用于测量电极接触阻抗的系统和方法_4

文档序号:8366562阅读:来源:国知局
第一闭合位置移动至第二断开位置,所述第二断开位置将电极E与中性驱动电路505断开联接。通过将电极E与中性驱动电路505断开联接,系统同时从电流发生器106A将正电流Ip施加至电极A,并且从电流发生器106E将负电流In施加至电极E。电极E上的电压与参考电压VMP (例如威尔逊点)之间的电压差异VmRL经过了放大器503。可以使用上述方程8而计算电压Ne,除了在方程8中Vd由表示电极E上电压的Ve代替,且Vm4由表示第二电极对510之间差分电压的VmRL代替。系统在形成电极对512的电极B和电极E之间重复此过程。可以在电极B和电极E之间进行类似的测量,其中在将中性驱动电路505从电极E断开联接后,将正电流施加至电极B,并且将负电流施加至电极E。通过对电极对512重复上述应用,通过将方程9和方程10分别修改为下方的方程15和方程16,并且连同方程11 一起使用方程15和方程16 (为了方便,以下进行重复),可以随后推导出Z1、Z2和Z5的阻抗值。
[0061]Va-Vel = I (Z1+Z5) (15)
[0062]Vb - Ve2 = I (Z2+Z5) (16)
[0063]Vml = I (Z1+Z2) (11)
[0064]其中在将电流通过电极A和电极D注入的情况下Vel为Ve (根据修改的方程8),在将电流通过电极B和电极D注入的情况下Ve2为Ve (根据修改的方程8),当将电流通过电极A和电极B注入时测量Vml,当将电流通过电极A和电极E注入时测量Va,并且当将电流通过电极B和电极E注入时Vb是有效的。虽然不直接测量Vb,但是可以通过直接放大并记录Vb,或使用差分电压Vml、Vm2和Vm3结合电极电压Va而容易得到Vb。一旦Vb已知,则可以使用上述关于方程12-14的相同方法而计算出Z1、Z2和Z5的值,其中Z4在图5A显示的实施方案中由Z5代替。因此,显示在方程17-19中的Z1、Z2和Z5的值分别为:
[0065]Zl = 0.5/1* (Vml+Va -Vel - Vb+Ve2) (17)
[0066]Z2 = 0.5/1* (Vml+Vb - Ve2 - Va+Vel) (18)
[0067]Z5 = 0.5/1* (Va - Ve I+Vb - Ve2 - Vml) (19)
[0068]在一个实施方案中,由于断开中性驱动电路可以引入60HZ的噪声,可能需要在某些时间区间(例如50-100msec)上将各自电极上测量的电压平均,从而将噪声平均。在另一个实施方案中,当测量初始中性电极阻抗时,中性驱动电路选择性地连接至不同的电极,所述电极不包括在当前用于确定电极阻抗的电极对的子集中。虽然一旦将中性驱动电路连接至不同的电极,系统必须等待预定的时间量以使电路稳定,但是该方法有利地不需要对记录的电压进行平均,这是由于中性驱动电路将会使60Hz的噪声减弱。
[0069]上述关于图1-图5A的系统有利地确定每个连接至病人的电极的接触阻抗。如果作为结果的给定电极的接触阻抗值超过了阻抗水平阈值(例如,IGD或甚至无穷阻抗(由于电极与病人断开)),则系统识别此接触阻抗为无效的。任何施加至电极对(包括接触阻抗识别为无效的电极)的成对刺激均将会导致电压测量饱和。本领域的技术人员将理解的是,实际饱和限制将基于特定的放大器、电源供应器等。为了确定电极的阻抗是否足够高以导致饱和并且因此被识别为无效,系统分离中性驱动电路和施加在所有可能的电极组合之间的成对刺激,从而测量作为结果的各个电极对之间的电压波动。将所有电极对组合的测量到的电压输入表格中。将成对电压值与饱和水平相比较,如果特定成对组合的电压中的至少一个接近、满足或超过对应于饱和水平的电压,则系统自动地避免测量在电压对中特定电极的接触阻抗。另外,系统可以通知医护人员阻抗超过了阈值,从而允许医护人员在识别为无效的电极对中改变或调整电极。在图6中显示了这样表格的示例:其包括6-电极系统的所有电极对的电压值。在此示例中,电极Vl具有的阻抗很高(这可以从图6推断出),因为在所有情况下测量的电压均接近饱和水平(在该示例中饱和水平设定为IV)。因此,不可以使用关于图1-图5A的上述算法对电极Vl的阻抗进行测量。然而,该表格表明所有其他电极均不饱和,因此上述方法可以用于计算剩余电极的阻抗。如果发现用作中性的电极饱和,则随后将将另一个电极指定为中性的。在一个实施方案中,在确定连接至系统的电极的接触阻抗之前,系统自动地执行该成对饱和检查。
[0070]如果在制作该表格时将中性驱动系统分离,则随后在电压测量中将会有噪声,对于表格中每个数据点,可能需要在几十或几百个毫秒上对数据进行平均。在该系统的另一个实施方案中,在表格的排布(populat1n)期间附加中性驱动系统。在此情况下,将执行任何涉及中性电极的成对刺激,而中性驱动系统暂时从中性电极分离,并附接至另一个当前未受到刺激的电极,进而使病人生成的任意共模噪声衰减。
