DE102004056587A1

DE102004056587A1 - Pulsoximetrisches Messgerät

Info

Publication number: DE102004056587A1
Application number: DE102004056587A
Authority: DE
Inventors: Torsten Hertz; Torsten Lönnecker-Lammers
Original assignee: LMT Lammers Medical Tech GmbH
Current assignee: LMT Lammers Medical Tech GmbH
Priority date: 2004-11-23
Filing date: 2004-11-23
Publication date: 2006-05-24
Also published as: EP1814456A1; US20080033264A1; WO2006056430A1

Abstract

Das pulsoximetrische Messgerät mit einem Pulsoximeter-Sensor (1) und einem Pulsoximeter-Modul (4) zum Auswerten und Anzeigen der Signale des Sensors (1), zeichnet sich dadurch aus, dass der Pulsoximeter-Modul (4) mit einer Abschirmung (6) versehen ist, dass die Abschirmung (6) nur an einem Punkt (bei 7) geerdet ist und dass jeder Signalpfad mit einem Sperrfilter (3) mit einem schmalbandigen Durchlassbereich versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein pulsoximetrisches Messgerät mit einem Pulsoximeter-Sensor und einem Pulsoximeter-Modul zum Auswerten und Anzeigen der Signale des Sensors.
Die Erfassung und Überwachung von Vitalparametern bei neu- und frühgeborenen Patienten sowohl auf der Intensivstation als auch während des Transports stellt eine Basisanforderung im alltäglichen Klinikbetrieb dar. Daher gibt es auf dem Markt eine große Anzahl sowohl tragbarer als auch ortsfester Patientenmonitore, im speziellen sogenannte Pulsoximeter, mit Hilfe derer sich die Sauerstoffsättigung und Herzrate des Patienten nicht-invasiv bestimmen lassen.
Im Umfeld von Diagnostik mit magnetischer Resonanz (MR-Resonanz) ist die Auswahl an verfügbaren Pulsoximetern begrenzt. Ein Grund dafür ist, dass der störungsfreie Betrieb von elektronischen Geräten in direkter Umgebung von Kernspintomographen aufgrund der starken elektromagnetischen Felder ohne besondere Maßnahmen nicht möglich ist. Die Geräte weisen daher oft ein schwerfälliges Handling auf, da überwiegend versucht wird, durch Einbringen von langen Verbindungsleitungen (elektrisch oder optisch) den Sensor auf der eine Seite patientennah und auf der anderen Seite die elektronische Auswerte- und Anzeigeeinheit möglichst weit entfernt vom Tomographen zu positionieren.
Das Messprinzip in der Pulsoximetrie liegt in der wellenlängen-abhängigen optischen Perfusion der unter der Haut befindlichen Blutgefäße begründet. Die Leistungs- und Merkmalsunterschiede bei den auf dem Markt angebotenen Pulsoximetern sind auf verschiedene Algorithmen bei der Signalverarbeitung zurückzuführen und basieren auf einer großen Erfahrung und Wissensbasis im Bereich der Pulsoximetrie. Daher bieten einige Hersteller, neben eigenständigen Geräten, auch so genannte OEM-Module an, die gewissermaßen das Kernstück der Messwerterfassung und -verarbeitung darstellen und sich somit in hervorragender Weise zum Einbau in andere Medizingeräte eignen. Solche Geräte können aber nicht in der Nähe von Kernspintomographen verwendet werden, ohne dass die oben erwähnten langen Verbindungsleitungen verwendet werden, damit der empfindliche Pulsoximetrie-Modul genügend weit von den statischen Magnetfeldern und elektromagnetischen Hochfrequenz-Messfeldern des Kernspintomografen entfernt ist. Aufgrund der starken Felder war es daher bisher nicht möglich, den Pulsoximetrie-Modul nahe beim Patienten und Kernspintomografen anzuordnen, was ganz offensichtliche Nachteile für Untersuchung und Behandlung des Patienten bedeutet.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines pulsoximetrischen Messgerätes, das in ein bestehendes, MR-taugliches Medizingerät, z.B in einen Patientenmonitor oder einen Inkubator integrierbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass der Pulsoximeter-Modul mit einer Abschirmung versehen ist, dass die Abschirmung nur an einem Punkt geerdet ist und dass jeder Signalpfad mit einem Sperrfilter mit einem schmalbandigen Durchlassbereich versehen ist.
Die Erfindung ist eine Kombination von drei Maßnahmen, um ein auf dem Markt angebotenes OEM-Modul in ein Medizingerät zu integrieren. Dabei spielt aus messtechnischer Sicht eine wichtige Rolle, dass sich zwischen der MRT bzw. der Pulsoximetrie keine signifikanten Interferenzen hinsichtlich Bildgebung respektive Messgenauigkeit ergeben. Noch wichtiger ist aber der Ausschluß jeglicher Gefährdung von Patient und Anwender hinsichtlich Erhitzung von Sensor oder Kabel, aufgrund der bei der MRT unvermeidlichen Einkopplung von hochfrequenter Energie und Entstehen von Wirbelströmen verursacht durch zeitlich und räumlich veränderliche Magnetfelder.
