der Blutdruck in der Arterie und im komprimierenden Medium der gleiche ist. Alle diese Verfahren können mit dem Diagnosesystem bewerkstelligt werden. Das Verfahren der kontinuierlichen Blutdruckmessung kann dann besonders gut verwendet werden, wenn die Blutmenge innerhalb des komprimierten Arterienabschnittes zB optisch gemessen wird, wofür die Lichtquelle 43 und der Lichtsensor 42 gut geeignet sind. Dazu muss die hier U-förmige Auflagefläche nicht geschlossen sein und trotzdem kann ein entsprechender Druck auf den Unterarm oder Unterschenkel ausgeübt werden, da die Extremität an dieser Stelle an der freien Stelle knöchern begrenzt ist. Damit kann auch an dieser Stelle der Körperteil ohne weitere Manipulation in die U-förmige Auflagefläche einfach hineingelegt werden. Damit der Arm nicht aus der U-förmigen Auflagefläche bei Druckerhöhung herausgepresst wird, könnte am Boden des U alternativ eine druckfreie Zone 18 vorgesehen sein, in der kein Druck ausgeübt wird, weil auch hier durch die Ulna eine knöcherne Begrenzung gegeben ist. Damit ist bei dieser Ausführung die U-förmige Auflagefläche zumindest teilweise zweigeteilt, wobei beide Teile mit demselben Druck beaufschlagt werden. Es muss nicht der gleiche Druck in den beiden Teilen der Manschette aufgebaut werden, auch unterschiedliche Drucke könnten von Vorteil sein, zB um einen möglichst intensiven Kontakt zur Arterie zu erreichen. Die zumindest Zweiteilung ist eine mögliche Ausführungsform, selbstverständlich ist auch eine einteilige Ausführungsform möglich, wie in Abbildung 4 gezeigt. Dazu sollten die nicht mit dem Körper in Berührung kommenden Teile der Auflagefläche bzw. die Stützfläche 19 möglichst druckfest ausgeführt sein, damit der Druck vorwiegend nur auf den menschlichen Körper ausgeübt wird. Es versteht sich, dass in dem Fall, dass als Medium eine Flüssigkeit oder auch Gas eingesetzt wird, als Druckquelle 21 natürlich auch eine hydraulische Druckquelle 21 wie insbesondere eine Pumpe eingesetzt werden kann.
Fig. 6 und 7 zeigen einen Brustgurt 13 für das erfindungsgemäße Diagnosesystem 1 , welches beispielsweise zur besonders genauen Erfassung eines Elektrokardiogramms ausgebildet ist. Fig. 6 zeigt dabei eine Vorderseite des Brustgurtes 13 und Fig. 7 eine Rückseite des Brustgurtes 13. An der Rückseite des Brustgurtes 13 sind elektrische Kontakte vorgesehen, welche mit Kontaktelektroden 17 an einer Auflagefläche an einem entsprechenden Bereich des Diagnosesystems 1 bzw. der Liege wie in Fig. 2 dargestellt korrespondieren, um elektrische Signale von der Auflagefläche an den Brustgurt 13 übermitteln zu können. Der Brustgurt 13 kann von einer zu untersuchenden Person 2 selbst angelegt werden, sodass eine elektrische Verbindung des Brustgurtes 13 mit dem Diagnosesystem 1 ohne Stecker oder dergleichen möglich ist.
Der Brustgurt 13 weist innenseitig mehrere Brustwandelektroden 23 auf, mit welchen sogenannte Wilson-Ableitungen bestimmt werden können. Das zentrale Terminal Wilson kann mittels entsprechender Algorithmen entsprechend korrigiert sein. Die einzelnen Brustwandelektroden 23 können mittels eines Multiplexers zu- bzw. wegschaltbar sein. An einer Vorderseite des Brustgurtes 13 ist ein Verschluss, beispielsweise ein Klettverschluss, eine Schnalle, eine Schnappvorrichtung 24 oder dergleichen angeordnet, sodass eine Person 2, welche die Diagnosevorrichtung nutzt, sich den Brustgurt 13 leicht selbst anlegen kann. Weiter kann natürlich auch eine Verstellvorrichtung vorgesehen sein, um die Länge des Gurtes leicht ändern und den Gurt in der Weise leicht an unterschiedliche Größenverhältnisse anpassen zu können. Der Brustgurt kann außerhalb der Elektroden auch eine oder mehrere expandierbare Kammern aufweisen, die aktiv die Elektroden an den Körper pressen, wobei die Güte der Signale den Anpressdruck steuern kann.
Alternativ oder ergänzend zu den Brustwandelektroden 23 kann der Brustgurt 13 natürlich auch Elektroden an den Positionen E, A, S und I nach EASI aufweisen, um sogenannte vektorkardiographische und EASI-Ableitungen nach Dower (J Electrocardiology Suppl. 1988, S 182-187; Dower GE, Clin. Cardiol. 3, 1980, 87-95) bestimmen zu können.
Es könnte auch eine einfache Variante des Brustgurtes als Spanngurt 6, zB elastisch oder auch unelastisch mit einer Spannvorrichtung 47 ausgestattet, vorgesehen sein, wobei der Spanngurt zB an der Auflagefläche oder der Stützfläche befestigt ist. Von der untersuchten Person wird dieser quer zB über den unteren Teil des Brustkorbs gespannt und auf der vis-ä-vis-Seite zB mit einer Schnappvorrichtung 24 befestigt. Wenn dieser Spanngurt elastisch ist oder eine Spannvorrichtung 47 aufweist, kann ein guter Elektrodenkontakt gewährleistet werden. Bei entsprechender Befestigung des Spanngurtes zB an der Auflagefläche oder Stützfläche hinter dem Körper schafft dieser gute Elektrodenpositionen rund um den Körper, was zahlreiche Möglichkeiten der Elektrodenposition gewährleistet. Um die EASI Ableitungen bei Personen mit kleinem und großen Körperumfang durchführen zu können, bewährt es sich zB den Brustgurt oder einen Spanngurt mit zahlreichen Elektroden auszustatten, von denen dann diejenigen aktiviert werden, die den EASI-Positionen entsprechen. Zur Ermittlung der korrekten Elektrodenpositionen kann einerseits das EKG-Signal selbst verwendet werden, oder auch die 3-D Darstellung der Person, v.a. dann, wenn die Elektrodenpositionen außen am Gurt durch Kennzeichnung, zB farbliche Kennzeichnung, identifiziert werden können.
Der Spanngurt könnte zB seitlich der Auflagefläche hinter dem Patienten ca. auf der Position lr oder Ar der Auflage der Stützfläche fixiert sein und sich dann hinter dem Patienten im oder gegen den Uhrzeigersinn entlang der Auflagefläche von lr in Richtung Ar und anschließend vor dem Körper wieder in Richtung des Ausgangspunktes in Richtung lr oder umgekehrt wickeln, wo dieser zB mit einer Schnappvorrichtung 24 wie bei einem Sicherheitsgurt geschlossen wird. Die Spannfeder ist bei dieser Ausführungsform am besten in die Schnappvorrichtung 24 integriert, sodass die Befestigung des Gurtes an der Stütz/und oder Auflagefläche sehr einfach zB an einer Nahtstelle 48 durch eine Naht oder angeklebt oder verschweißt ausgeführt ist. An dieser Nahtstelle 48 kann auch die elektrische Verbindung zu den Elektroden lr, Mr, Ar, A, E und I, zu den Brustwandelektroden und/oder allenfalls vorhandenen weiteren Elektroden hergestellt werden. Die Spannvorrichtung könnte wie bekannt zB durch eine mit einer Feder gespannte Rolle mit Arretierung erfolgen, wie sie aus vielen Fensterrollos bekannt ist. Eine Schlaufe zur Führung des Spanngurtes bewährt sich zB circa in Position Ar der Auflagefläche, sodass die weitere Richtung des Verlaufs des Spanngurtes vorgegeben ist. So ist eine komplette oder nahezu komplette Umkreisung des Körpers mit dem Spanngurt möglich. Damit können alle Positionen, sowohl die klassischen Positionen I, E, A der EASI Ableitungen an der Vorderseite des Körpers als auch die lr, Mr und Ar Positionen, als auch allenfalls die Positionen der Brustwandelektroden mit Elektroden an der Innenseite des Spanngurtes ausgestattet werden. Die Position S der EASI Ableitungen könnte zB als Stirnelektrode 45 auch an der Stirn im Rand der VR Brille untergebracht sein. Bei entsprechender Spannkraft des Spanngurtes werden so auch Störungen des elektrischen Signals mit Artefakten und elektrischem Rauschen bei Bewegungen des Körpers verhindert. Auch an den U-förmigen Auflageflächen für Arme und Beine bewährt sich eine entsprechend hohe Federkraft in der Zwischenschicht 20, sodass die Erhöhung des Auflagedruckes entweder durch Erhöhung des Druckes im Fluid oder auch durch mechanische Federkraft erreicht werden kann. Eine Fertigung aller Elektroden, nicht nur dieser Brustwand- und EASI-Elektroden, sondern aller Elektroden der Diagnosevorrichtung aus Silberchlorid oder auch aus Nirosta verringert das Elektrodenpotential und das Rauschen des Signals. Dies ist besonders wichtig, da es günstig ist, die Entdeckung des impedanzplethysmographischen Signals an der R-Zacke des EKG aufzuhängen, weswegen ein stabiler R-Zackendetektor in der Software von großem Vorteil ist. Damit können dann alle segmentalen, als auch Ganzkörperimpedanzplethysmographischen Signale, zB durch Einspeisung und Abgreifen der Impedanz zwischen einem oder beiden Armen einerseits, und einem Bein oder beiden Beinen andererseits erfolgen und sehr genau ausgewertet werden. Aus diesen Signalen gemeinsam mit Ermittlung des Beginns der Austreibung und des Klappenschlusses kann dann in bekannter Weise das Schlagvolumen und das Herzminutenvolumen unter Hilfe der Grundimpedanz zO eines Kalibrationsfaktors, der Dauer des kardialen Zyklus, der Dauer von der größten Amplitude des impedanzplethysmografischen Signals bis zum Beginn des nächsten Herzzyklus, ermittelt werden. Der Kalibrationsfaktor errechnet sich aus der Körpergröße, dem elektrischen Widerstand des Blutes, dem Hämatokrit, Elektrodendistanz und Körpergröße (siehe zB Koöbi, Intensive Care Med (1997) 23:1132- 1137). Die impedanzplethysmographischen Signale von Ganzkörper und/oder Körpersegmenten zB von Thorax, Abdomen, Armen und Beinen von mehreren bis vielen Herzschlägen werden übereinander gelegt und ein Template wird gebildet. Daraus werden die Charakteristika wie Amplituden, Anstiegssteilheiten, Abfallsteilheiten, Breite, Form usw. ermittelt. Diese Templates könnten zB auch separat für Inspiration und Exspiration gebildet werden, da ja auch Ein- und Ausatmung über das impedanzplethysmografische Signal und/oder über die 3-D Brille mit Atemrohr erkannt werden kann. Die impedanzplethysmographischen Signale von Ganzkörper und von Thorax, Armen und Beinen können dann auch zur Errechnung der Pumpkraft, der Erkennung der Herzinsuffizienz, der Pulswellenlaufzeit oder Volumswellenlaufzeit, der Berechnung der Leistungsfähigkeit bei Belastung mit oder ohne Verwendung des extrazellulären Wassers und/oder Verwendung der errechneten Muskelmasse und/oder der errechneten Fettmasse mit oder ohne Verwendung des errechneten Abdominalfetts und weiteren Parametern verwendet werden. Extrazelluläres und Ganzkörperwasser und das Wasser der Segmente ergeben sich aus den Widerständen des Körpers und seiner Segmente bei niedrigen (zB 5 kHz) und hohen Frequenzen (zB 500 kHz), da zwar hohe, nicht aber niedrige Frequenzen die Zellmembranen durchdringen können. Bekanntlich ist eine Ansammlung von extrazellulärem Wasser ein Zeichen von Herz und/oder Nierenschwäche, Lebererkrankungen, Thrombosen, Lymphödem oder Dysproteinämien. Auch für die Ermittlung der Wasserkompartimente können bekanntlich multiple Regressionsgleichungen, eine Diskriminanzanalyse oder ähnliche Verfahren oder auch Arteficial Intelligence wie zB neuronale Netze verwendet werden. Die zusätzliche Verwendung der berührungslosen Vermessung der Person in kombinierten Gleichungen erhöht dabei die Genauigkeit. Zusätzlich können dafür auch zur Eichung „Goldstandardverfahren“ wie Ergometrie, Echokardiographie, Ganzkörper DXA, Doppelgasatemmethode oder CO2 Rebreathing, biochemische Marker wie zB BNP verwendet werden.
