AT413189B

Impedance-based measuring method for hemodynamic parameters

Abstract

The invention relates to a method for measuring the volume, the composition and the movement (HZV) of electroconductive body fluids, based on the electrical impedance of the body or a body segment, especially for performing electromechanocardiography (ELMEC) or impedance cardiography (IKG) measurements for determining hemodynamic parameters. According to said method, an alternating measuring current (52) of at least one frequency is introduced into the body (60, 70), and the impedance and temporal variations (AZ) thereof of essentially the same body segment through which the alternating measuring current flows are measured for at least two different measuring lengths (L, L2, L3, L4, L5), essentially in the longitudinal direction of the body.

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Expired 7 October 2022, 4 years ago.

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35 claims: 2 independent, 33 dependent

  1. 1
    Patentansprüche:55 1. Verfahren zur Messung der elektrischen Impedanz bzw. deren zeitliche Änderung an AT 413189 Β einem menschlichen Körper, insbesondere für eine Impedanz-Kardiographie (IKG)Messung zur Bestimmung haemodynamischer Parameter, wobei über Strom-Elektroden (60, 70;30, 31, 32), die auf der Körperoberfläche durch eine Stromelektroden-Messlänge voneinander beabstandet sind, ein Messstrom eingeprägt und durch Spannungsmessung 5 an Spannungs-Elektroden (61, 71, 72, 73;33) die elektrische Impedanz bzw. deren zeitliche Änderung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz bzw. deren zeitliche Ableitung bei zumindest zwei unterschiedlichen Spannungselektroden-Messlängen (L, L2, L3) (Fig.11) oder zumindest zwei unterschiedlichen Strometektroden-Messlängen (L, L4, L5) (Fig.12) entlang des vom Messstrom durchflossenen, im wesentlichen selben io Körpersegmentes bestimmt wird.
  2. 2
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den bei unterschiedlichen Elektroden-Messlängen (L, L2) ermittelten Impedanzwerten eine operative ElektrodenMesslänge (Lo) berechnet wird.
  3. 3
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz bei zwei oder mehreren Messfrequenzen gemessen und die Anteile des Intra- und Extrazellulärraumes bestimmt werden, und dass diese Größen zur Berechnung des Schlagvolumen und anderer haemodynamischer Parameter verwendet werden.
  4. 4
    Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Impedanz bei zwei Messfrequenzen gleichzeitig gemessen wird.
  5. 5
    Verfahren zur Messung der elektrischen Impedanz bzw. deren zeitliche Änderung an 25 einem menschlichen Körper, insbesondere für eine Impedanz-Kardiographie (IKG)Messung zur Bestimmung haemodynamischer Parameter, wobei über Strom-Elektroden (60, 70;30, 31, 32), die auf der Körperoberfläche durch eine Stromelektroden-Messlänge voneinander beabstandet sind, ein Messstrom eingeprägt und durch Spannungsmessung an Spannungselektroden (61, 71, 72, 73;33) die elektrische Impedanz bzw. deren zeitliche 30 Änderung bestimmt wird, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale zeitliche Änderung der gemessenen Impedanzwerte (dZ/dt) bei zumindest zwei Messfrequenzen bestimmt und aus diesen der spezifische Widerstand des im Körper befindlichen Blutes ermittelt wird. 35
  6. 6
    Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale zeitliche Änderung des gemessenen Impedanzwertes, insbesondere in relativ schmalen Zeitfenstern, zu unterschiedlichen Zeiten der Herzperiode, bestimmt wird.
  7. 7
    Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitfenster bei einem Steil40 anstieg des spezifischen Widerstandes und zum Zeitpunkt des minimalen Blutflusses am Ende der Diastole festgesetzt werden.
  8. 8
    Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitfenster als schmale Gleitfenster über die gesamte Herzperiode gelegt werden.
  9. 9
    Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine empirische Gleichung, die mit Hilfe eines Goldstandards wie z.B. des Fick'schen Prinzipes gewonnen wurde, für die Messung haemodynamischer Paramater verwendet wird. so
  10. 10
