Электродный узел для электроимпедансной томографии
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для электроимпедансной томографии. Электродный узел содержит множество модулей, при этом по меньшей мере один модуль расположен и удерживается на части с соответствующей протяженностью сегмента тела пациента. Каждый модуль состоит из несущего ремня, к которому в неподвижном положении прикреплен по меньшей мере один электрод. Несущий ремень выполнен из гибкого материала, который не обладает упругой деформацией в продольном направлении. Электродные модули имеют различные продольные протяженности, различное количество электродов и различные схемы расположения электродов вдоль протяженности несущего ремня. Использование изобретения позволяет повысить практичность и быстроту наложения при ограничениях по доступу к периметру сегмента тела. 19 з.п. ф-лы, 17 ил.
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к созданию электродных модулей, каждый из которых содержит множество электродов, накладываемых вокруг сегмента тела пациента - человека или животного для проведения электроимпедансной томографии (ЭИТ).
Предпосылки изобретения
Электроимпедансная томография (ЭИТ) позволяет осуществлять визуализацию и контроль поперечного сечения частей тела человека путем определения его электрического потенциала. Электрический ток вокруг поверхности пропускается внутрь тела по вращающейся схеме, создавая градиент электрического потенциала на поверхности. Распределение электрического импеданса, измеренного в частях тела, трансформируется в двумерное изображение с помощью алгоритма реконструирования изображения. Благодаря этому ЭИТ обладает большим потенциалом для его применения в области медицины, в основном, для визуализации на изображении сердечно-легочных функций в реальном времени, например в тех ситуациях, когда пациентам требуется насыщать легкие кислородом, или когда они пострадали в аварии, получили травму и т.п.
В обычном биомедицинском аппарате ЭИТ применяется концепция расположения множества удаленных друг от друга на одинаковое расстояние (эквидистантных) электродов, полностью окружающих одну часть тела. Обычно при такой системе контроля и наблюдения требуется точное расположение от 16 до 32 электродов вокруг желаемой поверхности. Так как необходимо использовать множество электродов, трудно точно расположить эти электроды вокруг тела один за одним, особенно на равном расстоянии и в одном и том же поперечном сечении. Кроме того, этот процесс является трудоемким и требует много времени, внимания и опытного персонала.
Для решения этой проблемы применяют эластичный пояс с электродами. Основная идея применения такого электродного пояса заключается в установке множества электродов в эластичном материале. Это позволяет быстро расположить электроды вокруг тела, а эластичный материал одновременно обеспечивает эквидистантность электродов. Однако при использовании эластичного материала трудно гарантировать эквидистантное расположение электродов. Кроме того, чтобы исключить сдвиг электродов на теле во время сбора данных, такой пояс необходимо плотно прижать к желаемой поверхности. Соответственно, эта упругая сила, приложенная к поверхности грудной клетки, может вызывать образование вмятин и затруднять дыхание. Чтобы обеспечить надлежащую фиксацию пояса, необходимо иметь в наличии пояса нескольких размеров вследствие, например, существования нескольких периметров грудной клетки, что вызывает большие расходы на хранение и необходимость содержания большого запаса поясов. Другая проблема состоит в возможности возникновения плохого контакта электродов с обследуемой внешней частью тела из-за существования различий в анатомических характеристиках грудной клетки, и эту проблему невозможно решить с помощью эластичного материала. Такие различия появляются в зависимости от пола и мышечной структуры пациента, например у пациентов-мужчин, которые обладают развитой мускулатурой грудной клетки, в центральной части груди и, аналогично, в центральной части спины имеется углубление вследствие мышечной структуры спины, а у женщин имеются анатомические различия грудной клетки, в основном обусловленные размером молочных желез.
Существующие сейчас системы ЭИТ не позволяют осуществлять контроль и наблюдение в тех ситуациях, когда требуется разрыв в линии электродов вокруг грудной клетки, или в ситуациях, когда невозможно полностью окружить тело электродами, например в послеоперационный период при операциях на сердце, поражениях, причиненных холодным или огнестрельным оружием, ожогах, повреждениях кожи, которые приводят к кровоточащим участкам из-за дерматологических или инфекционных заболеваний, или в ситуациях, когда невозможно получить доступ к части тела, например, если жертва заблокирована на месте аварии или имеет повреждения спинного мозга, затрудняющие или даже делающие невозможным его/ее передвижение.
Более того, современное состояние уровня техники не позволяет оптимизировать разрешение и четкость изображения в представляющей интерес области. Например, в заявке на патент США 2004/0260167 А1 описан эластичный электродный пояс, который можно сформировать путем соединения сегментов пояса, имеющих одинаковое количество электродов, которые могут быть удалены друг от друга на одинаковое расстояние. В соответствии с основными положениями этого документа, формирование электродного пояса соединением множества соединяемых друг с другом сегментов обеспечивает преимущество уменьшения количества размещенных вдоль пояса электропроводящих кабелей, помимо этого приводя к легкому и быстрому наложению электродов на тех пациентам, которые находятся в бессознательном состоянии или которых нельзя передвигать.