Damit lassen sich mit wenigen Elektroden alle zwölf Ableitungen des Standard-EKGs oder ein Teil davon rekonstruieren. Damit die Position V1 und V2 nach Wilson oder die Position S nach EASI mit einem einzelnen Brustgurt 13 erreicht werden kann, kann der Brustgurt 13 an der Brustseite der untersuchten Person 2 auch eine Extension 26 in Richtung Manubrium des Sternums der untersuchten Person 2 aufweisen. Diese Extension 26 kann auch durch Hebelwirkung an die untersuchte Person 2 gepresst werden. Beispielsweise kann über dem Brustbein ein kleines Gehäuse 25 angeordnet sein, welches beispielsweise mittels einer dahinterliegenden Feder den Brustgurt 13 an die untersuchte Person 2 presst. Signale werden dabei üblicherweise mit einer im Gehäuse 25 befindlichen Elektronik verstärkt und können auch drahtlos, beispielsweise mittels Bluetooth, an ein am Diagnosesystem 1 angebrachtes Messmodul mit CPU 36 übertragen werden, um die Signale auszuwerten und auf Diagnosen zu schließen.
In Fig. 7 ist die Rückenansicht des Brustgurtes 13 gezeigt, wobei der Brustgurt 13 an der Außenseite, also an der dem Körper abgewendeten Seite, mehrere Brustgurt- Außenelektroden 27 trägt, welche Kontakt mit den Kontaktelektroden 17 der Auflagefläche im Oberkörperbereich 6 aufnehmen können, welche Kontaktelektroden 17 in Fig. 2 dargestellt sind. Der dargestellte Brustgurt 13 trägt also Elektroden sowohl an der Innenseite, nämlich die in Fig. 6 dargestellten Brustwandelektroden 23, als auch an der Außenseite, nämlich die in Fig. 7 dargestellten Brustgurt-Außenelektroden 27. Zusätzlich ist auch an der Rückseite eine nach unten gerichtete weitere Extension 26 vorgesehen. Mit dieser Extension 26 können die Brustgurt-Außenelektroden 27 auch dann in Kontakt mit den Kontaktelektroden 17 der Auflagefläche 11 gebracht werden, wenn die untersuchte Person 2 einen Büstenhalter trägt. Der an der untersuchten Person 2 angebrachte Brustgurt 13 ist bevorzugt ein zumindest teilweise elastischer Brustgurt 13, insbesondere in den Bereichen des Brustgurtes 13, welche keine Brustgurt- Außenelektroden 27 oder Brustwandelektroden 23 tragen, kann der Brustgurt 13 sehr elastisch ausgeführt sein, damit die Elektroden tatsächlich in engen Kontakt mit dem Körper treten können.
So kann dieser Brustgurt 13 auch bei physiologischen Interventionen wie zum Beispiel einer Kipptischuntersuchung getragen werden, ohne dass sich die Elektroden verschieben können. Wenn die Untersuchungsliege als Kippstuhl ausgeführt ist, können mit dieser Vorrichtung auch hämodynamische Messungen nach Lageänderung durchgeführt werden.
Um unterschiedliche Körperdimensionen auszugleichen ist vorgesehen, eine Mehrzahl von Brustgurten 13 bereitzustellen, wobei zum Beispiel mithilfe eines Kalipers die untersuchte Person 2 feststellt, welcher Brustgurt 13 zur Körpergröße der untersuchten Person 2 passt. Damit ist ohne die Verwendung von Personal der elektrische Kontakt zur Person hergestellt.
Der Brustgurt 13 ist grundsätzlich nicht zwingend erforderlich. So kann bereits mit Elektrodenableitungen nach Einthoven und Goldberger bzw. mit den Er, Ar, Sr und lr Ableitungen, welche mit den Elektroden in der Auflagefläche 11 möglich sind, eine Diagnose gestellt werden.
Die Ausgestaltung des Diagnosesystems 1 , wie beschrieben, ist in Zeiten, in denen das Personal den Hauptkostenfaktor verursacht, von großem Vorteil.
Auch eine Version des komplexen Diagnosesystems 1 ist möglich, bei welcher die Person zB angelehnt steht. Dabei sollten vorteilhaft die Armelektroden ebenfalls als Halbschalen, in welche die Person ihre Unterarme legt, oder auch als Bänder am Handgelenk ausgeführt sein. Die Elektroden in den Beinbereichen 5 können grundsätzlich auch an der Fußsohle oder am Knöchel angeordnet sein, indem zum Beispiel die Person darauf steht, oder ebenfalls Halbschalen an den Waden trägt. Bei den Messelektroden hat dies allerdings den Nachteil eines hohen Vorwiderstandes. Dann könnte zum Beispiel auch eine Waage als Standfläche verwendet werden, um gleichzeitig das Gewicht der Person zu ermitteln.
Die Darstellung und Größenermittlung der Person kann ebenfalls über eine bildgebende Einrichtung in 2-D oder 3-D erfolgen. Mithilfe dieser Version des komplexen Diagnosesystems könnte die Person dann auch sowohl in liegender als auch in annähernd senkrechter Position untersucht werden, womit gleichzeitig die autonome und hämodynamische Integrität der Person 2 ermittelt werden kann. Zusätzlich können alle hämodynamischen Parameter und Flüssigkeitsparameter und deren Veränderung durch Orthostase ermittelt werden.
Fig. 8 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer elektrischen Schaltung des Diagnosesystems 1. Dabei ist ein Körperteil einer mit dem Diagnosesystem 1 untersuchten Person 2 als Impedanz 32 (bestehend aus seinen Teilkomponenten, wie Realteil, Imaginärteil und Phasenwinkel) dargestellt, welche Impedanz 32 zwei Elektroden, beispielsweise eine Speiseelektrode 8 im Armbereich 4 und eine Speiseelektrode 8 im Oberkörperbereich 6, verbindet, sodass die Impedanz 32 über hier nicht dargestellte Messelektroden 9 erfassbar ist, indem mit einer Stromquelle 35 ein elektrischer Strom durch die Speiseelektroden 8 eingespeist und mit den Messelektroden 9 ein Spannungsabfall zwischen den Messelektroden 9, welche den jeweiligen Speiseelektroden 8 zugeordnet sind, messbar ist, welcher abhängig von der Impedanz 32 ist. Auch die Teilkomponenten der Impedanz, nämlich Realwiderstand, Scheinwiderstand und Phasenwinkel können zur Berechnung der Diagnosen verwendet werden.
Unmittelbar an die Speiseelektroden 8 angrenzend sind hier Schalter 31 vorgesehen, mit welchen die Speiseelektroden 8 von nachgelagerter Elektronik und den Patienten- Anschlussleitungen wegschaltbar sind. Durch das Wegschalten nicht benötigter bzw. nicht aktivierter Elektroden wird ein Einfluss der Kabel bzw. Leitungen 34 von nicht aktiven Elektroden auf das Messergebnis verhindert. Ferner sind hier Schaltvorrichtungen 33 nahe an der Stromquelle 35 vorgesehen.
Die nahe an den Speiseelektroden 9 angeordneten Schalter 31 und die Schaltvorrichtungen 33 nahe am Messmodul mit CPU 36 werden üblicherweise synchron betätigt. Die Patienten-Anschlussleitungen sind als geschirmte Leitungen 34 ausgeführt, wobei ein sogenannter „Shield-Driver“ das Potential des Schirms mit dem Potential der Leitung 34 nachführt. Bei den gerade aktiven Elektroden wird so ein ungewollter Stromfluss bedingt durch Isolationswiderstand und Koppelkapazität Innenleiter-Schirm unterbunden.
