система и способ позиционирования электродов на теле пациента

Формула изобретения

1. Система (100, 200) для позиционирования электродов на теле пациента (10), содержащая:

систему (110, 204) захвата изображения для создания фактического изображения (126) тела пациента;

запоминающее устройство для хранения эталонного изображения (128), при этом эталонное изображение содержит эталонное тело и эталонное положение (130) на эталонном теле;

систему (132, 202) обработки для сравнения фактического изображения и эталонного изображения и для определения положения электродов на теле пациента, на основании эталонного положения на эталонном теле; и

индикаторную систему (134, 210) для указания положения электродов на теле пациента.

2. Система по п.1, в которой система (110) захвата изображения содержит систему (112, 114) стереокамер для создания стереоскопического изображения тела пациента, и в которой эталонное изображение является стереоскопическим изображением.

3. Система по п.1, в которой система дополнительно содержит держатель (12) тела пациента для удержания тела пациента в заранее определенной позе пациента, соответствующей эталонной позе эталонного тела в эталонном изображении.

4. Система по п.1, в которой индикаторная система содержит систему (210) указателя излучения для проецирования изображения проекции индикатора на положение электрода на теле пациента.

5. Система по п.4, в которой индикаторная система дополнительно содержит зеркало (206), располагаемое так, что пациент может видеть изображение проекции индикатора на своем собственном теле пациента.

6. Система по п.1, в которой индикаторная система содержит устройство (134) отображения для отображения фактического изображения тела пациента и положения электродов на теле пациента.

7. Способ позиционирования электрода на теле пациента (10), содержащий этапы, на которых:

(a) создают с помощью системы (110, 204) захвата изображения фактическое изображение (126) тела пациента;

(b) обеспечивают эталонное изображение (128), при этом эталонное изображение содержит эталонное тело и эталонное положение (130) на эталонном теле;

(c) сравнивают фактическое изображение и эталонное изображение для определения положения электрода на теле пациента на основании эталонного положения на эталонном теле; и

(d) указывают положение электрода на теле пациента.

8. Способ по п.7, в котором этап (а) содержит захват стереоскопического изображения тела пациента, при этом эталонное изображение является стереоскопическим изображением.

9. Способ по п.7, в котором этап (b) содержит захват изображения тела пациента в качестве эталонного изображения.

10. Способ по п.9, в котором электрод располагается на теле пациента до этапа захвата изображения, для обеспечения эталонного положения.

11. Способ по п.7, в котором этап (b) содержит создание виртуального изображения в качестве эталонного изображения, в частности создание виртуального изображения с помощью компьютера, и в котором этап (с) содержит совмещение созданного виртуального эталонного тела в эталонном изображении и тела пациента в фактическом изображении.

12. Способ по п.7, в котором этап (d) содержит проецирование пятна видимого излучения на тело пациента в эталонное положение.

13. Способ по п.7, в котором этап (d) содержит визуализацию фактического изображения и эталонного положения на устройстве отображения.

Описание изобретения к патенту

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к системе и способу позиционирования электрода на теле пациента человеком, не прошедшим медицинское обучение.

Уровень техники изобретения

Точное позиционирование или расположение электродов на теле пациента является обязательным условием для большого числа медицинских исследований. Наиболее известным примером является электрокардиографическое (ЭКГ) исследование (электрокардиограмма) и измерение биоимпеданса.

Если такое исследование должно быть выполнено в домашней обстановке, то там может не оказаться человека, прошедшего медицинское обучение, и тогда пациент или другой человек, не прошедший медицинское обучение, должен взять на себя задачи, которые могут потребовать некоторых медицинских и технических знаний, например в отношении расположения электродов.

При исследованиях сердечной недостаточности и/или при лечении хронической сердечной недостаточности может понадобиться ежедневно выполнять измерение биоимпеданса, при котором требуется в домашних условиях позиционировать на пациенте множество электродов. Чтобы получить значимые результаты таких периодически повторяющихся измерений, обязательно, чтобы каждый электрод располагался, по существу, в одном и том же месте при каждом измерении.