Однако, несмотря на выгоды в отношении удобства наложения и уменьшения протяженности проводящих кабелей вдоль электродного пояса, этот известный аналог предусматривает распределение электродов полностью вокруг всего сегмента тела, что не позволяет использовать его в тех ситуациях, когда необходим разрыв в электродном поясе в одной или более областей этого сегмента тела.
Из-за конструктивной формы исполнения такого электродного эластичного пояса невозможно обеспечить концентрирование электродов в конкретных областях, т.е. неравномерное распределение электродов с той целью, чтобы получить изображение с более высокой четкостью на определенных участках, если это представляет интерес, даже в тех ситуациях, когда требуется разрыв в электродном поясе в одной или более областях сегмента тела.
Сущность изобретения
В основу настоящего изобретения заложен иной подход к решению этой проблемы. Вместо того чтобы сфокусироваться на способе расположения электродов эквидистантно и полностью окружающими объект, образованный сегментом тела пациента - человека или животного, был разработан аппарат ЭИТ, который позволяет планировать относительное расположение электродов и информировать о нем. Следовательно, этот аппарат позволяет использовать изменяемые количество электродов и расстояния между ними, и его можно применять как в ситуациях, не требующих расположения электродов вокруг всего внешнего контура анализируемого сегмента тела, так и в ситуациях, при которые имеется разрыв в линии электродов.
Основной задачей настоящего изобретения является создание узла электродов, организованных в модули, которые можно практичным и точным образом накладывать на грудные клетки с различными формами и периметрами, например новорожденным, детям, взрослым и животным.
Другой задачей настоящего изобретения является создание электродного узла в модульном исполнении, как отмечалось выше, с небольшим числом деталей, которые могут охватывать широкий диапазон различных морфологических характеристик анализируемых сегментов тела.
Следовательно, происходит уменьшение расходов на содержание запасов, а работа становиться проще. Кроме того, в случае отказов электродов в поясе требуется замена всего пояса, а в случае модульного исполнения заменяется лишь изношенный или дефектный модуль.
Задачей настоящего изобретения также является создание указанного выше электродного узла, который позволяет максимально повысить разрешение и качество изображения в представляющих интерес областях, таких как сердце, правое или левое легкое, подверженные инфекции органы и т.п., путем позиционирования электродов относительно интересующей области.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание упомянутого выше электродного узла, который делает возможным практичное, точное и быстрое наложение даже в тех ситуациях, когда имеются ограничения по доступу к периметру подлежащего анализу сегмента тела, например, в результате аварий, травм, ранений или хирургических операций.
В соответствии с изобретением электродный узел содержит множество различных электродных модулей, каждый из которых содержит несущий ремень, выполненный из гибкого материала, который имеет пониженную продольную деформируемость, и несущий требуемое количество электродов, электрически подсоединяемых к аппарату контроля и наблюдения (монитору), причем один из модулей содержит по меньшей мере два электрода, каждый электродный модуль имеет свой соответствующий несущий ремень, размеры которого позволяют ему расположиться и удерживаться на части с соответствующей протяженностью анализируемого сегмента тела в соответствии с сечением в представляющей интерес плоскости упомянутого сегмента тела, причем каждый из различных электродных модулей имеет количество электродов и расстояние между каждыми двумя последовательными электродами, предварительно заданные в зависимости от конкретного рабочего изображения, которое требуется получить от каждого электродного модуля.
В одном варианте реализации каждый электрод электродного модуля электрически присоединен к аппарату контроля и наблюдения с помощью электропроводящего кабеля.
В соответствии с изобретением каждый электродный модуль содержит определенное количество электродов, расположенных с интервалом между каждыми двумя последовательными электродами, который может иметь одинаковое значение или различные значения, что позволяет некоторым модулям иметь электроды, разнесенные на одинаковое расстояние вдоль средней продольной линии этого модуля, а другим электродным модулям иметь электроды, сосредоточенные (сконцентрированные) в одной или более из областей этого модуля и рассредоточенные в других областях.
Существующие для модулей конструктивные варианты, касающиеся количества, расположения и протяженности соответствующего несущего ремня, позволяют иметь подходящий модуль для каждой области сегмента тела пациента и для желательной степени разрешения в той или иной области.
Например, в ситуации, при которой невозможно расположить электродные модули в области правой груди, возможным решением этой проблемы может быть расположение модуля с 8 электродами на левой груди и установка модуля с 12 электродами на спине пациента.
Электродный узел по настоящему изобретению был разработан для применения в системе ЭИТ, в которой предпочтительно применяется алгоритм реконструирования изображения, работающий аналогично сетке конечных элементов, с помощью которого разрешение сформированного посредством ЭИТ изображения будет оптимизироваться при увеличении количества электродов возле желаемой области. С другой стороны, чем меньше количество электродов, тем ниже будет разрешение формируемого изображения.
Таким образом, комбинации различных модулей позволяют использовать систему ЭИТ в случае томографии легких более точным, практичным и быстрым способом на пациентах с любым периметром, новорожденных детях и взрослых и с любой формой грудной клетки, как мужчинах, так и женщинах, и в различных клинических ситуациях, даже там, где требуется «вмешательство» в линию электродов.