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspannungswerte bei in Körper-Längsrichtung unterschiedlichen SpannungselektrodenMesslängen (L, L2, L3), insbesondere zwischen der oberen und der unteren Thoraxapertur gemessen werden. 55
  11. 11
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess24 AT 413 189 B Spannung bei einer ersten Spannungselektroden-Messlänge (L) und bei einer von der ersten verschiedenen, zweiten Spannungselektroden-Messlänge (L2) bestimmt wird.
  12. 12
    Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspannung weiters 5 bei einem von der ersten und von der zweiten verschiedenen, dritten Spannungselektroden-Messlänge (L3) bestimmt wird.
  13. 13
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstrom über zwei Strom-Elektroden (7, 8a) an jeweils zumindest einer Körperextremität, z.B. io an einem Bein und/oder an einem Arm, eingeprägt wird.
  14. 14
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Messtrom bei unterschiedlichen Messfrequenzen eingeprägt und die zugehörigen Messpannungswerte bestimmt werden.
  15. 15
    Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstrom mit einer Messfrequenz von 1 bis 10kHz, 40 kHz, 200 kHz und 800 kHz bis 1 MHz eingeprägt wird.
  16. 16
    Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Wechsel20 messstromes von einer unteren Messfrequenz bis zu einer oberen Messfrequenz kontinuierlich verändert wird.
  17. 17
    Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Messfrequenz 1 kHz und die obere Messfrequenz 1000 kHz beträgt.
  18. 18
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstrom bei mehreren unterschiedlichen Spannungselektroden-Messlängen und bei mehreren unterschiedlichen Messfrequenzen eingeprägt und die durch den Messstrom hervorgerufene Messspannung gemessen wird.
  19. 19
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenwinkel zwischen Messstrom und Messspannung bestimmt wird.
  20. 20
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Amplituden, 35 Flächen und Anstiegs- bzw. Abfallstangenten der EKG-Wellen B, C, X und O einzeln oder gemeinsam zur Berechnung haemodynamischer Parameter verwendet werden.
  21. 21
    Medizinisches Elektroden-Element zur Messung der elektrischen Impedanz bzw. deren zeitlichen Änderung an einem menschlichen Körper, insbesondere für eine Impedanz40 Kardiographie (IKG)-Messung zur Bestimmung haemodynamischer Parameter, mit einer ersten Strom-Elektrode (70), die einen Strom-Anschluss (90) zum Einprägen eines elektrischen Wechsel-Messstromes aufweist, und einer von dieser beabstandeten, ersten Spannungs-Elektrode (73, 15), die einen Spannungs-Anschluss (93) zum Abgreifen einer elektrischen Messspannung aufweist, wobei die Abstände zwischen den Elektroden größer als 45 die Breite oder der Durchmesser der Elektroden sind, zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere Spannungs-Elektrode (71, 72) mit einem Spannungs-Anschluss und/oder zumindest eine weitere Strom-Elektrode mit einem Strom-Anschluss vorgesehen ist bzw. sind, wobei die zumindest eine weitere Spannungs-Elektrode (71, 72) in einem Abstand (d, d1) zur ersten so Spannungs-Elektrode (73, 15) und/oder die zumindest eine weitere Strom-Elektrode (30, 31) in einem Abstand (a, a1) zur ersten Strom-Elektrode (32) angeordnet ist bzw. sind.
  22. 22
    Medizinisches Elektroden-Element nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Spannungs-Elektrode durch eine zweite Spannungs-Elektrode (72) 55 gebildet ist, die in einem Äbstand (d) zur ersten Spannungs-Elektrode angeordnet ist. AT 413 189 B
  23. 23
    Medizinisches Elektroden-Element nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Spannungs-Elektrode durch die zweite Spannungs-Elektrode (72) und eine dritte Spannungs-Elektrode (71) gebildet ist, wobei die dritte SpannungsElektrode (71) in einem Abstand (d1) zur ersten Spannungs-Elektrode angeordnet ist.
  24. 24
    Medizinisches Elektroden-Element nach Anspruch 21, 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannungs-Elektrode (73) und die erste Strom-Elektrode (70) sowie die zumindest eine weitere Spannungs-Elektrode (71, 72) und/oder die zumindest eine weitere Strom-Elektrode in Form von zueinander parallelen, elektrisch leitenden Streifen ausgebilio det sind.
  25. 25