Das Messmodul mit CPU 36 kann dabei Schaltungen für Mehrkanal-EKG, Impedanz- Einspeisung und Impedanzmessung, Multiplexer, eine oder mehrere Auswerte-Einheiten für Kontaktdaten und berührungslose Daten usw. enthalten und ist bevorzugt möglichst nahe an der Untersuchungsliege bzw. dem Diagnosesystem 1 angebracht.
Die Stromquelle 35 ist mit den Speiseelektroden 8 bevorzugt über geschirmte Leitungen 34 verbunden, um Daten betreffend die ermittelte Impedanz 32 in die CPU weiterzuleiten und auswerten zu können.
Die Stromquelle 35 soll als bidirektionale Stromquelle ausgebildet sein, um den jeweilige Wechselstromwiderstand, also die Impedanzen 32 einzelner Körperteile der Person, erfassen zu können.
Die EKG-Schaltung und andere Schaltungsteile, wie beispielsweise für weitere physiologische Signale sind für das einfachere Verständnis in Fig. 8 nicht dargestellt.
Ein weiteres Prinzipschaltbild des Diagnosesystems 1 ist in Fig. 9 dargestellt. Hier sind zwei galvanisch getrennte Stromquellen 35 vorgesehen, welche wie schematisch dargestellt mit Speiseelektroden 8 an unterschiedlichen Positionen der Auflagefläche verbindbar sind. Die strichliert dargestellten Linien deuten dabei mögliche Verbindungen an und durch die durchgezogenen Linien sind aktivierte Verbindungen dargestellt. Wie ersichtlich ist die linke Stromquelle 35 somit hier mit einer Speiseelektrode 8 in einem linken Armbereich 4 und einer Speiseelektrode 8 an einem linken Beinbereich 5 verbunden, sodass auf Körperbereiche zwischen dieser Speiseelektrode 8 mit der Stromquelle 35 ein Strom aufgeprägt werden kann, um die Impedanz 32 dieses Bereiches zu bestimmen.
Die rechte Stromquelle 35 ist entsprechend mit Speiseelektroden 8 in einem rechten Armbereich 4 und einem Oberkörperbereich 6 verbunden, sodass die Impedanz 32 des in Fig. 9 rechts dargestellten Oberarms mit dieser Stromquelle 35 bzw. zugeordneten Messelektroden 9 bestimmbar ist. Aufgrund der galvanischen Trennung können mit den beiden Speiseelektroden 8 Messungen durchgeführt werden, welche sich gegenseitig nicht beeinflussen. Es können auch mehr als zwei Stromquellen 35 vorgesehen sein.
Diese Module könnten möglichst nahe an der Liege bzw. den integrierten Elektroden zu liegen kommen. Der Einfachheit halber sind nur zwei galvanisch getrennte
Stromquellen 35 dargestellt, die beliebig vermehrt werden können. So können beispielsweise wie in Fig. 9 gezeigt, der gesamte Körper und auch der linke Arm vermessen werden. Wie mit den strichlierten Linien angedeutet, könnte je nach Elektrodenposition auch jedes andere Segment vermessen werden, hier ist zum Beispiel mit den strichlierten Linien die Vermessung des Thorax-Segmentes und linken Unterschenkels gezeigt.
Wie in Fig. 10 gezeigt, kann auch vorgesehen sein, die Stromquellen 35 als gematchte Stromquellen (jeweils positiv und negativ) auszuführen. Dabei kann alternativ aber auch vorgesehen sein, geregelte Stromquellen zu verwenden, wodurch ein aufwendiger Abgleich der Stromquellen entfallen kann.
Die Fig. 10 zeigt dazu eine der möglichen Ausführungsformen, wobei die Regelung des Offsets der beiden Stromquellen 35 zueinander durch eine analoge elektronische Schaltung oder durch einen digitalen Regler (in einem Mikrocontroller) erfolgen kann. Als Regelgröße kann dazu auch zB das Common-Mode-Potential des Patienten herangezogen werden. Dieses common mode potential wird üblicherweise ohnehin für die EKG-Erfassung mit der N- Elektrode am rechten Bein (Right Leg Electrode, RLE) - gemessen, wobei diese Elektrode auch als Messelektrode herangezogen werden kann. Dies reduziert dann auch die Zahl der notwendigen Elektroden. Mit den entsprechenden Schaltungen (siehe zB https://en.wikipedia.org/wiki/Driven right leg circuit) kann so durch den right leg drive elektromagnetische Interferenz, zB auch Netzbrumm aktiv ausgeglichen werden.
Mit z1 ist der zu messende Wechselstromwiderstand der Person gekennzeichnet, mit EL im strichlierten Rahmen die messenden Elektroden, mit EL außerhalb des Rahmens die nicht verwendete Elektrode, D/A steht für Digital-Analog Wandler und CPU für Central Processing Unit mit Messmodul. Der Einfachheit halber sind die zusätzlichen Messelektroden in diesem Bild nicht dargestellt.
Fig. 11 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Durchführung einer Elektrodenkontaktmessung, um so einen ausreichenden Elektrodenkontakt sicher zu stellen und auch jeweils aus der Vielzahl von Elektroden diejenige herauszusuchen, welche den geringsten Übergangswiderstand zur untersuchten Person 2 aufweist.
Für die Messelektrode 9, bezeichnet „V“, ist ein Eingangsverstärker 37 und Schirmtreiber vorgesehen. Die Elektrodenkontaktmessung verringert aber den Eingangswiderstand, diese kann daher nicht gleichzeitig mit der aktuellen Messung durchgeführt werden, sondern wird bevorzugt während derselben weggeschaltet.
Für die Kontaktmessung sind auch andere elektronische Schaltungen aus dem Stand der Technik bekannt, welche ebenfalls bei dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem 1 eingesetzt werden könnten.
So könnte alternativ auch ein Messstrom eingespeist werden wie in der Fig. 11 gezeigt, auch Drucksensoren 44 könnten dafür verwendet werden, wobei beispielsweise jene Elektroden für die Messung eingesetzt werden könnten, welche nahe an Drucksensoren angeordnet sind, an welchen ein größter Anpressdruck gemessen wird.
Fig. 12 zeigt ein mit dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem 1 erfasstes dreidimensionales Bild einer zu untersuchenden Person 2. Dieses Bild kann auch bei einer bekleideten Person 2 erfasst werden, indem insbesondere mit Infrarotkameras und dergleichen eine Kontur der Person 2 dreidimensional erfasst wird. Die Kontur kann dabei einerseits zur Darstellung in der VR-Brille 14 eingesetzt werden. Darüber hinaus kann die Kontur auch zur Bestimmung eines Gesundheitszustandes beitragen und insbesondere Aussage über ein waist-to-hip-Verhältnis und einen Body Mass Index oder dergleichen bieten oder zur Bildung dieser Werte beitragen.
Hier sind auch Messpunkte 28 an beiden Knöcheln, im Schritt, am Xiphoid und am Oberrand des Brustbeines eingezeichnet, welche vorzugsweise automatisiert erfasst werden, insbesondere mit einer oberhalb der Person angeordneten Kamera 12. Diese Messpunkte 28 werden vorteilhaft eingesetzt, um die Berechnungen der Körperkompartimente mithilfe der Mehrfrequenzimpedanz unter Zuhilfenahme der Segmentlängen ermitteln zu können. Die Arme, hier nicht abgebildet, können ebenfalls mit Länge, Durchmesser und Konfiguration dargestellt werden.
Fig. 13 zeigt ein entsprechendes Bild, welches beispielsweise auch in einer VR-Brille 14 angezeigt werden kann. Eine derartige Abbildung kann auch als gläsernes Abbild eines Körpers der untersuchten Person 2 ausgeführt sein, indem beispielsweise ein schlagendes Herz, pulsierende Arterien im körpereigenen Rhythmus, weiters die Atmung und andere Parameter (bezeichnet als „etc“) dargestellt werden. Entsprechende Daten können wie ausgeführt mit Sensoren in der Auflagefläche erfasst werden.
Sollten pathologische Veränderungen beobachtet werden, können diese ebenfalls zum Beispiel durch Blinken oder Veränderungen der Farbe in Echtzeit oder zeitnah dargestellt werden.
In Kombination mit der Darstellung des menschlichen Körpers in 2-D oder 3-D kann dann der untersuchten Person 2 die Lokalisation etwaiger Problemzonen grafisch angezeigt werden. Besonders vorteilhaft ist auch die Online-Darstellung der Veränderungen während der Aufzeichnung, weil man damit den Patienten motivieren kann, diese Untersuchung durchführen zu lassen. So kann zum Beispiel in der mittels 3-D Vermessung gewonnenen dreidimensionalen Figur der Herzschlag, die Aktivität der Gefäße wie zum Beispiel Herzfrequenz, Blutdruck, Aortensteifheit, Herzleistung sowie zahlreiche andere Parameter, die Durchblutung der Organe und alle weiteren gewonnenen biologischen Daten in zwei- oder dreidimensionaler Weise angezeigt werden. Eine beispielsweise blinkende durch Farbgebung oder sonst kenntlich gemachte Online-Darstellung von nicht in einem optimalen Bereich liegenden Zuständen wie mangelnde Muskelmasse, zu hohe Fettmasse, pathologische Veränderungen von Organen, wie eine gestörte Herzfunktion bei einer Herzschwäche, eine zu steife Aorta oder mangelnde Durchblutung der Beine könnten so angezeigt werden.
Im Herzrhythmus pulsierende Säulen könnten dabei die Herzfrequenz, die Höhe des Blutdrucks, die Aortensteifheit, die Herzleistung sowie andere physiologische Parameter anzeigen. Dies könnte die Person 2 dann motivieren, daraufhin ihren Lebensstil entsprechend zu ändern, um pathologische Zustände aufzuhalten oder rückgängig zu machen.
Gleichzeitig könnte die untersuchte Person 2 auch mit einem Kopfhörer 30 oder Lautsprecher, günstigerweise ohrnah ausgestattet sein, um so nur die untersuchte Person über den Fortgang der Untersuchung zu informieren, um eventuell Anweisungen über die richtige Lagerung oder auch eine Aufforderung für die Betätigung von Schaltvorgängen oder Information über die Beendigung der Untersuchung zu erhalten.