Для обеспечения корректной работы аппарата ЭИТ его необходимо информировать о положении электродов, что можно реализовать электронным путем с помощью алгоритма или идентификационных кодов, имеющихся в каждом электродном модуле, а также с помощью комбинации этих идентификационных кодов и соответствующих их расстояний. С этой целью каждый электродный модуль может иметь приспособление для обеспечения и индикации точного интервала и идентификационного кода.
Это делительное приспособление, если оно имеется, может содержать материал с градуировкой расстояний, установленный на одном из концов модуля. При этом расстояние между электродами будет сообщаться в виде значения, указанного делительной системой. Такая делительная система является удобным и простым инструментом, позволяющим обеспечить корректное разнесение электродных модулей. Более сложная система может быть выполнена с установленным в делительном приспособлении переменным сопротивлением. Поскольку переменное сопротивление имеет конкретную величину в омах для каждого расстояния, то расстояние между электродами будет определяться по величине этого сопротивления, которая может сообщаться системе контроля и наблюдения самим электродом.
Идентификационные коды сообщают характеристики электродных модулей посредством чисел или штрих-кода, причем эти характеристики включают в себя, например, расстояние между электродами каждого модуля, размер модуля, расположение электродов в модуле (сконцентрированное или нет), а также равны ли расстояния между электродами.
Следовательно, эти два последних инструмента позволяют информировать систему контроля и наблюдения о точном положении каждого электрода относительно контрольной точки на обследуемом теле.
В основу работы алгоритма реконструирования изображения может быть положена сетка конечных элементов, адаптированная к каждому конкретному случаю.
Один из аспектов, связанных с работой электродного узла по настоящему изобретению, относится к введению действительного положения электродов в алгоритмы реконструирования, причем это положение является двумерным или трехмерным. Кроме классического алгоритма обратного проецирования, большинство алгоритмов реконструкции изображения формируют плоскость с помощью сетки конечных элементов, которая представляет собой сечение обследуемого тела. При этом обязательно идентифицируется положение измерительных электродов, которое является априорной информацией модели. Интересным аспектом модели, основанной на сетке конечных элементов, является то, что необходимо лишь сообщить расстояние между электродами, но это расстояние не должно быть обязательно одинаковым между всеми электродами.
Применение большего количества электродов позволяет получать большее количество независимых измерений, приводя к повышенному пространственному разрешению изображения, что оправдывает использование более развитой сетки конечных элементов. В качестве части настоящего изобретения предусматривается расположение большего количества модульных электродов вблизи от представляющей интерес области путем выбора наиболее подходящего электродного модуля.
Например, в случае, если приоритет отдается кардиомониторингу, то можно работать с большим количеством электродов рядом с грудиной, а также увеличить упомянутое количество электродов в других пространственных плоскостях, получая информацию в трех пространственных измерениях, что делает возможным лучшую оценку объемного вычисления (например, оценку систолического объема в каждом сердечном цикле).
Еще одним интересным аспектом является расположение электродов только в передней области грудной клетки, причем эта процедура полезна в случаях чрезвычайных обстоятельств или травмы, когда пациента нельзя передвигать из-за риска ухудшения состояния ранее поврежденного спинного мозга.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет описано со ссылками на прилагаемые чертежи, которые приведены в качестве примера возможных вариантов реализации изобретения и на которых:
Фиг. 1а, 1b и 1с иллюстрируют схематические горизонтальные проекции снизу трех электродных модулей различной длины, имеющих одинаковое количество электродов, разнесенных на одинаковое расстояние друг от друга в каждом конкретном модуле, но с различными и особыми расстояниями для каждого модуля;
Фиг. 2а и 2b иллюстрируют схематические горизонтальные проекции снизу двух электродных модулей с одинаковой длиной, но содержащих различные количества электродов;
Фиг. 3а и 3b иллюстрируют схематические горизонтальные проекции снизу двух электродных модулей с различными длинами и с различными количествами электродов в каждом из них, но при этом электроды этих двух модулей удалены друг от друга на одинаковое расстояние;
Фиг. 4 изображает схематическую горизонтальную проекцию снизу двух электродных модулей, продольно соединенных друг с другом с образованием протяженного элемента электродного пояса;
Фиг. 5а и 5b иллюстрируют схематические горизонтальные проекции снизу двух электродных модулей с одинаковыми длиной и количеством электродов, но с электродами, расположенными различным образом по отношению к распределению вдоль несущего ремня;
Фиг. 6а и 6b представляют собой схематические горизонтальные проекции двух различных компоновок электропроводящих кабелей с соответствующими концевыми соединителями;