    Medizinisches Elektroden-Element nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Streifenlänge zum Elektrodenabstand (a, a1, d, d1) im Bereich zwischen 4 und 10 liegt.
  26. 26
    Medizinisches Elektroden-Element nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannungs-Elektrode (73) und die erste Strom-Elektrode (70) sowie die zumindest eine weitere Spannungs-EleWrode (71, 72) und/oder die zumindest eine weitere Strom-Elektrode auf einem gemeinsamen elektrisch isolierenden Trägermaterial (2, 20 3, 4) angeordnet sind.
  27. 27
    Medizinisches Elektroden-Element nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial durch eine Trägerfolie (2) gebildet ist, und dass die erste SpannungsElektrode (73) und die erste Strom-Elektrode (70) sowie die zumindest eine weitere Span25 nungs-Elektrode (72) und/oder die zumindest eine weitere Strom-Elektrode auf einer Seite der Trägerfolie (2) auf diese aufgebracht und vorzugsweise mit einer elektrisch leitenden Klebstoffschicht versehen sind.
  28. 28
    Medizinisches Elektroden-Element nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das 30 Trägermaterial mehrere Folienstreifen (3) mit einer klebfähigen Oberfläche umfasst, aufweiche die erste Spannungs-Elektrode (73) und die erste Strom-Elektrode (70) sowie die zumindest eine weitere Spannungs-Elektrode (72) und/oder die zumindest eine weitere Strom-Elektrode aufgebracht sind, und dass die Folienstreifen (3) mit den darauf befindlichen Elektroden (70, 72, 73) in im Wesentlichen paralleler Anordnung auf einer gemein35 samen Basis-Trägerfolie (4) haften, welche Basis-Trägerfolie (4) nach Aufbringen der Folienstreifen (3) auf die Körperoberfläche von diesen abziehbar ist.
  29. 29
    Medizinisches Elektroden-Element nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (2, 4) an einem Längsende sich auf einer Seite zu einer Steck40 Anschlussfläche (6) verjüngt, auf der die erste Spannungs-Elektrode (73) und die erste Strom-Elektrode (70) sowie die zumindest eine weitere Spannungs-Elektrode (72) und/oder die zumindest eine weitere Strom-Elektrode eng beabstandet geführt sind.
  30. 30
    Medizinisches Elektroden-Element nach Anspruch 27, 28 oder 29, dadurch gekennzeich45 net, dass die erste Spannungs-Elektrode und die erste Strom-Elektrode sowie die zumindest eine weitere Spannungs-Elektrode und/oder die zumindest eine weitere StromElektrode in Form von Spot-Elektroden (14) ausgeführt sind, die durch Abstandhalter (16, 17) voneinander beabstandet angeordnet sind. so
  31. 31
    Messsystem zur Messung der elektrischen Impedanz bzw. deren zeitliche Änderung an einem menschlichen Körper, insbesondere für eine Impedanz-Kardiographie (IKG)Messung zur Bestimmung haemodynamischer Parameter, mit einer Mess-WechselStromquelle (52) und einer Spannungs-Messvorrichtung (51) sowie einem medizinischen Etektroden-Element (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 30, wobei die 55 Mess-Stromquelle (52) mit der Strom-Elektrode (70) und die Spannungs-Messvorrichtung AT 413189 Β (51) mit der ersten Spannungs-Elektrode (73) des Elektroden-Elements (80) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschalter (50) vorgesehen ist, über den die Spannungs-Messvorrichtung (51) entweder mit der ersten Spannungs-Elektrode (73) oder mit der zumindest einen weiteren Spannungs-Elektrode (71, 72) verbindbar ist
  32. 32
    Messsystem nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess-WechselStromquelle eine, vorzugsweise kontinuierlich, veränderbare Messfrequenz aufweist.
  33. 33
    Messsystem nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass ein Phasendetekio tor zur Bestimmung des Phasenwinkels zwischen Messstrom der Mess-Stromquelle (52) und der von der Spannungs-Messvorrichtung (51) gemessenen Messspannung vorgesehen ist.
  34. 34
    Messsystem nach Anspruch 31, 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel15 messer (11) zur Messung der Körperneigung vorgesehen ist.
  35. 35
    Messsystem nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelmesser (11) in einem Verteilerstück (9) angeordnet ist. 20 36. Messsystem nach einem der Ansprüche 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden-Elemente mit einer EKG-Messvorrichtung verbunden sind.
Independent claims35