Например, способ с измерением биоимпедансов является безопасным, неинвазивным и воспроизводимым при условии, что место расположения электрода не изменяется. Для использования трансторакального измерения электрического импеданса для обнаружения отека легких было показано, что влияния изменений мест позиционирования электродов ограничивают ценность последовательных повторяющихся измерений биоимпеданса. Сообщалось об отличиях приблизительно 5 Ом при перемещении электродов на 6 см.

Задача изобретения

Желательно иметь систему и способ для позиционирования электродов на теле пациента, так чтобы человек, не прошедший медицинское обучение, мог позиционировать электроды с достаточной точностью.

Сущность изобретения

Задача решается в системе, соответствующей п.1 формулы изобретения, и способе, соответствующем п.7 формулы изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением эталонное изображение эталонного тела содержит эталонное положение для расположения электрода. Захватывают фактическое изображение тела пациента. Эталонное изображение и фактическое изображение сравниваются, так чтобы тело пациента и эталонное тело совпали в отношении их положения, размера и прочего. Затем эталонное положение на эталонном изображении может быть виртуально спроецировано на тело пациента в фактическом изображении, тем самым определяя положение электрода на теле пациента. Определенное положение электрода затем указывается, так чтобы человек, не прошедший медицинское обучение, и/или сам пациент мог позиционировать электрод в определенное для электрода положение.

Система может использовать обычное фотографическое устройство при условии, что пациент находится перед фотографическим устройством всегда, по существу, в одной и той же позе. В варианте осуществления система захвата изображения может содержать систему стереокамер для создания стереоскопического изображения тела пациента. Эталонное изображение является стереоскопическим изображением. На основе информации, извлекаемой из изображения, захваченного стереокамерой, возможно определить пространственные расстояния на поверхности тела пациента. Это позволяет системе обработки изображения допускать различное положение или позу пациента, сравниваемые с положением или позой эталонного тела на эталонном изображении.

В варианте осуществления система дополнительно содержит держатель тела пациента для удержания тела пациента в заранее определенной позе, соответствующей эталонной позе эталонного тела на эталонном изображении. Держатель пациента, в частности, пригоден для использования с обычным фотографическим устройством, как описано выше, но может также преимущественно использоваться в комбинации с системой стереокамер. Чем меньше разность между позой и положением эталонного тела и позой и положением тела пациента, тем более точно может быть указано положение электрода. По этой причине система может содержать индикатор для указания, что поза и положение тела пациента достаточны для определения и указания положения электрода.

В варианте осуществления индикаторная система содержит систему указателя излучения для проецирования изображения проекции индикатора, используя видимое излучение, на положение электрода на теле пациента. Например, система указателя излучения является системой лазерного указателя, системой со световым пятном отметки или системой проектора данных. Изображение проекции индикатора может быть пятном или может иметь любую другую заранее определенную форму, указывающую, возможно, не только положение, но также и требуемую ориентацию электрода. Система может дополнительно содержать зеркало, располагаемое таким образом, что пациент может видеть проекционное изображение на собственном теле, не нарушая позы.

В варианте осуществления индикаторная система содержит устройство отображения для отображения фактического изображения тела пациента и положения электрода на теле пациента. Пациент или любой другой человек может определить положение электрода по устройству отображения. Если фактическое изображение регулярно обновляется, электрод, который должен позиционироваться на теле пациента, станет видимым на отображаемом изображении и электрод может располагаться так, чтобы на отображаемом изображении электрод совпадал с указанным положением электрода. Например, в то время, как электрод, который должен быть позиционирован на теле пациента, движется в направлении указанного положения, пользователю может предоставляться дополнительная поддерживающая обратная связь, например обратная связь может предоставляться пациенту в виде тона акустического сигнала, высота которого может повышаться по мере того, как электрод приближается к его конечному положению. Если конечное положение достигнуто, отображаемое изображение может показывать электрод, который должен быть установлен, мигающим или имеющим более яркий цвет, например зеленый, или как-либо еще.