Фиг. 7 представляет собой довольно схематический перспективный вид другой компоновки электропроводящих кабелей с соответствующими концевыми соединителями;
Фиг. 8 представляет собой вид спереди туловища пациента, на которое наложено множество электродов, разнесенных на расстояние, которое может варьироваться вдоль контура сегмента тела, причем в последовательности электродных модулей предусмотрен разрыв в передней области грудной клетки, где имеется рана, причем упомянутый разрыв образует определенное расстояние разрыва между электродами, смежными с упомянутым разрывом и относящимися к двум удаленным друг от друга модулям;
Фиг. 8а представляет собой упрощенный вид выполненного по линии А-А на фиг. 8 поперечного сечения туловища тела, проиллюстрированного на фиг. 8, показывающий расположение тридцать одного электрода вокруг сегмента тела;
Фиг. 8b представляет собой вид, подобный виду по фиг. 8а, но схематически иллюстрирующий расположение электродов в сетке конечных элементов, на которой основана работа алгоритма реконструирования изображения;
Фиг. 9а, 9b, 9с, 9d, 9е и 9f представляет собой виды, подобные виду по фиг. 8а, но иллюстрирующие различные комбинации электродных модулей с окружением сегмента тела, показанного в поперечном сечении, причем некоторые из модулей имеют одинаковое количество электродов и одинаковое расстояние между электродами;
Фиг. 10 изображает вид сверху протяженного элемента несущего ремня, снабженного отверстиями, расположенными вдоль средней продольной линии, причем в по меньшей мере одном из упомянутых отверстий затем устанавливают электрод;
Фиг. 11 изображает горизонтальную проекцию снизу протяженного элемента несущего ремня, аналогичного элементу по фиг. 10, но несущего соединительные средства и приемные соединительные средства на своих концах, а также элементы для удерживания электродов вокруг отверстий в несущем ремне;
Фиг. 12 изображает диаметральное сечение электрода, установленного через соответствующее отверстие в несущем ремне по фиг. 11;
Фиг. 13 изображает горизонтальную проекцию снизу электрода по фиг. 12;
Фиг. 14 представляет собой горизонтальную проекцию снизу несущего ремня по фиг. 11, несущего электрод в каждом отверстии;
Фиг. 15 представляет собой перспективный вид непрерывного несущего ремня, снабженного средним продольным выровненным рядом отверстий и показанного иллюстративно в виде рулона;
Фиг. 16 изображает перспективный вид протяженного элемента ремня для образования электродного модуля, имеющего конструкцию, которая позволяет подогнать его к продольному протяженному элементу каждого несущего ремня; и
Фиг. 17 представляет собой перспективный вид с частичными разрывами узла, содержащего два несущих ремня такого типа, как показано на фиг. 10, снабженных соединительными средствами и концевыми приемными соединительными средствами, а также соединительным модулем для взаимного соединения двух несущих ремней.
Описание изобретения
На фиг. 1а, 1b, 1с показаны три электродных модуля 10, каждый из которых содержит несущий ремень 11 соответствующей протяженности, выполненный из любого подходящего материала, который обладает гибкостью, но не обладает упругой деформацией (эластичностью) в продольном направлении. На этих чертежах каждый электродный модуль 10 имеет определенную длину, отличную от длины других электродных модулей 10, причем каждый модуль содержит одинаковое количество (пять) электродов 20, удаленных друг от друга на равное расстояние "De", которое в общем случае варьируется среди упомянутых электродных модулей 10.
Таким образом, электроды 20 несущего ремня 11 меньшей длины расположены на равном расстоянии, но с распределением, согласно которому электроды ближе друг к другу по сравнению с взаимным расстоянием между электродами 20 в двух других электродных модулях 10.
На фиг. 2а и 2b показаны два электродных модуля 10, образованных несущими ремнями 11 одинаковой длины, один из которых несет пять электродов 20, в то время как другой несет всего три электрода 20, которые сохраняют друг относительно друга расстоянии "De", которое больше, чем расстояние между электродами 20 другого электродного модуля 10.
На фиг. 3а и 3b показаны еще два примера электродных модулей 10, имеющих несущие ремни 11 различной длины, причем эти электродные модули 10 имеют различные количества электродов 20, но удаленных на одинаковое расстояние друг от друга.
На фиг. 4 показан протяженный элемент электродного пояса, образованный продольным соединением двух несущих ремней 11, причем упомянутый протяженный элемент электродного пояса выбран по размеру покрывающим соответствующую протяженность сегмента С тела пациента.
Как будет описано ниже, различные электродные модули 10 выбирают по размеру, протяженности, количеству и распределению электродов 20 соответствующими различным условиям наложения на анализируемое тело. Должно быть понятно, что электродные модули 10 можно наложить удаленными на некоторое расстоянии друг от друга в одной и той же представляющей интерес плоскости сечения упомянутого сегмента С тела или даже в различных, в целом параллельных плоскостях с тем, чтобы получить трехмерное изображение анализируемого сечения тела.