[0071]使用图6中的成对电压数据可以提出进一步问题。在一个实施方案中,如果任意主要电极(左臂、右臂、左腿)具有足够高以导致饱和的阻抗,则将导致图5和图5A所示的、用于计算V-导联接触阻抗的参考电压无效。由于V-导联是相对于参考电压而测量的,所以无效的参考电压意味着所有的V-导联电压也均是无效的。如果系统确定一个或更多的主要电极饱和,则系统自动地调整这样的方法:参考电压是确定的,并且只对具有不饱和电压或接近饱和(例如,在距饱和水平预定的数值距离内)电压的主要电极进行平均。使用基于有效主要电极电压的重新计算的参考电压而重复成对的电刺激,并且测量所有电极对的电压,从而再次排布图6所显示的表格。
[0072]总之,图6中所建立的表格将允许系统确定两个参数,所述两个参数可以在测量阻抗之前确定。(I)确定哪个电极连接至中性驱动系统,以及(2)确定哪个电极用于计算威尔逊点。在如何进行这样的表格排布的示例中,考虑ECG监测系统具有6个连接至病人的电极。将中性电极分离,并且对电压的表格进行测量(如图6中)。如果表格显示左臂电极电压饱和并且所有其他电极未饱和,这表示不需要改变中性电极的选择,但是由于使用左臂电极电压而计算威尔逊电压,所以威尔逊电压为无效的。由于威尔逊电压为无效的,则所有V-导联电压均为无效的。为了对此进行说明,系统自动地将方法调整为:通过将左臂电压排除在外而计算威尔逊电压。因此,在此示例中,将威尔逊电压重新定义为左腿和右臂(排除左臂)的平均值。随后使用修正的威尔逊电压而重新测量该表格,并且用有效的电压水平(其为不饱和的)再次排布图6中的表格,并且由于威尔逊电压为精确的,所以所述有效的电压水平为精确的。
[0073]图7为系统的详细操作的流程图,所述系统用于测量电极至病人的连接质量。在步骤700中,控制处理器识别连接至病人的若干电极,并且基于识别的若干电极而确定若干独特电极对。在步骤702中,将正电流施加至各自电极对的一个电极,同时将负电流施加至各自电极对的其他电极。在步骤702中施加的正电流和负电流具有相等的强度。在步骤704中,对各自电极对的电极之间的差分电压进行测量,并将所述差分电压存储在存储器中。在步骤706中,至少对第二电极对和第三电极对重复步骤704的应用,从而将第二电极对和第三电极对的差分电压存储在存储器中。在步骤708中,使用电流和每个电流对的差分电压而计算每个电极的阻抗,并且通过将确定的每个电极的阻抗和阻抗阈值比较而确定每个电极的连接质量。
[0074]图8为表示由控制处理器执行的算法的流程图,所述控制处理器用于计算多个电极中各自电极的阻抗。图8中的算法描述了图7中步骤708中所执行的动作,并且将使用示例进行描述,所述示例中通过控制处理器识别有三个电极对。该描述只用于举例的目的,并且本领域的技术人员将理解的是,下述原理可以如何按比例放大,从而在具有多于三个电极对的系统中使用。
[0075]在步骤802中,对于每个电极对,生成了表示其差分电压的线性方程。每个电极对的差分电压等于各自电极对的每个电极的阻抗之和与电流的乘积。控制处理器使用在步骤802中生成的线性方程而同时对每个电极的阻抗值进行求解。在步骤804中,这样确定与第一电极有关的第一阻抗:通过将第一电极对的差分电压加上第二电极对的差分电压,从总和中减去第三电极对的差分电压以生成第一总差分电压,并且将第一总差分电压乘以电流的一半。在步骤806中,这样确定与第二电极有关的第二阻抗:通过将第一电极对的差分电压加上第三电极对的差分电压,从总和中减去第二电极对的差分电压以生成第二总差分电压,并且将第二总差分电压乘以电流的一半。在步骤808中,这样确定与第三电极有关的第三阻抗:通过将第二电极对的差分电压加上第三电极对的差分电压,从总和中减去第一电极对的差分电压以生成第三总差分电压,并且将第三总差分电压乘以电流的一半。
[0076]图9为详细描述可以计算主要电极和次要电极两者的接触阻抗的方法的流程图。在步骤902中,控制处理器识别连接至病人的若干电极,并且基于识别的若干电极而确定若干独特电极对。在步骤904中,控制处理器查询电极对是否包括次要电极。如果在步骤904中查询的结果为负,则随后系统返回图7中的步骤704。如果步骤904中查询的结果为正,则在步骤906中,选择成组三个电极对,所述电极对包括两个主要电极和一个次要电极。在步骤908中,对于包括第一主要电极和次要电极的第一电极对,将正电流施加至识别为主要电极的电极,而同时将负电流施加至识别为次要电极的电极。在步骤910中,放大并测量与主要电极相关的电压。在步骤912中,确定在次要电极和参考电压之间的差分电压,参考电压为所有主要电极上的电压的平均值。在步骤914中,通过从参考电压减去差分电压而确定次要电极的电压。在步骤916中,对第二主要电极和次要电极重复步骤908-914。在步骤918中,使用第一主要电极和第二主要电极之间的差分电压、次要电极和参考电压之间的差分电压以及施加的电流而计算次要电极的阻抗。在步骤920中,通过将次要电极的阻抗与阻抗阈值相比较而确定次要电极的连接质量。
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