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CN114641336A - 用于探测位于个体内部的医学有源植入物的装置以及方法 - Google Patents

用于探测位于个体内部的医学有源植入物的装置以及方法 Download PDF

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CN114641336A CN202080076576.XA CN202080076576A CN114641336A CN 114641336 A CN114641336 A CN 114641336A CN 202080076576 A CN202080076576 A CN 202080076576A CN 114641336 A CN114641336 A CN 114641336A
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Abstract

描述了用于探测位于个体内部的、用于能电刺激的医学有源植入物的装置以及方法。此外阐述了将所述装置用于确定医学有源植入物的运行状态的应用。所述装置的特征在于以下部件：a)与个体电接触或能电接触的至少两个电极，b)电压测量单元，所述电压测量单元与至少两个电极电连接并且能够产生电压时间信号以及c)与电压测量单元连接的评估单元，所述评估单元包括以下部件：用于基于在至少两个电极之间测量出的电压时间信号得出功率密度谱的单元；用于确定在功率密度谱内的局部最大值以及分别配置给所述局部最大值的所谓的峰值频率的单元；用于得出已确定的峰值频率的最小公分母的单元；比较器单元，所述比较器单元基于已得出的最小公分母和被存储在参考数据库中的信息实施数据比较并且生成比较结果，所述最小公分母相应于医学有源植入物的刺激频率；以及与比较器单元通信的信号单元，所述信号单元根据比较结果产生信号。