В тех ситуациях, когда электродные модули 10 накладываются в одной и той же плоскости, упомянутые электродные модули 10 могут быть снабжены позиционирующим средством 12, которое, как показано на фиг. с 1а по 5b, принимает форму удлинения 12а, введенного на одном из концов несущего ремня 11 и снабженного метками 12b, позволяющими определить разделяющее расстояние "Da" между двумя смежными электродами 20 для каждых двух последовательных электродных модулей 10. В определенных обстоятельствах различные электродные модули 10 можно соединить друг с другом продольно через их смежные концы (см. фиг. 4). В этом случае один из концов каждого несущего ремня 11 может содержать в продольном направлении соединительное средство 14, выполненное различными путями, такими как, например, полоска, выполненная из материала, известного под маркой «застежка липучка» (Velcro). Другой конец каждого несущего ремня 11 несет приемное соединительное средство 15, схематически показанное на чертежах и выполненное с возможностью приема и фиксации соединительного средства 14 другого электродного модуля 10. Таким образом, приемное соединительное средство 15 может принимать форму полосы, выполненной из клейкого материала для сцепления с соединительным средством 14.
В варианте реализации, показанном на фиг. 1а-5b, соединительное средство 14 предусмотрено в самом позиционирующем средстве 12 несущего ремня 11 связанным с соответствующим удлинением 12а несущего ремня 11. Однако следует понимать, что соединительное средство не обязательно должно быть выполнено вместе с позиционирующим средством 12.
Как отмечалось выше, каждый электродный модуль 10 может содержать в своем несущем ремне 11 индивидуальный идентификационный код 13, который может принимать форму штрих-кода или буквенно-цифрового идентификатора. Считывание упомянутого индивидуального идентификационного кода 13 позволяет определить продольную протяженность модуля, количество электродов 20 и расположение электродов 20 вдоль протяженности несущего ремня 11, так как расположение модулей на каждом соответствующем несущем ремне 11 может варьироваться от модуля к модулю, как показано на фиг. 5а и 5b.
Должно быть понятно, что обеспечение индивидуальных идентификационных кодов 13 несущих ремней 11 не является обязательным, так как количество электродов, расстояние "De" между электродами 20 каждого электродного модуля 10 и разделяющее расстояние "Da" между каждыми двумя последовательными электродными модулями 10 можно измерить и сообщить аппарату контроля и наблюдения (не показан) перед началом томографии.
Благодаря возможности обеспечения электродных модулей 10, имеющих более сконцентрированные или более рассредоточенные компоновки электродов 20 на соответствующих несущих ремнях 11, оператор может выбрать наиболее подходящие электродные модули 10 для обеспечения более резкого изображения определенной представляющей интерес области сегмента С тела. В областях, представляющих меньший интерес, можно использовать электродный модуль 10 с меньшим количеством электродов 20, а в областях, представляющих больший интерес, можно использовать электродные модули 10 с более высокой концентрацией электродов 20 или даже с локализованной концентрацией электродов, как показано на фиг. 5а и 5b. Электродные модули 10 можно продольно соединить друг с другом или просто прижать к сегменту С тела в соответствии с различными комбинациями количества и концентрации электродов 20. Фиксация несущих ремней 11 к сегменту С тела пациента может осуществляться различными способами, как с помощью дополнительного позиционирующего пояса, так и без него. Несущие ремни 11 каждого электродного модуля 10 могут быть встроены в любой подходящий, не проводящий электричество материал, такой как, например, нетканый материал, пена и полимеры, которые придают характеристики гибкости несущим ремням 11.
Хотя это не проиллюстрировано и не описано подробно здесь, так как это не является объектом изобретения, каждый электрод 20 может быть выполнен в различных конструктивных исполнениях, известных или не известных из уровня техники, при условии, что они имеют, как показано в качестве примера на фиг. 12, 13 и 14, контактную часть 21, окруженную посадочным кольцом 22 и располагаемую на сегменте С тела, и соединительную часть 23, выступающую вверх из несущего ремня 11 и выполненную с возможностью приема и удерживания концевого соединителя соответствующего электропроводящего кабеля 30, предназначенного для присоединения каждого электрода 20 к аппарату контроля и наблюдения М, схематически показанному на фиг. 6а и 6b.
На фиг. 6а и 6b проиллюстрированы две различные компоновки электропроводящих кабелей 30, которые после прохождения вместе через распределительную коробку 31 распределены по соответствующим соединительным выводам 32, на свободных концах которых имеется по одному соответствующему соединителю 33, предназначенному для разъемного присоединения к соединительной части соответствующего электрода 20. Благодаря гибкости соединительных выводов 32 электропроводящих кабелей 30 их можно использовать для приспосабливания электропроводящих кабелей 30 электродных модулей к различным длинам и компоновкам распределения электродов 20.
На фиг. 7 показана компоновка из пяти соединительных выводов 32, выступающих наружу из распределительной коробки 31 и имеющих на своих концевых частях позиционирующую пластину 34, зафиксированную на заданных расстояниях, которая удерживает соединители 33 в заданном положении. В этом случае позиционирующая пластина 34 придает компоновке электропроводящих кабелей 30 конструктивную форму, подходящую для определенного, конкретного типа электродного модуля 10, облегчая тем самым монтаж соединительных выводов 32 на соединительных частях электродов 20 соответствующего электродного модуля 10.