Эталонное изображение может быть получено путем захвата изображения тела пациента в качестве эталонного изображения. В варианте осуществления электрод позиционируется на теле пациента перед захватом изображения тела пациента в качестве эталонного изображения, так что положение электрода на теле пациента может быть принято в качестве эталонного положения.

Эталонное изображение может быть создано, например, компьютером. Созданное изображение содержит созданное виртуальное тело, соответствующее телу пациента. Чтобы определить положение электрода, созданное виртуальное эталонное тело и тело пациента совмещаются. Совмещение может быть выполнено, например, на основе контуров тела.

Хотя в настоящей заявке эталон делается относительно тела пациента, в частности тела пациента-человека, подразумевается, что может использоваться только часть тела, например только туловище или только рука тела. Дополнительно, тело пациента может также быть телом животного. Кроме того, тело пациента должно пониматься как любое физическое тело, не обязательно живое тело.

Краткое описание чертежей

Здесь далее настоящее изобретение объясняется со ссылкой на неограничивающие варианты осуществления, как показано в прилагаемых чертежах, на которых

фиг.1 - график биоимпеданса пациента с сердечной недостаточностью, измеренного за некоторый период времени;

фиг.2 - схематичное изображение первого варианта осуществления системы в соответствии с настоящим изобретением; и

фиг.3 - схематичное изображение второго варианта осуществления системы в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание примеров

На чертежах схожие ссылочные номера соответствуют схожим компонентам.

На фиг.1 показан график, показывающий по горизонтальной оси некоторое количество дней до госпитализации и по вертикальной оси - импеданс, в частности биоимпеданс грудной клетки пациента с сердечной недостаточностью. Фиг.1 взята из публикации Cheuk-Man Yu; Li Wang; Elaine Chau et. al., "Intrathoracic Impedance Monitoring in Patients With Heart Failure Correlation With Fluid Status and Feasibility of Early Warning Preceding Hospitalization", Circulation, 9 августа 2005 г., стр.841-848. Импеданс грудной клетки измерялся, по меньшей мере, один раз в день. В день 0 состояние пациента стало таким, что пациент был госпитализирован. Из графика, как представляется, импеданс грудной клетки пациента начал снижаться уже приблизительно за 14 дней до госпитализации. При обнаружении изменения импеданса грудной клетки пациент мог бы лечиться 10-14 дней до госпитализации, таким образом, возможно, предотвращая госпитализацию.

Альтернативно внутригрудному измерению, биоимпеданс грудной клетки пациента может быть определен используя электроды на туловище пациента. Однако, чтобы получить значимую последовательность измерений импеданса, электроды должны позиционироваться, по существу, в одно и то же положение при каждом измерении. Чтобы позволить пациенту позиционировать электроды самому или позиционировать электроды с помощью человека, не прошедшего медицинское обучение, например члена семьи, обеспечиваются система и способ, соответствующие настоящему изобретению.

На фиг.2 схематично показан вариант осуществления системы 100, соответствующей настоящему изобретению. Пациент 10 располагается перед системой 110 стереокамер (устройство захвата изображения), содержащей первую камеру 112 и вторую камеру 114. Выходной сигнал системы 110 стереокамер подается на систему 120 обработки. Система 120 обработки содержит устройство 122 получения видеосигнала. Видеосигнал 122а изображения выводится устройством 122 получения видеосигнала и подается в устройство 124 предварительной обработки изображения, обрабатывающее видеоизображение в видеосигнале 122а изображения. Устройство 124 предварительной обработки изображения обрабатывает видеоизображение, чтобы распознать туловище пациента 10 на видеоизображении, например, посредством распознавания контура туловища пациента 10. Устройство 124 предварительной обработки изображения обеспечивает фактическое изображение 126 части тела пациента, в данном случае туловища.

