[發(fā)明專利]電極傳感器和電極傳感器作為EIT電極的用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180033166.8
• 申請(qǐng)日: 2011-07-14
• 公開（公告）號(hào): CN102970925A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約瑟夫克斯·布倫納;帕斯卡爾·加格羅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 斯威斯托姆公開股份有限公司
• 主分類號(hào): A61B5/053
• 分類號(hào): A61B5/053
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于將穿戴者的皮膚的表面接觸多個(gè)電極的電極傳感器，特別涉及用于使用于電阻抗成像（electrical?impedance?tomography，EIT）的電極傳感器。電極傳感器包括多個(gè)電極接觸元件。每個(gè)所述電極接觸元件單獨(dú)接觸測(cè)試者的皮膚，并允許局部電勢(shì)和/或電流的施加或測(cè)量，以在生物體內(nèi)形成和測(cè)量電場(chǎng)。

本發(fā)明涉及用于在電阻抗成像裝置的電子部件和生物體的皮膚之間形成可靠和穩(wěn)定的電接觸的裝置和方法。

背景技術(shù)

電阻抗成像（EIT）是一種已知的技術(shù)。關(guān)于這項(xiàng)技術(shù)的更多細(xì)節(jié)可以在Costa?EL,LimaRG，Amato?MB,Curr?Opin?Crit?Care.2009?Feb;15(l):18～24的“Electrical?impedancetomography”中找到，其在這里通過參考納入。對(duì)于重癥監(jiān)護(hù)醫(yī)生、胸腔科醫(yī)師、理療醫(yī)師和高水平運(yùn)動(dòng)員，電阻抗成像（EIT）是一種提供區(qū)域肺通氣和灌注（血液流動(dòng)或脈動(dòng)）的實(shí)時(shí)信息的成像方法。與常規(guī)方法相反，EIT不需要患者通過傳感器呼吸，不施加電離X射線，并且可以用于長(zhǎng)時(shí)間，例如24小時(shí)或甚至更長(zhǎng)時(shí)間。因此，EIT可以連續(xù)使用，因此適合于實(shí)時(shí)和長(zhǎng)期監(jiān)控治療和訓(xùn)練效果。EIT于1983年首次用于監(jiān)控呼吸功能，并保持允許肺容積的區(qū)域變化的連續(xù)的、非侵入性檢測(cè)的唯一的床邊方法。

在EIT中，電流施加到胸部的皮膚以在胸內(nèi)形成一個(gè)電場(chǎng)。通常情況下，8、16或32個(gè)電極放置在胸部的周圍并用于測(cè)量由電場(chǎng)導(dǎo)致的電勢(shì)。使用用于不適定的非線性的問題而專門開發(fā)的算法，測(cè)量的電壓用于估計(jì)胸內(nèi)電阻抗的分布。為了克服阻抗估計(jì)的不適定性質(zhì)，大多數(shù)EIT成像算法使用另外的假設(shè)，稱為正則化，例如胸內(nèi)阻抗分布的平穩(wěn)，或先驗(yàn)信息。這些正則化幫助數(shù)學(xué)算法在相互競(jìng)爭(zhēng)的解決方案中決定，在損失降低的空間分辨率或減弱最大擾動(dòng)下，產(chǎn)生胸內(nèi)真實(shí)阻抗分布的合理估計(jì)的圖像。圖像生成軟件通常用不同的方法實(shí)現(xiàn)正則化，這樣的軟件在本領(lǐng)域是已知的。

最后，計(jì)算得到的阻抗分布轉(zhuǎn)換成顯示空氣存在、不存在或變化的圖像，如果需要還顯示血液含量。按順序迅速繪制的，類似一部電影，這些圖像形成進(jìn)出每個(gè)肺部區(qū)域的氣體和血流的可視化表示，允許醫(yī)生或運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)評(píng)估肺功能。不是繪制圖像，獨(dú)特特征可以從圖像中提取并以數(shù)字或指數(shù)顯示。舉例如下：左與右通氣或背部與腹部通氣，其中這些數(shù)字代表總通氣量的百分比。

胸壁的形狀以及組成可能對(duì)作為胸內(nèi)阻抗的在胸壁表面測(cè)量得到的電壓同樣有貢獻(xiàn)。因此，絕對(duì)阻抗分布的重建，雖然可行，需要了解胸部的形狀，以及電極和皮膚之間的阻抗。

然而，差分圖像，如由Barber和Brown首先描述的，可以無需胸腔結(jié)構(gòu)知識(shí)而形成。它們形成于阻抗相對(duì)于基線或參考條件的變化，假定胸部的形狀以及接觸阻抗在這些條件之間不顯著變化。這種相對(duì)或差分方法不僅在理論上而且在患者中取消了與關(guān)于胸部形狀、電極位置、身體組成和接觸阻抗的不正確假設(shè)相關(guān)的大部分錯(cuò)誤，因?yàn)樵撏瑯拥腻e(cuò)誤以同樣的方式施加到兩種圖像。在臨床實(shí)踐中目前大部分可獲得的EIT裝置和本領(lǐng)域的大部分出版物使用該相對(duì)方法。因此，它們顯示阻抗的變化，而不是它的絕對(duì)值。然而，如果監(jiān)控器官功能如跳動(dòng)的心臟和呼吸肺的動(dòng)力學(xué)，這種感知的限制不是一個(gè)真正的問題。

然而，即使在臨床實(shí)踐中使用相對(duì)EIT是不可能的，除非電極和身體皮膚之間的接觸阻抗隨著時(shí)間的推移變得可預(yù)見地穩(wěn)定。接觸阻抗的任何顯著的變化將被錯(cuò)誤地認(rèn)為是感興趣的器官內(nèi)的變化。因此，即使在每個(gè)電極的位置的接觸阻抗的精確的絕對(duì)值并不需要知道，如果有意義的EIT圖像通過圖像生成軟件形成，這些值隨著時(shí)間的推移必須保持穩(wěn)定的條件仍然必須達(dá)到。

此外，非常期望不僅實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定而且也相當(dāng)?shù)偷慕佑|阻抗，以便最大限度地利用允許注入生物體的有限量的電流（10毫安）。只有這樣的電流達(dá)到最大的信噪比。重建圖像時(shí)，傳統(tǒng)的EIT算法假定電極（通常為8、16或32個(gè)）位于胸部周圍的離散的物理位置，最常見以等距離間隔的方式。它們不考慮這些電極之間的串?dāng)_。串?dāng)_和串?dāng)_的變化可以由圖像生成軟件解釋為內(nèi)部器官和這些器官的功能所產(chǎn)生的信號(hào)。因此，電極之間的串?dāng)_應(yīng)保持低的和不變的。