На фиг. 8, 8а и 8b проиллюстрировано наложение электродных модулей на сегмент С тела, образованный грудной клеткой пациента, который имеет повреждение F на правой стороне его груди. Чтобы избежать наложения электродов 20 на поврежденную область пациента, расположение электродных модулей 10 вокруг упомянутого сегмента С тела имеет разрыв, так что два электрода 20 рядом с разрывом образуют между собой расстояние "Di" разрыва, достаточное для того, чтобы освободить область упомянутого повреждения F. Распределение электродов в компоновке на этих чертежах соответствует схеме с различным расстоянием "De" между электродами 20, при которой можно видеть большую концентрацию электродов в передней левой области сегмента С тела (фиг. 8а). На фиг. 8b проиллюстрирован рабочий режим алгоритма реконструирования изображения, основанного на введении действительной компоновки электродов 20 в сетку конечных элементов. Разрешение изображения грудной клетки в области повреждения будет другим в случае, если электроды 20 расположены на равном расстоянии друг от друга.
Интересным аспектом модели, построенной на основе сетки конечных элементов, является то, что аппарату контроля и наблюдения М требуется лишь сообщить расстояния "De", "Da" или "Di" между электродами 20 одного и того же модуля и различных модулей, но эти расстояния не должны быть постоянными.
Фиг. 9а, 9b, 9с, 9d, 9е и 9f иллюстрируют различные комбинации электродных модулей 10, окружающих сегмент С тела.
На фиг. 9а показано расположение пары электродных модулей 10 вокруг сегмента С тела новорожденного ребенка с грудной клеткой примерно 25 см по периметру, причем оба электродных модуля 10 идентичны.
На фиг. 9b показано расположение, отличное от показанного на фиг. 9а, но также с использованием пары электродных модулей 10 одинаковой конструкции.
На фиг. 9с и 9d показаны две различные компоновки, содержащие три электродных модуля 10, расположенных вокруг сегмента С тела, причем электроды этих модулей характеризуются различным количеством и распределением.
На фиг. 9е и 9f показано использование четырех и шести электродных модулей 10 соответственно, причем электроды 20 модулей на фиг. 9е предусмотрены в одинаковом количестве и расположенными на одинаковом расстоянии. На фиг. 9f показано расположение электродных модулей 10 вокруг грудной клетки взрослого человека с периметром примерно 80 см, причем один из этих модулей отличается от других по количеству электродов и по расстоянию между электродами.
Описанные выше конструкции электродных модулей 10 относятся к тем вариантам реализации, в которых каждый модуль образован протяженным элементом несущего ремня 11, заранее отрезанным на типовую длину, предварительно заданную для данного модуля, и в каждом модуле установлено также предварительно заданное и стандартизованное количество электродов 20, расположенных с одинаковыми или различными, но также предварительно заданными расстояниями "De".
Однако, как показано на фиг. 10, каждый электродный модуль может быть сформирован самим оператором или персоналом службы ЭИТ из протяженного элемента несущего ремня 11, отрезанного от непрерывного ремня, который может поставляться, например, в рулоне, показанном на фиг. 15. Непрерывный несущий ремень 11 снабжен средним продольным выровненным рядом отверстий 18, удаленных друг от друга на одинаковое расстояние "De", которое может соответствовать минимальному возможному расстоянию "De" между двумя электродами 20, или на расстояние "De", предварительно заданное как базовая схема концентрации электродов 20 на протяжении сегмента С обследуемого тела.
После ограничения протяженности несущего ремня 11 формируемого модуля оператор может закрепить электроды 20 в отверстиях 18 несущего ремня 11.
Протяженный элемент несущего ремня 11, проиллюстрированный на фиг. 10, 11 и 14, имеет пять отверстий 18, и каждое из них может принимать соответствующий электрод 20. В примере на фиг. 11 и 14 каждое из пяти отверстий несущего ремня 11 принимает электрод 20. Однако следует понимать, что электроды 20 можно установить только в одном или нескольких из отверстий 18 в зависимости от требуемой рабочей схемы, которую необходимо получить в формируемом модуле.
В случае, когда протяженный элемент несущего ремня 11 отрезают от непрерывного ремня, предварительно снабженного отверстиями 18, каждый протяженный элемент несущего ремня 11 обычно не содержит позиционирующего средства 12, соединительного средства 14 и приемного соединительного средства 15, показанных на фиг. 10. Тем не менее, как показано на фиг. 11 и 14, протяженные элементы уже перфорированного несущего ремня 11 могут принимать и фиксировать на своих противоположных концах с помощью любого подходящего способа позиционирующее средство 12, соединительное средство 14 и приемное соединительное средство 15.
Также должно быть понятно, что непрерывный несущий ремень 11 может поставляться оператору системы ЭИТ уже с электродами 20, установленными в отверстиях 18 несущего ремня 11. В этом случае необходимо предусмотреть различные конструктивные формы непрерывных несущих ремней 11, причем каждая конструктивная форма характеризуется различным расстоянием "De" между электродами 20, что позволяет оператору выбирать количество электродов 20 в каждом желательном модуле.