Die weiteren gezeigten Abbildungen sind Beispiele für die Anwendung der grafischen Darstellung von biologischen oder auch biochemischen Daten, die von den Patienten gewonnen werden.
Fig. 14 zeigt ein mit dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem 1 erstelltes Balkendiagramm mit Darstellung der einzelnen Körperfunktionen, zum Beispiel einem Balkendiagramm und gleichzeitiger Darstellung von menschlichen Figuren, die entweder den Figuren wie sie durch berührungslose Messung erfasst wurden, entsprechen, oder auch nur, falls ausreichend, eine symbolische Darstellung des Körpers, bei denen sich von der Norm abweichende Befunde durch grafische Kennzeichnung, zum Beispiel Schattierung, Schwärzung oder Färbung anzeigen.
Diese Abbildung zeigt eine beispielhafte Ausführungsform für die Darstellung von Herzleistung, Wandspannung des Herzens, Hydrierung, Perfusion der Beine mit Darstellung einer eventuellen peripheren Verschlusskrankheit, Pulswellenlaufzeit, körperlicher Leistung, Gesamt-Körperwasser, Darstellung von Überhydrierung oder Unterhydrierung im Bereich des extrazellulären Wassers, appendikulärer Muskelmasse sowohl der oberen als auch der unteren Extremität, Fettmasse und Rumpffettmasse. In der Beschriftung sind die einzelnen Parameter angegeben. Die Ergebnisse sind dabei einerseits in Form eines Balkendiagramms dargestellt, wobei die Breite des Balkens den Normalbereich darstellt. Die Lage eines eventuell gefärbten Markers zeigt, ob der entsprechende Parameter im Normbereich, unterhalb des Normbereichs oder oberhalb des Normbereichs liegt. Auf der rechten Seite der Abbildung ist andererseits eine menschliche Figur dargestellt, wobei einzelne Eigenschaften des menschlichen Körpers jeweils nur in einer eigenen Figur dargestellt sind. So kann getrennt dargestellt werden, ob zum Beispiel die Herzleistung, die Gefäße, die Durchblutung der Beine, der Muskelzustand, das Körperfett, das autonome Nervensystem im Normalbereich sind, oder ob mäßige oder schwere Veränderungen vorliegen, die zum Beispiel durch Graufärbung oder Schwarzfärbung angezeigt sind.
Um die Darstellung noch viel einfacher zu gestalten, sind die entsprechenden Parameter auch in Form von menschlichen Figuren dargestellt, wobei eine spezielle Farbe, zum Beispiel Weißfärbung der Figur, bedeutet, dass alle erhobenen Parameter im Normbereich sind. Eine unterschiedliche Färbung wie zum Beispiel eine Graufärbung oder Schwarzfärbung der einzelnen Organe bzw. auch eine Gelb- oder Rotfärbung oder auch eine andere Farbe zeigt, ob der Arzt einem gewissen Untersuchungsergebnis Beachtung schenken muss und weitere Untersuchungen in dieser Hinsicht durchgeführt werden müssen.
In dieser Abbildung ist einerseits das Herz, andererseits die großen Gefäße wie die Schlagader, die Muskelmasse, die Fettmasse, die Rumpffettmasse, die arterielle Durchblutung in den einzelnen Figuren dargestellt.
Die Fig. 15 zeigt ein mit dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem 1 erstelltes Altersnorm-Diagramm, bei dem die einzelnen Messwerte der Person durch einen Messpunkt 28 in Nomogrammen mit den altersentsprechenden Normwerten eingezeichnet sind. Die Nomogrammkurven entsprechen hier dem altersangepassten physiologischen Bereich, alles, was außerhalb dieses physiologischen Bereiches liegt, ist durch einen Messpunkt 28 außerhalb des Balkens angezeigt. Hier sind die optimalen Bereiche für die Kurven zum Beispiel durch grüne Färbung des Altersbereiches, Grenzbereiche durch gelb und eindeutig pathologische Bereiche in der Farbe Rot angezeigt. Fig. 16 zeigt einen mit dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem 1 erstellten Gesundheitsreport, bei dem die Messwerte im Vergleich zum altersgemäßen Kollektiv in Form von Ampelfarben grün, gelb oder rot angezeigt werden, wobei die Farbe Grün zufriedenstellende Gesundheitswerte anzeigt, die Farbe Gelb zeigt Grenzwerte und die Farbe Rot Werte in einem ungünstigen Bereich an. Natürlich können auch andere Farben eingesetzt werden. Die einzelnen dargestellten Zustände und Funktionen sind auch mit allgemein verständlichen Symbolbildern gekennzeichnet.
Fig. 17 zeigt eine mit dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem 1 erstellte Verlaufsgrafik der gemessenen Werte, wenn die untersuchte Person 2 mehr als einmal an dieser Untersuchung teilnimmt. Dabei sind die einzelnen Messpunkte 28 durch Linien verbunden, sodass auf einen einzigen Blick bereits günstigere oder ungünstige Veränderungen dargestellt werden können.
Besonders bewährt hat sich die obige Darstellung dann, wenn sie zum Beispiel in Kombination mit bereits bekannten medizinischen Daten wie zum Beispiel laborchemischen Untersuchungen, eventuell gewonnen durch point of care Messungen, dem EMG, Temperaturmessung, Sauerstoffmessung, der Nervenleitgeschwindigkeit, der Computertomographie, der Magnetresonanz, dem Ultraschall, dem Röntgen, endoskopischen Untersuchungen verwendet wird.
Der untersuchten Person 2 kann im Anschluss ihr eigener Befund via Bluetooth sofort online übermittelt, bevorzugt mittels Farbausdruckes ausgehändigt werden.
Um die Administration zu erleichtern, könnte die untersuchte Person 2 auch eine Zahlungsbestätigung, ein Ticket, beispielsweise über einen Bar-Code einlesen, welches sie vorher ausgehändigt bekommen hat, um die Berechtigung für die Durchführung der Untersuchung zu erhalten.
Günstig ist es, wenn mit dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem 1 erfasste Daten und Diagnosen in einer Datenbank gespeichert werden, sodass eine Person 2 bei mehrmaliger Anwendung eine Entwicklung ihres Gesundheitszustandes leicht nachvollziehen kann. Besonders günstig ist es, wenn die automatisierte Vermessung elektrischer und gegebenenfalls weiterer Werte eines menschlichen Körpers mit dem erfindungsgemäßen Diagnosesystem 1 mit einem strukturierten Fragebogen kombiniert werden.
Dieser Fragebogen ist vorzugsweise in Form eines Dialogbaumes ausgeführt, wobei die Antwort auf eine Frage eine weitere Frage zur Folge hat, die sich aus der Beantwortung der Frage ergibt. Dieser Fragekatalog kann mithilfe eines Sprachprogrammes erfolgen oder auch in Form eines vorgefertigten Formulars, bevorzugt in digitaler Form, bei dem entsprechende Antworten durch Ankreuzen oder Schwärzung eingetragen werden können.
Um die Beantwortung dieses Frageformulars für den Benutzer möglichst einfach zu gestalten, könnten die Fragen so ausgeführt sein, dass diese jedes Mal nur mit ja oder nein oder mit Einfügen einer Zahl zu beantworten sind. Dieser Fragebogen könnte auch während der Untersuchung oder erst im Anschluss an die Untersuchung beantwortet werden, insbesondere auch online. Die Ergebnisse dieses Fragebogens werden dann mit den erhobenen biologischen Daten beispielsweise durch ein Expertensystem verknüpft.
Diese Daten können in bekannter Weise an eine zentrale Datenbank übermittelt werden, bevorzugt bei Einsatz von vielen dieser komplexen Diagnosesysteme 1 auf eine zentrale Datenbank, welche die Messungen vieler zum Einsatz gekommenen komplexer Diagnosesysteme 1 bevorzugt anonym speichert.
So könnten beispielsweise automatische Computersysteme auch ortsferne Vorschläge für die Optimierung der Gesundheit der untersuchten Person 2 übermitteln oder bei krankhaften Befunden den Besuch eines Arztes oder einer Gesundheitseinrichtung nahelegen. Hierzu können auch zusätzliche andere Online-Datenbanken mitverwendet werden, damit die Daten mit anderen biologischen Daten verknüpft werden können. So könnten dann beispielsweise Labordaten, Leistungsdaten wie Laufgeschwindigkeit, zurückgelegte Kilometer, Höhenmeter, Kalorienverbrauch und dergleichen mit den hier gewonnenen Daten verknüpft werden, um noch bessere Aufschlüsse über die Gesundheit und noch bessere gesundheitliche Beratung zu ermöglichen. Das Diagnosesystem 1 ist auch dazu geeignet, über die Herzkreislaufparameter und Körperkomposition hinaus Information über Atmung, den Stoffwechsel, insbesondere den Zuckerstoffwechsel, Leber- und Nierenfunktion sowie das Blutbild zu vermitteln. Dazu kann entsprechende Sensorik in das Diagnosegerät integriert werden.
Zur Überwachung der Atmung sind beispielsweise Beschleunigungssensoren bzw. Mikrofone, die in die Auflagefläche etwa am Ort der EASI-Elektroden integriert sind, gut geeignet, so kann beispielsweise seitenvergleichend das Atemgeräusch, die Atemfrequenz, die Atemtiefe, Dauer von Inspirium und Exspirium verwendet werden, um Asthma bronchiale, Asthma cardiale, Lungenstauung, Lungeninfiltrate wie zum Beispiel durch Pneumonie, ein- oder zweiseitige Pleuraergüsse zu erkennen. Die Atemgeräusche ändern sich zum Beispiel von Vesiculäratmen zu verschärftem Atem, trockenen Rasselgeräusche, feuchten Rasselgeräusche, abgeschwächtem Atemgeräusch usw. Auch die Signale der Impedanzplethysmographie können zusätzlich verwendet werden, um Inspirationsdauer und Exspirationsdauer durch Änderung der Grundimpedanz mit Inspiration und Exspiration zu erkennen und auch zur noch besseren Diagnose von Atemstörungen und auch von Herzinsuffizienz, auch durch verlängertes Exspirium und trockene und/oder feuchte Rasselgeräusche zu verwenden, wobei die Herzinsuffizienz durch auch Cheyne Stokes Atmen mit dem Diagnosegerät erkennbar ist.