Description

用于探测位于个体内部的医学有源植入物的装置以及方法
技术领域
本发明涉及装置以及一种用于探测位于个体内部的用于能电刺激的医学有源植入物的方法。此外阐述了将所述装置用于确定医学有源植入物的运行状态的应用。
在医学的越来越多的领域中使用用于治疗不同疾病的有源植入物。与典型地具有纯机械的支撑和承载功能的纯无源植入物不同地，有源植入物包括电子部件，所述电子部件能够为了支持器官功能主要探测电信号以及出于刺激目的产生电信号并且局部地施加电信号。
所述有源植入物的存在因此可以推断出相应的临床指示的存在。在病人的紧急情况中，紧急治疗的改变需要被植入的有源植入物的临床指示的知识。出于这种原因重要的是，医疗人员也在不能再问询病人自身的情况中从已存在的有源植入物得知。
背景技术
具有医学有源植入物的病人根据欧洲医疗器械法规第18条第2款被交给植入凭证，相应的植入物可以通过所述植入凭证被识别。由此，只要病人还可以通知植入物的信息和/或随身携带凭证，就能够提供关于植入物的信息。
出版物US 2006/0 293 714 A1、US 4 291 703 A、US 5 406 955 A以及US 9 788756 B2分别公开了用于探测医学植入物的装置和方法。
发明内容
本发明的任务在于，给出用于探测位于个体内部的用于能电刺激的医学有源植入物的装置以及方法，从而以非创伤性的方式可以迅速地，可靠地并且在不需要与个体通信的情况下确定是否存在有源植入物并且如果是的话，确定涉及哪一种植入物。特别是应实现的是，被证实的植入物根据其刺激模式被识别并且判断所述植入物的运行状态。
本发明的任务的解决方案在权利要求1中给出。权利要求12和13的主题针对将装置用于识别和确定植入物的运行状态的应用。权利要求14的主题是根据解决方案的方法。
以有利方式进一步改进发明构思的特征由从属权利要求以及说明书的内容、特别是参考绘图示出的实施例获知。
根据解决方案用于探测位于个体内部的用于能电刺激的医学有源植入物的装置具有：与个体电接触或能电接触的至少两个电极；电压测量单元，所述电压测量单元与至少两个电极电连接并且能够产生电压时间信号；以及与电压测量单元连接的评估单元，通过所述评估单元能够基于测量出的电压时间信号推导出下述信息，所述信息具有有源植入物的存在性以及种类或类型。为此，评估单元包括：用于基于在至少两个电极之间测量出的电压时间信号得出功率密度谱的单元，其优选地呈谱分析器的形式。此外使用用于确定在功率密度谱内的局部最大值以及分别配置给所述局部最大值的所谓的峰值频率的单元，以及用于在已确定的峰值频率下得出最小公分母的单元。最后，评估单元包括比较器单元，所述比较器单元基于已得出的最小公分母和被存储在参考数据库中的信息实施数据比较并且生成比较结果，所述最小公分母相应于医学有源植入物的刺激频率，与比较器单元通信的信号单元根据所述比较结果产生信号。
根据解决方案所基于的测量理论基本上在于，在个体的确定地预给定的至少两个皮肤表面区域之间实施电压测量并且时间地并且频谱地分析在此获得的电压信号。除了使用能安置在个体的皮肤上的粘性电极以外，借助于暂时的负压附着的电极也同样是适合的，如同该电极通常结合标准EKG设备被使用的那样。
适用于电压测量的接触区域优选地是头部区域、颈部区域、上身区域、腹股沟区域或腿区域，特别是优选地沿着心脏的激励电势的已知的等势面。
被施加在个体上的至少两个电极与电压测量单元电地、即线路支持地连接，所述电压测量单元作为单独的构件或者作为集成的组成部分被安置在结构单元内部，所述结构单元还包括评估单元，所述评估单元由频谱地研究和评估被检测到的电压时间信号的多个部件构成。结构单元可以作为模块插件被集成在存在的医学诊断设备中或者设计为用于手动现场使用的便携式单元。
借助于电压测量单元检测到的电压时间信号以至少100Hz的扫描频率fs、优选地以1MHz和1Ghz之间的扫描频率被检测并且优选地被存储在存储器单元内。在所述存储器单元中或者在一个另外的存储器单元中此外存储用于数据比较被存储的呈参考数据库形式的信息。
为了数字地信号处理并且存储由电压测量单元侧提供的模拟电压时间信号，模拟电压时间信号借助于模数转换器转换成数字信号，所述数字信号被传送到评估单元，所述评估单元的各个部件基本上基于数字信号处理器和/或微控制器实现。
评估单元由此设置有作为第一部件的用于得出功率密度谱的单元，所述功率密度谱代表在0和fs/2之间的可能的频率范围内的、电压时间信号的关于频率的功率的频谱功率密度。
在得出功率密度谱之后，在第二部件、所谓的用于确定局部最大值的单元中确定在功率密度谱内的局部最大值的频谱位置，该频谱位置分别通过所谓的峰值频率表征。用于确定局部最大值的可能的判据例如是，频谱的功率密度在确定的频率宽度、例如2Hz内在峰值频率周围减小例如3dB。
在前面已得出的峰值频率的情况下，还通过评估单元的第三部件、所谓的用于得出最小公分母的单元至少在大多数已得出的峰值频率下确定最小公分母，所述最小公分母相应于在个体内部的医学有源植入物的刺激频率。刺激频率以及刺激频率的所有谐波的幅度也被存储在存储器单元中以用于继续的处理和继续的信息存取。
如果在已确定的峰值频率下不能得出最小公分母，则这可以被评估为下述提示，即在个体中不存在有源植入物或者已存在的植入物未激活或不能正常工作。在这种情况中，用于得出最小公分母的单元生成下述信号，该信号能够以通过信号单元相应地编码的形式优选地被显示在显示器上，以便相应地通知医生或所述装置的使用者。