Daher steht als eine grundlegende Massnahme die Abschirmung aller beteiligten Komponenten und deren Verbindungen vorne an.
Jede umhüllende Abschirmung endet auf einem Erdungspunkt; das Vorhandensein von Erdungsschleifen beeinträchtigt Bildgebung und Messgenauigkeit und wird daher erfindungsgemäße vermieden.
Als dritte und wichtigste Maßnahme ist eine Filterung der Signale zwischen Sensor und OEM-Modul vorhanden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Filter ein LC-Glied (passives Filter 2. Ordnung) auf.
Vorteilhafter Weise liegt die Durchlassfrequenz des schmalbandigen Filters im Bereich von 0,1 bis 15 MHz. Die Durchlassfrequenz und die Signalfrequenzen des Pulsoximeters überlappen dann nicht, da Magnetfeldstärke von 1,5 T die Larmorfrequenz der Protonen 63,9 MHz beträgt.
Noch vorteilhafter ist es, wenn die Durchlassfrequenz des schmalbandigen Filters im Bereich von 0,1 bis 8 MHz liegt.
Insbesondere kann die Durchlassfrequenz des schmalbandigen Filters wesentlich weniger als 10 MHz beträgt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist ihre Auswerte-Einheit in die Steuerelektronik eines Inkubators integrierbar und von dieser mit Strom zu versorgen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:
1 das Schema eines Signalpfads vom Quelle zu Senke;
2 den Signalpfad von 1 mit einem erfindungsgemäßen Filter;
3 den Frequenzgang der Signale eines Kernspintomografen einer Magnetfeldstärke von 1,5 T; und
4 schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen pulsoximetrischen Messgerätes.
Wie dies 1 gezeigt, wird jedes Signal zwischen Quelle (Q) und Senke (S) entlang eines Pfades (i.d.R. ein elektrisches Kabel) geführt. Auf der linken Seite ist die Quelle, rechts die Senke dargestellt. Bei einem exemplarischen Pulsoximetrie-Modul werden minimal vier Signalpfade zwischen Sensor und OEM-Modul benötigt:
Die von der MRT applizierten Frequenzspektren sind in der jeweiligen Geräteklasse recht schmalbandig, so dass man durch Einschleifen eines selektiven Sperrfilters höherer Ordnung entlang jedes Signalpfades zwischen Sensor und Auswerte-Einheit nicht nur die o.a. Interferenzen minimiert, sondern sowohl HF-Einkopplung als auch Wirbelströme stark reduziert.
Solch ein Sperrfilter lässt sich einfach und dennoch wirkungsvoll als ein LC-Glied (passives Filter 2. Ordnung), wie dies in 2 gezeigt ist, realisieren. Im Falle der Pulsoximetrie ist der Nutzfrequenzbereich (<< 10 MHz) weit genug von dem der MRT (42...130 MHz) entfernt ist, so dass die Filterung keine negativen Seiteneffekte verursacht.
3 zeigt den Frequenzgang bei Verwendung des Sperrfilters nach 2. Die Resonanzfrequenz wurde für ein MRT-System mit 1.5 T Magnetfeldstärke abgestimmt, dies entspricht einer Lamor-Frequenz von 63,9 MHz. In diesem Bereich ist die Einfüge-Dämpfung besser als 40 dB
Diese Filterung ist auf jeden der vier o.a. Signalpfade zwischen Sensor und OEM-Modul vorhanden. Der prinzipieller Aufbau des pulsoximetrischen Messgerätes ist in 4 gezeigt.
Ein Sensor 1 ist über ein abgeschirmtes Kabel 2 und Filter 3 mit dem OEM-Modul 4 verbunden, der wiederum mit einer Auswerte-Elektronik 5 verbunden ist. Filter 3, OEM-Modul 4 und Auswerte-Elektronik 5 sind innerhalb eines Abschirm-Gehäuses 6 angeordnet, das an einer Stelle bei 7 geerdet ist.

Claims

Pulsoximetrisches Messgerät mit einem Pulsoximeter-Sensor (1) und einem Pulsoximeter-Modul (4) zum Auswerten und Anzeigen der Signale des Sensors (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsoximeter-Modul (4) mit einer Abschirmung (6) versehen ist, dass die Abschirmung (6) nur an einem Punkt (bei 7) geerdet ist und dass jeder Signalpfad mit einem Sperrfilter (3) mit einem schmalbandigen Durchlassbereich versehen ist.
Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrfilter (3) ein LC-Glied (passives Filter 2. Ordnung) aufweist.
Messgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassfrequenz des schmalbandigen Filters (3) im Bereich von 0,1 bis 15 MHz liegt.
Messgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassfrequenz des schmalbandigen Filters (3) im Bereich von 0,1 bis 8 MHz liegt.
Messgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassfrequenz des schmalbandigen Filters (3) wesentlich kleiner ist als 10 MHz.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass seine Auswerte-Einheit (5) in die Steuerelektronik eines Inkubators integrierbar ist und von dieser mit Strom zu versorgen ist.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrfilter (3) in der Nähe von Steckverbindern angeordnet sind.
Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrfilter (3) der in der Abschirmung (6) angeordnet sind.