Weiter können auch alle bekannten Verfahren zur Messung des Blutzuckers (siehe zum Beispiel Clinical Chemistry 1999, 45:2 165-177) in das Diagnosesystem 1 integriert werden, auch andere Techniken wie Hautpermeationsverfahren könnten angewendet werden (Chuang, J. Diabetes Science and Technology Volume 2, 595, 2008) oder Graphene Thin film technology (Lipani L. Nature Nanotechnology, 2018, vol. 13, no. 6, pp. 504-511).
Mithilfe der Erfassung der Funktion der Schweißdrüsen, wie beispielsweise im Sudoscan kann eine Störung der Schweißdrüsensekretion erfasst werden (Casellini CM, 2013, Diabetes Technology & Therapeutics Vol 15, 948). Dazu sollten die Hand und Fußflächen beispielsweise mit rostfreien Stahlplatten in Kontakt gebracht werden, welche mit einem niedrigen Strom von wenigen Volt durchströmt werden. Dazu können die Stahlplatten zum Beispiel über Federn an die freiliegende Hand und Fuß verglichen gepresst werden. Über die elektrische Messung von Chloridionen kann dann die Schweißsekretion erfasst werden. Diese kann nicht nur bei Diabetes, sondern auch schon bei Prädiabetes gestört sein. So kann auch eine unilaterale von einer bilateralen Störung differenziert werden. Ethane und n-Pentane Konzentrationen haben Potenzial für die Entdeckung von oxidativem Stress.
Weiter ist auch die Messung der Nierenfunktion insbesondere durch Änderung des Hautkolorits wie durch Urochrome, oder Änderung der Leberfunktion durch Ikterus, welcher durch Änderung des Kolorits von Haut und Skleren mithilfe der berührungslosen Darstellung erfasst werden kann, mittels der Kamera 12 möglich.
Weiter kann in die Auflagefläche 11 auch ein Vibrationsmechanismus integriert sein, der in dem Teil der Auflagefläche, welche der Leber anliegt, positioniert ist. Es kann dann in einer aus dem Stand der Technik bekannten Weise mit einem „Vibrationsscan“ mittels Ultraschall die Wandergeschwindigkeit der ausgeschickten Impulse und damit die Härte der Leber und damit deren Bindegewebsanteil und/oder auch der Fettanteil bestimmt werden. Hier bewährt sich besonders die transiente Vibration, weil ausgeschickter und empfangener Schall und Ultraschall zeitlich getrennt werden kann.
So können einerseits akustische oder Elastizitätswellen analysiert werden. Damit können chronische und auch akute Lebererkrankungen, wie Fettleber oder chronische Hepatitis und Zirrhose entdeckt werden. Andererseits kann mit Ultraschall beispielsweise an der Ferse oder auch an den Metacarpalknochen die Knochendichte bestimmt und eine Osteoporose bzw. das Frakturrisiko diagnostiziert werden. Dazu kann sowohl das Breitband Ultraschall-Verfahren, welches die Frequenzabhängigkeit der Ultraschallabschwächung beurteilt, als auch das SOS-Verfahren, welches die Geschwindigkeit der Ultraschall-Ausbreitung verwendet, benutzt werden. Ein Flüssigkeitsvorlauf in Form einer verformbaren Blase könnte von Vorteil sein. Somit kann das erfindungsgemäße Diagnosesystem 1 auch Vibrationseinrichtungen und Sensoren aufweisen, mit welchen gezielt Vibrationen auf einzelne Körperbereiche aufbringbar und mechanische Reaktionen des Körpers auf diese Vibrationen messbar sind.
Auch eine Anämie kann durch optische Verfahren erfasst werden, wozu sich besonders Sensoren an den Augen oder den Extremitäten, besonders Handgelenk und Finger eignen. So kann dort mithilfe einer Kamera 12 ein Erythema Index (Collings S, PLoS One, 2016, Apr 12; 11 (4): DOI:10.1371/journal. pone.0153286) ermittelt werden, wozu sich auch besonders das Kapillarbett des Nagelfalz eignet.
Am Radialispuls lässt sich beispielsweise mittels Multiwellenlängen-Pulsoximeters das Hämoglobin hinreichend genau bestimmen (Dreyfus J, Annals of Emergency Medicine Volume 57: 330 2011).
Für alle Anwendungen, bei denen die Finger untersucht werden, bewährt sich ein zusätzlicher Fingerling oder ein Handschuh, in den die Sensoren eingebaut sind, welcher nicht nur Streulicht abhalten kann, sondern insbesondere bei elastischer Ausführung einen besonders guten Hautkontakt unabhängig vom Fingerdurchmesser herstellt. Auch die optische Erfassung eines Eisenmangels durch Messung von Zink-Protoporphyrin beispielsweise an der Lippe, am Handgelenk oder Finger oder andere Methoden (Hennig G, Nat. Commun. 2016, 7:10776 doi: 10.1038/ncomms10776) sind möglich, was in Anbetracht des weltweit verbreiteten Eisenmangels so wichtig ist.
Zur Erfassung der Details des Gesichtes sollte auch die geplante 3-D-Brille mit zusätzlichen Sensoren wie optischen Sensoren ausgestattet sein. Nicht nur die Kapillaren der Schleimhaut, sondern auch die Farbe der Skleren kann damit gemessen und beurteilt werden. So kann zum Beispiel eine Hämolyse oder eine Lebererkrankung durch Anstieg des Bilirubins erkannt werden, auch ein Vitamin B12 Mangel kann damit erkannt werden, bei dem sich auch die Haut durch Blässe und durch schmutzig braunes Hautkolorit kennzeichnet. Dazu ist eine konstante Beleuchtung sowohl in der Intensität als auch im Farbton günstig, was durch eine genormte und geeichte Lichtquelle 43 zumindest für einen Teil oder Teile des Körpers möglich wird.
Die untersuchte Person 2 kann auch mit einer Atemmaske ausgestattet sein, um die Menge und die Geschwindigkeit der Ein- und Ausatmung sowie die Zusammensetzung der Ausatemluft zu erfassen. Dazu würde sich besonders auch die 3-D-Brille bzw. VR- Brille 14 eignen, wenn diese mit einem Atemrohr 39 versehen ist. Beispielsweise über die Drehgeschwindigkeit eines rotierenden Ventilators oder auch über die Messung des Temperaturverlaufes oder eine Ultraschallmessung in Ausatemrichtung und Gegenrichtung oder eines der anderen gängigen Verfahren könnten die Menge und die Geschwindigkeit der Ausatmung erfasst bzw. die Zusammensetzung der Ausatemluft erfasst werden. Speziell die Messung der CO2 Konzentration und 02 Konzentration der Atemluft ermöglicht eine Beurteilung der Lungen- und Kreislauffunktion. So kann gleichzeitig zum Beispiel über die 3-D Brille auch die Lungenfunktion erfasst werden. In den Rand der 3-D Brille bzw. in das Band zum Befestigen der 3-D-Brille könnten auch elektrische Kontakte zur Erfassung einer Hirnstromkurve in Form eines EEGs eingebracht sein, um so Hirnfunktionen zu ermitteln bzw. auch 02 Sensoren zB auch am Ohr zur Ermittlung der 02 Sättigung. Das Band zum Befestigen der Brille kann auch als Haube oder Kappe ausgeformt sein, um noch mehr Teile des Hirns in die Analyse mit einzubeziehen.
Auch die Verwendung von Parametern erhoben von Halsarterien und Halsvenen mittels Druck- und Fluss-Sensoren ist möglich, wenn beispielsweise die Nackenrolle 10 so ausgeführt ist, dass sie Nachbarschaft oder Kontakt zu den Halsgefäßen hat. Dazu könnte zum Beispiel die Nackenrolle 10 auch nach oben konkav ausgeführt sein, auch hier könnte durch Änderung des Druckes in der Nackenrolle 10 ein guter direkter Kontakt mit den Halsgefäßen gewährleistet werden.
In der Nackenrolle 10 oder einem äquivalenten Teil könnten dann alle relevanten Sensoren, wie Volumensensoren, Drucksensoren, Ultraschallsensoren oder Flusssensoren untergebracht werden, mit welchen der Arterienpuls, die Flussgeschwindigkeit, der Venendurchmesser und der Venenpuls usw. gemessen werden. Mit einer Änderung der Position der Liege kann dann auch der Einfluss des hydraulischen Drucks besonders auf die Halsvenen untersucht werden.
Um bei der Komplexität aller Elektroden und Sensoren einen einwandfreien Kontakt sicherzustellen, sollte der Kontakt durch Kontaktmessungen der Elektroden sichergestellt werden.
Eine audiovisuelle Kommunikation mit der Person zum Beispiel zur Befolgung von Anweisungen ist ebenfalls möglich, insbesondere zur Beseitigung eines mangelhaften elektrischen oder mechanischen Kontaktes. Dazu sollte auch zumindest ein Bedienschalter oder auch durch Sprachbefehle gesteuerter Bedienschalter vorhanden sein. Diese Kommunikation kann auch dazu dienen, andere Organsysteme zu analysieren. So kann damit der Gehörsinn, die Sehschärfe oder der Geruchssinn beurteilt werden, indem man wechselnde Signale über diese Brille der untersuchten Person 2 übermittelt und über Rückkopplung fragt, ob ein gewisses Geräusch oder Ton noch hörbar oder ein gewisses Lichtsignal wie eine Schrift noch sichtbar oder lesbar ist. Auch die Intelligenz und die Aufmerksamkeit, Auffassungsgabe und kognitiven Fähigkeiten können damit kontrolliert und gemessen werden, indem man einfache Tests mit der Person ausführt, wie zum Beispiel ein Minimental-Test oder analoge Testverfahren, welche die Person über ein Kommunikationsmedium (optisch, akustisch) oder eine Kommunikationstaste beantwortet.