如果反之可以在已确定的峰值频率下得出最小公分母，则这视为存在有源植入物的提示，该有源植入物以测量出的刺激频率在体内刺激。借助于设置在结构单元中的另外的部件、所谓的比较器单元，至少基于已得出的刺激频率以及借助被存储在参考数据库中的信息实施数据比较，所述数据比较导致比较结果，根据所述比较结果生成借助于信号单元能视觉地、听觉地或触觉地被感知的信号，由此使用者不仅关于有源植入物的存在和所述有源植入物的运行状态，而且还关于所述有源植入物的种类或类型和由此可能的基础的临床指示被通知。优选地，信号单元设计为用于显示字母数字字符的显示器。
通过被存储在参考数据库中的信息的适合的分类、例如根据无误差的或具有误差的状态以及一般性的或植入物特定的公差范围的定义，可以在已证实存在医学有源植入物时附加地断定所述医学有源植入物的运行状态。
为了改善未知植入物的种类或类型确定的负荷能力，以有利的方式考虑另外的信息，所述另外的信息能够由测量出的并且必要时被存储的电压时间信号被推导出并且借助于比较器单元与相应的被存储在参考数据库中的信息比较。例如适合作为附加的信息的是测量出的电压时间信号的整个曲线以及能由此获知的或能推导出的信息，该信息关于医学有源植入物的刺激脉冲特性，例如刺激脉冲形状、刺激脉冲宽度、刺激脉冲对称性、刺激脉冲数量、刺激脉冲幅度和时间顺序以及刺激脉冲相对于心跳的时间相关性。
从功率密度谱在确定的刺激频率及其更高的谐波的范围内的时间变化曲线也可以分别提取典型的刺激模式，并且将所述刺激模式与适合的参考数据比较。如果有源植入物例如是心脏起搏器，则与此相关的刺激模式的特征在于短的刺激脉冲，所述短的刺激脉冲与心跳同步。然而如果有源植入物涉及用于降低血压的激发器，则此相关的刺激信号的特征在于时间非常连续出现的刺激信号。在一个另外的优选的实施方式中，电压单元与至少三个电极电连接，所述至少三个电极被放置在个体的皮肤表面上的不同的区域上。通过由此实现的测量至少三个电压时间信号的可能性可以通过三角测量测量实施在个体内部的医学有源植入物的位置确定。评估单元为此包括三角测量单元，所述三角测量单元基于在至少三个电极之间测量出的电压实施医学有源植入物的位置确定。
优选地，评估单元的所有部件即实现为用于得出功率密度谱的单元、用于确定在功率密度谱内的局部最大值的单元、用于得出最小公分母的单元、用于得出刺激脉冲特性的单元以及呈数字信号处理器或微控制器形式的比较器单元，所述所有部件的功能性分别通过基于软件的评估规则和确定规则被预给定。
根据解决方案的装置的一个另外的实施方式设置接口，电压时间信号可以通过所述接口从EKG设备直接被传送给评估单元并且用于探测和识别可能位于个体内部的有源植入物。在这种情况中，电极是EKG设备的部分。也可以考虑的是，根据解决方案的装置通过由EKG测量单元相应地补充来承担个体的心电图的完全的测量和检测，从而在实施标准EKG监控期间可以基于EKG电压时间信号实施可能的有源植入物的探测和识别。
附图说明
下面在不限制总发明构思的情况下借助实施例参考附图示例性地描述本发明。附图中：
图1示出根据解决方案的用于探测并且识别医学有源植入物的装置的示意图。
具体实施方式
图1示出结构单元B，所述结构单元能够以插入到医疗架中的模块化插件单元的形式实施或者实施为便携地易操作的功能单元。
所述装置与至少两个电极E1，E2连接，然而可以任意扩展到n个电极，所述电极分别设计用于能松开地固定安置在人的皮肤表面上。
为了检测电极E1，E2之间的电压而在结构单元B中设置电压测量单元1，所述电压测量单元时间解析地检测电极E1，E2之间的电势差并且产生电压时间信号S。模拟电压时间信号S借助于模数转换器A/D被转换成数字电压时间信号，所述数字电压时间信号为了继续的评估或分析不仅被传送到评估单元2，而且被传送到存储器单元(7)，所述评估单元是结构单元B的部分。
用于得出功率密度谱的单元3设置在评估单元2内部，在该单元中由处理器支持地实施测量出的电压时间信号S的频谱分析以获得功率密度谱PSD。评估单元2还包括用于确定在功率密度谱PSD内的局部最大值的单元4，所谓的峰值频率P分别配置给所述局部最大值。在一个另外的单元5中对于已确定的或已得出的峰值频率P得出最小公分母，所述最小公分母相应于所谓的刺激频率f。
在比较器单元6的框架内为了获得比较结果VE而基于被存储在存储器单元7中的参考数据RD和至少已得出的刺激频率f实施比较。可选地，比较器单元6可以为了实施比较而被提供另外的信息，所述另外的信息可以从电压时间信号S或数字化的电压时间信号提取、例如医学有源植入物的刺激脉冲的脉冲形状、所述刺激脉冲的脉冲对称性、脉冲宽度、脉冲幅度、脉冲数量、脉冲时间顺序以及所述刺激脉冲与心跳的时间相关性。对于另外的信息将相应的参考数据存储在存储器单元中以实施比较。
比较器单元6根据比较结果VE生成信号Sx，该信号被传送到信号单元8，所述信号单元实现为根据信号Sx能视觉地、听觉地和/或触觉地被感知。优选地，信号单元8是显示器，借助显示器能够显示关于发现的有源植入物及其运行状态的信息以及呈字母数字字符形式的基础的可能的临床指示。
附图标记列表
B 结构单元
1 电压测量单元
2 评估单元
3 用于得出功率密度谱的单元
4 用于确定在功率密度谱内的局部最大值的单元
5 用于得出已确定的峰值频率的最小公分母的单元
6 比较器单元
7 存储器单元
8 信号单元
PSD 功率密度谱
P 峰值频率
f 刺激频率
RD 参考数据
VE 比较结果
Sx 结果信号。