На фиг. 11 показан протяженный элемент несущего ремня 11, под которым вокруг каждого отверстия 18, которое будет принимать соответствующий электрод 20, расположен клейкий элемент 25, который может быть образован круглой частью двусторонней липкой ленты. Клейкий элемент 25 удерживает посадочное кольцо 22 электрода 20 на нижней поверхности несущего ремня 11, в то время как соединительная часть 23 электрода 20 посажена через соответствующее отверстие 18, выступая вверх от верхней поверхности несущего ремня 11 для присоединения к электропроводящему кабелю 30.
Как можно заметить на фиг. 16 прилагаемых чертежей, между каждыми двумя последовательными электродами 20 или между каждыми двумя последовательными отверстиями 18 для последующей установки соответствующих электродов 20 каждый протяженный элемент несущего ремня 11 может быть снабжен парой продольных параллельных прорезей 11а, удаленных друг от друга и от соседних продольных боковых кромок протяженного элемента несущего ремня 11.
На этой фиг. 16 в качестве примера показан протяженный элемент несущего ремня 11 такого типа, как изображен на фиг. 10, т.е. протяженный элемент несущего ремня 11, отрезанный от непрерывного ремня или полученный иным образом и имеющий только отверстия 18 для расположения электродов, но без самих электродов, чтобы лучше видеть предложенный здесь альтернативный конструктивный вариант. В этом альтернативном конструктивном варианте по фиг. 16 каждые две прорези 11а протяженного элемента несущего ремня 11 образуют центральную проушину 11b, заделанную своими концами в сам ремень, и только одна из этих проушин 11b деформирована в результате введения распорки 19 между проушиной 11b и соседними боковыми частями несущего ремня 11, что заставляет проушину 11b и соседнюю область несущего ремня 11 деформироваться с уменьшением протяженности несущего ремня 11.
Таким образом, достигнуто чрезвычайно простое конструктивное решение, которое позволяет легко и быстро приспособить несущий ремень 11 вдоль окружной протяженности сегмента С тела пациента. Наложение протяженного элемента несущего ремня 11 на сегмент С тела пациента с одной или более проушинами 11b, деформируемыми с помощью специальной распорки 19, можно, таким образом, осуществить с несущим ремнем 11, имеющим более или менее уменьшенный размер в зависимости от количества распорок 19, установленных под соответствующими проушинами 11b. После подгонки несущих ремней 11 распорки 19 можно удалить, чтобы позволить несущему ремню 11 иметь продольную протяженность, соответствующую окружной протяженности сегмента С тела с учетом дыхательных движений пациента.
Кроме того, следует понимать, что распорки 19 можно расположить с обеспечением размерной корректировки для уменьшения продольной протяженности каждого несущего ремня и его лучшей подгонки к уменьшению контура упомянутого сегмента С тела после того, как ремень был наложен в условиях аномального состояния дыхания или объема тела.
Как показано на фиг. 17, два последовательных несущих ремня 11 можно соединить друг с другом с помощью соединительного модуля 60, обычно образованного протяженным элементом несущего ремня, выполненным из материала, идентичного тому, который использован в несущих ремнях 11, образующих электродные модули, или же выполненным из любого подходящего материала, причем упомянутые соединительные модули 60 выполнены по размеру обеспечивающими определенное предварительно заданное расстояние разной величины между двумя последовательными несущими ремнями 11, и каждый соединительный модуль дополнительно снабжен на своих противоположных концах соединительным средством 14 и приемным соединительным средством 15, выполненными с возможностью сопряжения с соединительным средством 14 и приемным соединительным средством 15, предусмотренными в несущих ремнях 11.
В проиллюстрированной конфигурации соединительное средство 14 и приемное соединительное средство 15 соответственно принимают форму небольших крючков и стержней, соединяемых друг с другом после объединения двух протяженных элементов несущего ремня 11 непосредственно или через промежуточный соединительный модуль 60.
Как описано выше, раскрытый в настоящем изобретении электродный узел снабжает оператора системы ЭИТ различными электродными модулями, выполненными с возможностью обеспечения конкретных рабочих схем в этой системе, причем упомянутые схемы являются предварительно заданными при проектировании модулей с тем, чтобы последние могли соответствовать различным условиям применения и диагностики.
1. Электродный узел для электроимпедансной томографии (ЭИТ), содержащий множество модулей (10), при этом по меньшей мере один модуль расположен и удерживается на части с соответствующей протяженностью сегмента тела пациента, каждый модуль из упомянутого множества модулей состоит из несущего ремня (11), к которому в неподвижном положении прикреплен по меньшей мере один электрод (20), отличающийся тем, что упомянутый несущий ремень выполнен из гибкого материала, который не обладает упругой деформацией в продольном направлении, электродные модули имеют различные продольные протяженности, различное количество электродов и различные схемы расположения электродов вдоль протяженности упомянутого несущего ремня (11).
2. Электродный узел по п.1, отличающийся тем, что упомянутые электродные модули (10) содержат от 1 до 32 электродов.
3. Электродный узел по п.2, отличающийся тем, что упомянутые модули содержат первую группу модулей, в которой электроды удалены друг от друга на одинаковое расстояние (De) и предусмотрены в одинаковом количестве в каждом из модулей упомянутой группы.