Auch die Wahrnehmung der durch Aktuatoren gesendeten Reize kann damit beurteilt werden, indem zum Beispiel über das Kommunikationsmedium akustisch mitgeteilt wird, ob die Intensität oder Qualität eines gewissen physikalischen Signals wie das Vibrationssignal, oder eine gewisse Wärme- oder Kälteintensität noch spürbar ist.
Auch Point-of-Care-Messungen von Harn und Blut vor, während oder nach dem Monitoring sind ergänzend möglich.
Es ist auch hier vorteilhaft, klinisch bewährte Produkte als OEM-Produkte in das Diagnosesystem 1 zu integrieren. Damit können bei diesen Point-of-Care-Messungen aus einer winzigen Blutprobe aus der Fingerbeere Lebererkrankungen, Nierenerkrankungen, Herzerkrankungen, wie zum Beispiel auch die koronare Herzerkrankung oder Herzinsuffizienz, zusätzlich erkannt oder bestätigt werden.
Mit diesem System kann also gemeinsam mit der online erhobenen Anamnese eine komplette internistische Durchuntersuchung erfolgen, ohne dass ein Arzt direkt in die Untersuchung involviert ist. Dies ist besonders auch in Entwicklungsländern, in denen eine schlechte medizinische Versorgung besteht, von großem Vorteil. Alles, was es dazu braucht, ist ein Stuhl oder eine Liege mit eingebauten Sensoren und dem integrierten Diagnosesystem und allenfalls zusätzlich ein kleines Point-of-Care-Gerät. Damit ist dieses System auch sehr leicht an jeden Ort transportabel.
Das erfindungsgemäße Diagnosesystem 1 ermöglicht die Bestimmung eines
Gesundheitszustandes einer Person 2 auf besonders einfache Weise ohne zusätzliches Personal. Entsprechend kann ein solches Diagnosesystem 1 beispielsweise in öffentlich zugänglichen Orten wie beispielsweise Fitnesszentren, Einkaufszentren, Apotheken, Rehab-Einrichtungen, Wellness-Einrichtungen oder dergleichen, besonders aber auch in Entwicklungsländern mit schlechter medizinischer Versorgung eingesetzt werden, wo die Patienten keinen einfachen Zugang zum Gesundheitssystem haben. So können sich Personen 2 dadurch selbst auf einfache Weise innerhalb weniger Minuten einen guten Überblick über ihren Gesundheitszustand verschaffen und allfällige Krankheiten oder Störungen entdecken. Für diese Anwendung sind zusätzliche Point of Care Messungen ideal, wobei hier Personal hilfreich ist. Das Diagnosesystem 1 ist natürlich auch bevorzugt dazu eingerichtet, bei Erfassung entsprechender Abweichungen eine Empfehlung für eine weitere Vorgehensweise auszugeben, insbesondere, ob ein Arzt konsultiert werden soll.

Claims

Patentansprüche
1. Diagnosesystem (1), aufweisend eine oder mehrere Auflageflächen (11), an welcher eine zu untersuchende Person (2) positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an unterschiedlichen Bereichen der Auflagefläche (11), insbesondere an Beinbereichen (5), an Armbereichen (4), an einem Oberkörperbereich (6) und/oder an einem Halsbereich (7), Elektroden (3) angeordnet sind, wobei diese zumindest teilweise als Elektrodenpaare ausgeführt sind, wobei jedes Elektrodenpaar eine Speiseelektroden (8) und/oder eine Messelektroden (9) aufweist, wobei die Speiseelektrode (8) relativ zur Messelektrode (9) distal angeordnet ist, und wobei eine Vorrichtung zur Einspeisung eines elektrischen Stroms zwischen den Speiseelektroden vorhanden ist und wobei das Diagnosesystem (1) dazu eingerichtet ist, zwischen den Messelektroden einen Spannungsabfall zu messen, um Impedanzen von Körperbereichen einer auf dem Diagnosesystem (1) befindlichen Person (2) bestimmen zu können.
2. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesystem (1) dazu eingerichtet ist, einzelne Elektroden (3) oder Elektrodenpaare paarweise in der Weise zu schalten, dass mit zwei Speiseelektroden (8) ein elektrischer Strom, insbesondere ein Wechselstrom, eingespeist wird und ein Spannungsabfall zwischen den zugeordneten Messelektroden (9) messbar ist.
3. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messpfad so ausgeführt ist, dass nur ein Teil des Messpfades vom elektrischen Strom durchflossen ist und der andere Teil des Messpfades als elektrischer Leiter ausgelegt ist.
4. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine Stromquelle (35) vorgesehen ist, wobei diese bevorzugt galvanisch voneinander getrennt und mit den Speiseelektroden (8) verbindbar sind.
5. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesystem (1) zur Einspeisung von elektrischen Wechselströmen mit den einzelnen Speiseelektroden (8) mit unterschiedlichen Frequenzen, insbesondere mit Frequenzen von 1 Hz bis 1 MHz, insbesondere 5 kHz bis 500 kHz, eingerichtet ist.
6. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Schalter (31) vorgesehen sind, mit welchen die einzelnen Speiseelektroden (8) unmittelbar an Koppelpunkte angrenzend, insbesondere weniger als 3 cm von Koppelpunkten entfernt, schaltbar sind, an welchen Koppelpunkten eine auf dem Diagnosesystem befindliche Person (2) einen elektrischen Kontakt mit den Elektroden herstellen kann.
7. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrodenkontaktmessung vorgesehen ist, mit welcher jene Elektroden (3) bzw. Elektrodenpaare identifizierbar sind, welche einen geringsten Übergangswiderstand zu einer zu untersuchenden Person (2) aufweisen, wobei das Diagnosesystem (1) dazu eingerichtet ist, jene Elektrodenpaare (3) zu aktivieren, welche den geringsten Übergangswiderstand aufweisen, insbesondere durch Schalter (31), welche nahe den Koppelpunkten angeordnet sind.
8. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenkontaktmessung dazu eingerichtet ist, eine elektrische Spannung an einzelnen Elektroden anzulegen, um einen Stromfluss über einen am Diagnosesystem (1) befindlichen Körper zu erreichen, sodass anhand einer Höhe des Stromes ein Übergangswiderstand bestimmbar ist.
9. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenkontaktmessung wegschaltbar ist, insbesondere nahe zum Koppelpunkt der Person (2).
10. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Speiseelektroden (8) gematchte Stromquellen verbunden sind.
11. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass von den gematchten Stromquellen eine als ein Current-Source, die andere als ein Current-Sink ausgebildet ist.
12. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesystem dazu ausgebildet ist, die Regelung und das Matchen der Stromquellen unter Berücksichtigung der Common-Mode-Spannung der Person (2) durchzuführen, welche über eine Right-Leg-Drive Elektrode gemessen wird.
13. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzmessungen als plethysmographische Messung und als Mehrfrequenzmessung, besonders als segmentale Impedanzmessung ausgeführt sind.
14. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die plethysmographische Messung als pulssynchrone Messung durchgeführt ist.
15. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine segmentale und/oder Ganzkörper plethysmographische Messung vorgesehen ist, welche so ausgeführt ist, dass nur ein Teil eines Messpfades vom elektrischen Strom durchflossen ist und ein anderer Teil des Messpfades als elektrischer Leiter ausgelegt ist.
16. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Ganzkörper plethysmographische Messung so ausgeführt ist, dass die Einspeisung des Wechselstroms zumindest an einem Arm und an einem Bein erfolgt und dass die Impedanzmessung zwischen dem Arm und Bein der Impedanzseinspeisung erfolgt.
17. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 15 und 16 dadurch gekennzeichnet, dass die segmentale und/oder Ganzkörper plethysmographische Messung so ausgeführt ist, dass ein R-Zackendetektor die R-Zacke entdeckt, mit dessen Hilfe dann die impedanzplethysmographischen Signale von mehr als einem Signal übereinander gelegt werden, und dass ein Template des impedanzplethysmographischen Signals generiert wird und dass die Herzleistung, die körperliche Leistungsfähigkeit, die Pulswelle bzw. Volumenwelle errechnet werden.
18. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein bevorzugt elastisch ausgeformter Spanngurt (46) vorhanden ist, der an einer Nahtstelle (48) mit einer Stütz- (19) und/oder Auflagefläche (11) mechanisch und elektrisch verbunden ist, und der die Verbindung zu Elektroden (3) an Elektrodenpositionen lr, Mr, Ar, E, A, I und zu Brustwandelektroden und allenfalls weiteren Elektroden herstellt.
19. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mehrkanal EKG vorhanden ist.
20. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei EKG Ableitungen zwischen jeweils zwei Elektroden möglichst orthogonal auf der Auflagefläche angeordnet sind, die eine annähernd mittig, annähernd entsprechend der Längsachse im oberen Bereich der Auflagefläche, die zweite annähernd im mittleren Längsbereich der Auflagefläche, annähernd quer zur Längsrichtung der Auflagefläche und die dritte annähernd diagonal im oberen Bereich der Auflagefläche, am besten entsprechend dem Stundenzeiger einer Uhr auf ca 10h30, alternativ auf ca 1 h30, gerichtet.
21. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet das Elektroden (3) an Elektrodenpositionen E, A, S und I zur Ermittlung von EASI- Ableitungen vorhanden sind.
22. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (3) für die Ableitung S nach EASI separat im Kopf-, Hals- (7) oder Oberkörperbereich (6) angebracht ist.
23. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (3), zumindest an Elektrodenpositionen E, A und I nach EASI, an einem gemeinsamen Gurt vorhanden sind.
24. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode für die Ableitung S nach EASI an einem Band, vorzugsweise an einer VR-Brille, in Kopf-, Hals- (7) oder Oberkörperbereich (6) vorhanden ist.
25. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesystem dazu ausgebildet ist, dass EKG-Signale, die vom Koppelpunkt des Rückens der Person (2) mit der Auflagefläche abgeleitet werden, insbesondere von den Elektrodenpositionen lr, Ar, Mr, Nr, Fr, dazu verwendet werden, um konventionelle EKG-Ableitungen nach Wilson, und/oder Einthoven und/oder Goldberger, Nehb und Frank zu rekonstruieren.
26. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesystem dazu ausgebildet ist, dass die Ableitungen nach Wilson, und/oder Goldberger, Nehb und Frank mit Hilfe von Regressionsgleichungen unter Verwendung der Amplituden der einzelnen Segmente des EKG, gewonnen aus den Elektrodenpositionen der Auflagefläche, insbesondere lr, Ar, Mr, Nr, Fr, nämlich des PR Segment, QRS Komplex, des ST-T Segments und der T Welle, insbesondere mit Hilfe von linearen Regressionsgleichungen und/oder nicht linearen Gleichungen und/oder neuronalen Netze und/oder anderen Verfahren der künstlichen Intelligenz, rekonstruiert werden.
27. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesystem dazu eingerichtet ist, dass die Ableitungen nach Wilson, und/oder Einthoven und/oder Goldberger, Nehb und Frank mit Hilfe der Regressionsgleichungen V derived = a(Ar - lr) + b(Mr - Nr) + c(Ar - Nr) + d berechnet werden, wobei es sich bei den Koeffizienten a, b, c, d um lineare oder nicht lineare Koeffizienten handelt.
28. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (11) bevorzugt verformbar, insbesondere elastisch verformbar, vorzugsweise als Elastomer, ausgeführt ist und mehrere zumindest teilweise konvexe und/oder konkave, bevorzugt elastische Verformungen aufweist, welche die Elektroden tragen.
29. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Elektrode (3) am Halsbereich (7) an einer elastischen Nackenrolle (10), welche insbesondere ein Elastomer aufweist, angeordnet ist.
30. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Elektrode (3), insbesondere eine Beinelektrode an den Beinen und eine Armelektrode an den Armen, konkav ausgebildet ist, um einen korrespondierenden Bereich des menschlichen Körpers, insbesondere einen Beinbereich (5) und/oder Armbereich (4) und/oder Kniebereich (40), und/oder Nackenbereich aufnehmen zu können.
31. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Armelektrode und zumindest eine Beinelektrode mehrfach für dieselbe Extremität vorhanden sind, wobei diese vom Beinansatz gesehen nicht in einer Linie entlang eines Extremitätenstrahls, sondern seitlich zueinander verschoben angeordnet sind, so dass nur jeweils eine Elektrode die Extremität aufnehmen kann und die anderen daneben zu liegen kommen, um das Diagnosesystem an unterschiedlich große Personen anpassen zu können.
32. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Elektroden (3) relativ zueinander, insbesondere die Elektroden (3) an den Beinbereichen (5) relativ zu den Elektroden (3) im Oberkörperbereich (6) und/oder die Elektroden (3) an den Armbereichen (4) relativ zu den Elektroden (3) am Oberkörperbereich (6), bewegbar ist, um das Diagnosesystem (1) an unterschiedlich große Personen (2) anpassen zu können.
33. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass an den Beinbereichen (5), den Armbereichen (4), den Kniebereichen (40), dem Halsbereich (7) und/oder dem Oberkörperbereich (6) mehrere Elektroden (3) angeordnet sind, wobei das Diagnosesystem (1) dazu eingerichtet ist, abhängig von einer Größe der zu untersuchenden Person (2) eine oder mehrere dieser mehreren Elektroden (3) zu aktivieren, um unabhängig von einer Größe der zu untersuchenden Person (2) eine korrekte Elektrodenposition zu gewährleisten.
34. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass im Oberkörperbereich (6) auf etwa gleicher Höhe zumindest drei Elektroden (3) vorgesehen sind, wobei eine Elektrode (3) etwa mittig und die zwei weiteren Elektroden (3) etwa symmetrisch seitlich dazu angeordnet sind.
35. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (11), welche eine am Diagnosesystem (1) positionierte Person (2) kontaktiert, zumindest in einem Bereich der Elektroden (3) eine Stützfläche (19) aufweist, welche insbesondere aus einem strapazierfähigen druckfesten Material gebildet ist.
36. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stützfläche (19) und der Auflagefläche (11) ein Fluid angeordnet ist.
37. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stützfläche (19) und der Auflagefläche (11) elektrische Leitungen zu den einzelnen Elektroden (3) und/oder Sensoren, wie insbesondere Drucksensoren (44), Lichtsensoren (42), Schallsensoren, Beschleunigungssensoren und dergleichen, angeordnet sind.
38. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Veränderung eines Drucks im Fluid vorgesehen ist, wobei ferner ein Drucksensor (44) zur Bestimmung eines Drucks im Fluid vorgesehen ist.
39. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass Aktuatoren vorgesehen sind, mit welchen, insbesondere in Bereichen der Elektroden (3), mechanische oder elektrische Kräfte und/oder Bewegungen, insbesondere Druck, Vibrationen, Wechselstrom, Gleichstrom, Temperatur, Licht, auf Körperteile einer am Diagnosesystem (1) befindlichen Person (2) aufbringbar sind.
40. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (11) und Stützfläche (19) in manchen Bereichen, insbesondere in einem Extremitätenbereich, U-förmig ausgeführt sind, und, insbesondere in einem Bereich der Elektroden (3), dazu ausgebildet sind, einen genau definierten Druck aufzubauen, insbesondere kontinuierlich, um einen Puls und/oder einen Blutdruck einer am Diagnosesystem (1) positionierten Person (2) oszillometrisch und/oder auskultatorisch und/oder durch vascular unloading zu bestimmen.
41. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Oberarmmanschette und/oder eine Beinmanschette und/oder ein Pulsoximeter vorgesehen sind.
42. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 41 , dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesystem (1) Sensoren aufweist, mit welchen ein mechanisches Verhalten von Körperteilen einer am Diagnosesystem (1) befindlichen Person (2) auf aufgebrachte Kräfte und/oder Bewegungen erfassbar ist, um mechanische Steifigkeiten einzelner Körperbereiche und/oder Empfindlichkeiten der Person (2) beurteilen zu können, insbesondere abhängig von einer Frequenz und Amplitude, mit welcher eine Kraft und/oder eine Bewegung aufgebracht werden.
43. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesystem (1) als Liege ausgebildet ist, insbesondere als Kippliege, wobei ein Kippwinkel erfassbar ist.
44. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass Auflagefläche (11) und Stützfläche (19) gemeinsam als Matte, insbesondere als durchgehende Matte angeordnet sind.
45. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Kameras (12), und/oder eine Wärmebildkamera und/oder Infrarotkamera, und/oder Time-of-flight-Sensoren vorgesehen sind, mit welchen eine auf der Auflagefläche (11) befindliche Person (2) dreidimensional erfassbar ist und/oder mit welchen physikalische Eigenschaften, insbesondere Dimensionen, Farbe und/oder Temperatur einer untersuchten Person (2) bestimmbar sind.
46. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesystem dazu eingerichtet ist, Daten, die über Elektroden (3) erfasst werden, mit Daten zu kombinieren, die berührungslos erfasst werden, insbesondere mit Daten, die über eine Kamera erfasst werden und Gleichungen bzw Gleichungssätze aus den kombinierten Daten zur Berechnung von biologischen Daten erstellt werden.
47. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass ein Brustgurt (13) vorgesehen ist, welcher innenseitig Brustwandelektroden (23) aufweist und außenseitig Brustgurt-Außenelektroden (27) aufweist, die mit Kontaktelektroden (17) an der Auflagefläche (11) korrespondieren, sodass elektrische Signale der Brustwandelektroden (23) über die Kontaktelektroden (17) an der Auflagefläche (11) übertragen werden können.
48. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zur Erzeugung physikalischer Einwirkungen, wie mechanische Einwirkungen wie zB Vibration oder Temperatur, wie Wärme und Kälte, oder Elektrizität an unterschiedlichen Positionen vorgesehen sind, um Reaktionen einer am Diagnosesystem (1) befindlichen Person (2) auf aufgebrachte physikalische Änderungen bestimmen zu können.
49. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches (Bildschirm, Virtual Reality Brille (14)) und/oder akustisches Kommunikationsmedium, welches beispielsweise als Mikrofon und/oder
Kopfhörer (30)gebildet sein kann, in einem Blickfeld und/oder Kommunikationsbereich einer am Diagnosesystem (1) positionierten Person (2) vorgesehen ist, welches über eine Datenverbindung mit dem Diagnosesystem (1) verbunden ist, sodass auf dem Kommunikationsmedium insbesondere Daten betreffend einen Gesundheitszustand der Person (2) darstellbar und/oder eine Kommunikation mit der Person (2) möglich sind.
50. Diagnosesystem nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmedium so ausgeführt ist, dass Information besonders aus den Bereichen Relaxation, Biofeedback, Wissen, speziell medizinischem Wissen, und Werbung, speziell Benutzer-spezifische Werbung, vermittelt werden kann.
51. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 49 oder 50, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmedium eine Virtual Reality Brille (14) ist und Sensoren zur Erfassung gesundheitsrelevanter Daten der Person aufweist, insbesondere Sensoren zur Erfassung physikalischer Größen wie Elektrizität, Licht, Temperatur, Schall.
52. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 49 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmedium eine Virtual Reality Brille (14) ist, welche mit einem Atemrohr (39) ausgestattet ist, welches für die Messung von Strömungsgeschwindigkeit, Atemvolumen, Atemdruck und/oder für eine Gasanalyse, speziell für CO2, O2 und volatile Gase, ausgestattet ist. 70
53. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu eingerichtet ist, arteficial intelligence, beispielsweise deep convolutional neural nets, genetische Algorithmen und/oder andere Verfahren, zur Auswertung der Daten, insbesondere für impedanzplethysmographische und impedanzspektroskopische Datenanalyse, zu verwenden.
54. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass ein bidirektional kommunizierendes Online-Expertensystem für die Diagnose zahlreicher Erkrankungen vorhanden ist, mit welchem das Diagnosesystem über eine Datenverbindung, insbesondere über das Internet, verbunden ist und/ welches weitere Vorschläge bezüglich Diagnose und Therapie macht.
55. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu eingerichtet ist, zumindest eine Diagnose, insbesondere Herzinfarkt, koronare Herzerkrankung, Lungenembolie, Rechtsherzüberlastung, Herzklappenfehler, Rhythmusstörungen, Vorhofflimmern und Risiko für Vorhofflimmern, Herzratenvariabilität, autonomes Nervensystem, Sympathicus, Vagus, Barorezeptorsensitivität, Blutdruck, Herzleistung, Diagnose der Herzinsuffizienz, Hydrierungszustand, Muskelmasse, Muskelkraft, biologisches Muskelalter, Fettmasse, abdominelles Fett zur Beurteilung des metabolischen Risikos, Thrombosen, Lymphödem, Pulswellenlaufzeit, Lungenfunktion, Atemgase, Sauerstoffsättigung, kontinuierlicher beat-to-beat Blutdruck, Aortensteifheit, zentraler Aortendruck, Ankle-Brachial-Index, Durchblutungsstörungen der Beine, zentraler Blutdruck, Erkrankungen der Carotis, Atherosklerose, Verdichtungen der Leber, Nierenfunktion, Medikamentendosierung, beispielsweise für Cytostatika oder Narkotika, Entzündungsherde, diabetischer Fuß, Tumore, Hirnfunktionsstörungen wie zB Epilepsie, Einbußen der Hirnfunktion, Polyneuropathie, Sehprüfung, Hörprüfung, auch Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes, Osteoporose bzw.
Knochenstoffwechselstörungen und Störungen aller inneren Organe, Malignome, Verlaufsbeobachtungen, sowie weitere Diagnosen zu erstellen.
56. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass im Zusammenhang mit der Auflagefläche, dort wo die Gelenke, speziell Hüftgelenke, Kniegelenke, Sprunggelenke, Schultergelenke, Ellbogengelenke, Handgelenke des untersuchten Körpers positioniert sind, mechanische Gelenke, insbesondere 71
Scharniergelenke mit Aktuatoren, zur Bewegung der Gelenke als eine oder mehrere Therapievorrichtungen, vorhanden sind.
57. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoren als Physiotherapiegeräte, Massagegeräte und/oder Vibrationsgeräte und/oder Wärme-Kälte Applikationsgeräte und/oder Applikationsgeräte für elektrischen Strom ausgeführt sind.
58. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, vorzugsweise jede, Elektrode (3) an einem Areal angeordnet ist, welches mit veränderbarem Druck an einen menschlichen Körper bzw. eine Person, welche das Diagnosesystem (1) benutzt, anpressbar ist, wobei das Areal insbesondere als mit einem Fluid befüllbare Blase ausgebildet ist, wobei ein Druck des Fluides in der Blase veränderbar ist, vorzugsweise mittels einer Pumpe.
59. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 58, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung von zumindest drei, bevorzugt sechs, mit einem regelbaren Druck zu beaufschlagende verformbaren Arealen vorhanden sind, wobei zumindest ein in Bezug auf den menschlichen Körper zentral gelegenes Areal, also ca. in Körpermitte, mit zumindest drei in Bezug zur Körperachse im Wesentlichen horizontal angeordneten Elektroden ausgestattet ist, und wobei zumindest zwei, bevorzugt fünf, peripher gelegene mit einem bevorzugt regelbaren Druck zu beaufschlagende Areale vorhanden sind, welche zumindest teilweise mit zumindest zwei Elektroden, welche eine im Bezug zur Körperachse zumindest annähernd vertikale Ausrichtung aufweisen, ausgestattet sind.
60. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, dass das zentral gelegene Areal vorwiegend vor dem untersuchten menschlichen Körper, die anderen Areale hinter dem menschlichen Körper zu liegen kommen.
61. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 59 oder 60, dadurch gekennzeichnet, dass die Areale eine Blase bzw. eine Kammer mit veränderbarem Druck aufweisen, welche mit einem Fluid gefüllt ist. 72
62. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fluid um ein Gas, beispielsweise Luft oder CO2, handelt.
63. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 61 oder 62, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung der Areale durch eine Erhöhung des Druckes im Fluid oder durch hydraulische und/oder mechanische Vorrichtungen, beispielsweise einen Stempel durchführbar ist.
64. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 61 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden aus einem verformbaren leitfähigen Gewebeband bestehen.
65. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 61 bis 64, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine gesteuerte Druckpumpe, bevorzugt hydraulisch, zur Veränderung des Drucks in den Blasen vorhanden ist.
66. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 61 bis 65, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasen mit einer Flüssigkeit, bevorzugt Wasser gefüllt sind, und als Flüssigkeitsvorlauf für weitere Untersuchungen und Therapien dienen können.
67. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 61 bis 66 dadurch gekennzeichnet, dass die Blasen so ausgeformt sind, dass sie für die Ausbreitung von Wellen, zB Licht, Temperatur, Schall - insbesondere auch Ultraschall - und damit für Diagnosen und Therapien dienen.
68. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 61 bis 67 dadurch gekennzeichnet, dass die zB U-förmige Auflagefläche für die Arme und Beine mit kontinuierlich oder schrittweise veränderbaren Drucken beaufschlagt wird, und damit zB der Blutdruck oszillometrisch und/oder auskultatorisch, eventuell auch zusätzlich kontinuierlich, zB mittels vascular unloading gemessen wird.
69. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 68, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gurt, bevorzugt ein Sicherheitsgurt, bevorzugt mit Schnappvorrichtung, vorhanden ist, an dem zumindest ein, vorzugsweise zumindest drei, mit Elektroden 73 ausgestattete, mit Fluid gefüllte verformbare und/oder verschiebbare Areale vorhanden ist, wobei das zumindest eine Areal, bevorzugt drei Areale, annähernd horizontal in Bezug zur Körperachse angeordnet ist und bevorzugt drei in Bezug zur Körperachse horizontal angeordnete Elektroden trägt.
70. Diagnosesystem (1) nach Ansprüche 69, dadurch gekennzeichnet, dass für den Sicherheitsgurt eine Spannvorrichtung vorhanden ist.
71. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 69 oder 70, dadurch gekennzeichnet, dass am Gurt die Areale bzw. Blase mit den horizontalen Elektroden verschiebbar angebracht ist, und auch bei unterschiedlichem Umfang des Körpers die Elektroden E und/oder Mr mittig in Bezug auf die positionierte Person positionierbar sind.
72. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 71 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Nackenrolle beweglich, besonders verschiebbar, an der Auflagefläche angebracht ist.
73. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 72, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nackenrolle U-förmig ausgeführt ist.
74. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 73, dadurch gekennzeichnet, dass die EKG-Ableitungen nach Einthofen, Wilson und Goldberger vorhanden sind und/oder durch EKG-Ableitungen zwischen der links am Brustgurt oder an der Auflagefläche befindlichen Elektrode (3) an Elektrodenpositionen A, Ar und der rechts am Brustgurt oder an der Auflagefläche befindlichen Elektrode (3) an den Elektrodenpositionen I, Ir, weiters zwischen der links am Brustgurt oder an der Auflagefläche befindlichen Elektrode (3) an den Elektrodenpositionen A, Ar und der Nackenelektrode an der Elektrodenposition S oder N, und schließlich zwischen der mittig am Brustgurt oder an der Auflagefläche befindlichen Elektrode (3) an der Elektrodenposition E, Er oder auch M und der Nackenelektrode an der Elektrodenposition S oder auch N rekonstruiert werden.
75. Diagnosesystem (1) nach Anspruch 74, dadurch gekennzeichnet, dass die EKG- Ableitungen für die einzelnen Segmente der EKG-Kurve zB für die Segmente P-Welle, 74
PQ-Strecke, R-Zacke, ST-Strecke und T-Welle durch separate Gleichungssätze rekonstruiert werden.
76. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 75, dadurch gekennzeichnet, dass eine berührungslose Vermessung der untersuchten Person, zB mittels optischer Verfahren und/oder Time of Flight Verfahren integriert ist.
77. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 76, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeausstrahlung der untersuchten Person zB mittels Wärmebildkamera gemessen wird.
78. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 77, dadurch gekennzeichnet, dass es so ausgeformt ist, dass es für die Diagnose und/oder Therapie von Erkrankungen des zentralen Nervensystems, speziell auch des autonomen und sensiblen Nervensystems, der Sinnesorgane, insbesondere der Augen, der Ohren, weiters der Gefäße, speziell der Gefäße des Halses und peripheren Gefäße, der Lunge, des Herzens, der Leber, der Nieren, der Knochen, der Muskeln, der Gelenke, des peripheren Nervensystems dient.
79. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 78, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesystem (1) dazu eingerichtet ist, die Aufzeichnung der biologischen Signale vor, während und/oder nach einer Zustandsänderung, wie zB vor und nach Kippmanövern, Änderung eines Atmungszustandes aufzuzeichnen und damit die durch das Manöver ausgelöste Änderung der Messwerte des Kreislaufs, der Körperflüssigkeiten und der Gefäßeigenschaften für die Diagnose heranzuziehen.
80. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 81 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (3) an Armbereichen (4) und/oder die Elektroden (3) an Beinbereichen (5) verschiebbar oder drehbar angeordnet sind, wobei vorzugsweise die Drehachsen für die Elektroden (3) im Armbereich annähernd senkrecht zur Auflagefläche und für die Elektroden (3) im Beinbereich annähernd parallel zur Auflagefläche verlaufen, wenn sich die Person (2) am Diagnosesystem (1) befindet.
81. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 80, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (3) zur berührungslosen Erfassung von Messwerten für ein EKG, insbesondere als kapazitive Elektroden (3), ausgebildet sind.
82. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 81 , dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosesystem unter Verwendung der mit den Elektroden ermittelten elektrischen Messwerte und/oder berührungslos ermittelter Messwerte, insbesondere Messwerte, die mit einer Kamera ermittelt wurden, zur Bestimmung der Lean-Body-Mass und/oder der Muskelmasse und zur Berichtigung einer Nierenfunktion basierend auf der Lean-Body-Mass und/oder der Muskelmasse eingerichtet ist.
83. Diagnosesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 82, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Brustbereich ein, vorzugsweise zwei, Mikrophone vorgesehen sind, welche bevorzugt durch Areale mit veränderbarem Druck, insbesondere mit einem Fluid gefüllte Blasen, an einen menschlichen Körper anpressbar sind, um Lungengeräusche zu erfassen.
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