Claims (17)

1.一种用于探测位于个体内部的用于能电刺激的医学有源植入物的装置，其具有：
-与所述个体电接触或能电接触的至少两个电极，
-电压测量单元，所述电压测量单元与所述至少两个电极电连接并且能够产生电压时间信号，
-与所述电压测量单元连接的评估单元，所述评估单元包括以下部件：
-用于基于在所述至少两个电极之间测量出的电压时间信号得出功率密度谱(PSD)的单元，
-用于确定在所述功率密度谱(PSD)内的局部最大值以及分别配置给所述局部最大值的所谓的峰值频率P的单元，
-用于得出至少一部分的已确定的峰值频率P的最小公分母的单元，
-比较器单元，所述比较器单元基于已得出的最小公分母和被存储在参考数据库中的信息实施数据比较并且生成比较结果，所述最小公分母相应于所述医学有源植入物的刺激频率，以及
-与所述比较器单元通信的信号单元，所述信号单元根据所述比较结果产生信号。
2.根据权利要求所述的装置1，其特征在于，所述电极设计为皮肤接触电极。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电极是EKG标准电极。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，用于得出所述功率密度谱(PSD)的单元是谱分析器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，电压单元与A/D变换器连接用于获得数字化的电压时间信号，所述A/D变换器的输出端与以至少一个数字信号处理器或微控制器的形式设计的评估单元连接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述评估单元包括存储器单元，在所述存储器单元中能够至少存储数字化的电压时间信号。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述评估单元包括用于确定信息的单元，所述信息能够从所述电压时间信号被推导出并且涉及刺激脉冲，所述刺激脉冲能够借助于医学有源植入物产生并且包括以下信息中的至少一个信息：刺激脉冲形状、刺激脉冲对称性、刺激脉冲宽度、刺激脉冲幅度、刺激脉冲数量、刺激脉冲的时间顺序以及刺激脉冲与心跳的时间相关性。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述比较器单元将被存储在所述存储器单元中的电压时间信号和/或由此推导出的信息与被存储在所述参考数据库中的信息比较，被存储在所述参考数据库中的信息相应于已知的医学植入物的电压时间信号和/或由此推导出的信息。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述比较器单元实施被存储的电压时间信号和/或由此推导出的信息与已知的医学植入物的电压时间信号和/或由此推导出的信息之间的功能模式比较。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述信号单元是能视觉地和/或听觉地感知的信号单元。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述电压测量单元与至少三个电极电连接，并且所述评估单元包括三角测量单元，所述三角测量单元基于在所述至少三个电极之间测量出的电压实施所述医学有源植入物的位置确定。
12.一种将用于探测未知的医学有源植入物的、根据权利要求1至11中任一项所述的装置用于识别所述医学有源植入物的应用。
13.一种根据权利要求1至11中任一项所述的装置的应用，用于通过将被存储在所述存储器单元中的电压时间信号和/或由此推导出的信息与被存储在参考数据库中的被分类的信息比较来确定医学有源植入物的运行状态，所述被分类的信息涉及所述植入物的无误差的或具有误差的状态、一般性的或植入物特定的公差范围的定义。
14.一种用于探测位于个体中的医学有源植入物的方法，其特征在于以下方法步骤的组合：
-借助于与个体电接触的至少两个电极实施电压测量以分别获得电压时间信号，
-实施测量出的电压时间信号的谱分析以获得功率密度谱，
-确定在所述功率密度谱(PSD)内的局部最大值以及分别配置给所述局部最大值的所谓的峰值频率P，
-得出已确定的峰值频率(P)的最小公分母，所述最小公分母相应于所述医学有源植入物的刺激频率，
-将所述刺激频率与参考数据比较以获得比较结果，以及
-基于所述比较结果识别所述医学有源植入物。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，基于所述电压时间信号推导出下述信息，该信息涉及刺激脉冲，所述刺激脉冲借助于所述医学有源植入物产生并且包括以下信息中的至少一个信息：刺激脉冲形状、刺激脉冲对称性、刺激脉冲宽度、刺激脉冲幅度、刺激脉冲数量、刺激脉冲的时间顺序以及刺激脉冲与心跳的时间相关性。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，将由所述电压时间信号推导出的信息与参考数据比较以获得比较结果，使用该比较结果以识别医学植入物。
17.根据权利要求15至16中任一项所述的方法，其特征在于，将由所述电压时间信号推导出的信息与参考数据比较以获得比较结果，使用该比较结果以确定所述医学有源植入物的运行状态。
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