4. Электродный узел по п.2, отличающийся тем, что упомянутые модули содержат вторую группу модулей, в которой электроды удалены друг от друга на одинаковое расстояние (De) и предусмотрены в различных количествах в каждом из модулей упомянутой группы.
5. Электродный узел по п.2, отличающийся тем, что упомянутые модули содержат третью группу модулей, в которой электроды удалены друг от друга на различные расстояния (De) и предусмотрены в одинаковом количестве в каждом из модулей упомянутой группы.
6. Электродный узел по п.2, отличающийся тем, что упомянутые модули содержат четвертую группу модулей, в которой электроды удалены друг от друга на различные расстояния (De) и предусмотрены в различных количествах в каждом из модулей упомянутой группы.
7. Электродный узел по любому из пп.3, 4, 5 или 6, отличающийся тем, что каждый электродный модуль снабжен индивидуальным идентификационным кодом (13), информирующим о признаках упомянутых модулей, причем упомянутые признаки включают в себя продольную протяженность модуля, количество электродов и расположение электродов вдоль длины модуля.
8. Электродный узел по п.7, отличающийся тем, что упомянутый идентификационный код представляет собой штрихкод (13).
9. Электродный узел по п.1, отличающийся тем, что несущий ремень (11) каждого электродного модуля (10) снабжен позиционирующим средством (12) на одном из концов соответствующего несущего ремня (11).
10. Электродный узел по п.9, отличающийся тем, что каждое позиционирующее средство (12) содержит удлинение (12а) одного конца соответствующего несущего ремня (11), снабженное метками (12b), указывающими на относительное расположение между двумя соединенными электродными модулями (10).
11. Электродный узел по п.10, отличающийся тем, что метки (12b) позиционирующего средства (12) каждого несущего ремня (11) характеризуют соответствующие разделяющие расстояния (Da) между двумя смежными электродами (20) для каждых двух последовательных соединенных электродных модулей (10).
12. Электродный узел по любому из пп.1 или 9, отличающийся тем, что несущий ремень (11) каждого электродного модуля (10) снабжен на одном из своих концов соединительным средством (14), а на другом своем конце - приемным соединительным средством (15), причем соединительное средство (14) одного электродного модуля (10) является соединяемым с приемным соединительным средством (15) другого электродного модуля (10).
13. Электродный узел по п.12 в случае зависимости от п.9, отличающийся тем, что соединительное средство (14) объединено с позиционирующим средством (12), предусмотренным на одном из концов несущего ремня (11).
14. Электродный узел по п.1, отличающийся тем, что каждый из электродных модулей (10) образован соответствующим протяженным элементом несущего ремня (11), выполненным с предварительно заданной для данного модуля типовой длиной и к которому также прикреплено также стандартизованное и предварительно заданное количество электродов (20), удаленных друг от друга на предварительно заданные расстояния (De).
15. Электродный узел по п.1, отличающийся тем, что каждый из электродных модулей (10) образован соответствующим предварительно заданным протяженным элементом несущего ремня (11) и снабжен средним продольным рядом отверстий (18), удаленных друг от друга на предварительно заданное расстояние (De), причем по меньшей мере одно отверстие (18) упомянутого несущего ремня (11) принимает и удерживает соответствующий электрод (20).
16. Электродный узел по п.15, отличающийся тем, что упомянутый протяженный элемент несущего ремня (11) отрезан от непрерывного несущего ремня, снабженного средним продольным рядом отверстий (18), удаленных друг от друга на предварительно заданное расстояние (De).
17. Электродный узел по п.1, отличающийся тем, что каждый несущий ремень (11) снабжен между положениями двух последовательных электродов (20) парой параллельных продольных прорезей (11а), каждая из которых расположена между средней линией упомянутого несущего ремня и его боковыми кромками, образуя между ними проушину (11b), избирательно деформируемую наружу от плоскости смежной области несущего ремня (11) при введении распорки (19) между нижней поверхностью проушины и верхней поверхностью смежных боковых областей несущего ремня.
18. Электродный узел по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере два последовательных несущих ремня (11) продольно соединены друг с другом с помощью соединительного модуля (60), образованного предварительно заданным продольным протяженным элементом несущего ремня (11).
19. Электродный узел по п.18, отличающийся тем, что несущий ремень (11) каждого модуля (10) снабжен на одной из своих оконечностей соединительном средством (14), а на другой своей оконечности - приемным соединительным средством (15), причем приемное соединительное средство (15) одного упомянутого модуля (10) является соединяемым с соединительным средством (14), предусмотренным на конце упомянутого соединительного модуля (60), другой конец которого снабжен приемным соединительным средством (15), которое является соединяемым с соединительным средством (14) другого упомянутого модуля (10).
20. Электродный узел по п.19, отличающийся тем, что упомянутое соединительное средство (14) образовано стержнем, который изогнут в форме крючка, который входит в зацепление с приемным соединительным средством (15), образованным прямым стержнем, причем упомянутые соединительное средство (14) и приемное соединительное средство (15) соответственно прикреплены к противоположным концам несущих ремней (11) и к противоположным концам соединительного модуля (60).