Система 120 обработки дополнительно содержит запоминающее устройство, в котором хранится эталонное изображение 128 соответствующей части тела, в данном случае туловища. На эталонном изображении 128 обеспечивается, по меньшей мере, эталонное положение 130 одного электрода. Эталонное положение 130 указывает положение и, возможно, ориентацию электрода, который должен быть позиционирован на соответствующей части тела пациента 10.

Эталонное изображение 128 может быть изображением соответствующей части тела пациента 10, захваченным ранее. В варианте осуществления эталонное изображение может быть создано, в частности, как созданное компьютером изображение, соответствующее определенной части тела пациента 10, или как созданное изображение общецелевого назначения, которое согласуется с частью тела пациента 10.

Как фактическое изображение 126, так и эталонное изображение 128 подаются в устройство 132 обработки изображений для сравнения. Сравнивая и совмещая эталонное изображение 128 и фактическое изображение 126, эталонное положение 130 на эталонном изображении 128 может быть приведено в соответствие друг другу на части тела пациента на фактическом изображении 126. Например, устройство 132 обработки изображения может наложить индикацию правильного(-ых) положения(-ий) электрода на изображение, показываемое пациенту, соответствующее эталонному положению 130 на эталонном изображении 128.

В показанном варианте осуществления изображение, содержащее фактическое изображение 126 и эталонное положение 130, показывается на устройстве 134 отображения. Пациент 10 видит отображаемое изображение фактической части тела пациента 10 на устройстве 134 отображения. Основываясь на отображаемом изображении, пациент 10 может позиционировать электрод в соответствующем положении для электрода на своем теле. Например, фактическое изображение регулярно обновляется - это может быть последовательность видеоизображений, обновляемых, по существу, постоянно - рука пациента 10, держащая электрод, может вводить фактическое изображение и двигаться в направлении указанного эталонного положения 130 электрода. Когда электрод достигает указанного положения, пациент 10 может поместить электрод на своем теле. В варианте осуществления система 100 может проверять положение электрода.

Как упомянуто выше, показанный вариант осуществления содержит систему 110 стереокамер, позволяющую пациенту 10 занимать положение и позу, которые могут отличаться в рамках заранее определенных пределов от положения и позы эталонного тела на эталонном изображении 128. Система 110 стереокамер позволяет определять пространственные расстояния на фактическом изображении 126, тем самым позволяя выполнять коррекцию изображения, выполняемую, например, устройством 124 предварительной обработки изображения. Чтобы указать пациенту 10, что он позиционирован правильно для работы системы 100, система 100 может содержать средство 136 указателя положения, такое как лампочка или звуковой генератор, подключенные к устройству 124 предварительной обработки изображения. Как только устройство 124 предварительной обработки изображения определяет, что положение и поза пациента 10 находятся в рамках заранее определенных пределов, устройство 124 предварительной обработки изображения подает сигнал на средство 136 индикатора положения, чтобы сообщить пациенту 10, что он или она позиционированы правильно. В варианте осуществления информация о правильности позы может быть также введена в отображаемое изображение.

Отмечено, что с точки зрения изображения может быть выгодна (предварительная) обработка, при которой пациент 10 стоит на фоне монохроматической поверхности, такой как монохроматическое полотно, позволяя системе 120 обработки изображения распознавать тело пациента 10, выбирая часть изображения, имеющую цвет, отличный от цвета монохроматического фона.

На фиг.3 показан второй вариант осуществления системы 200 согласно настоящему изобретению. Система 200 содержит зеркало 206 и систему 202 обработки, содержащую фотографическое устройство 204 (устройство захвата изображения). Пациент 10 должен быть помещен на держатель 12 для пациента, такой как кровать или кушетка, предпочтительно имеющий один цвет (монохроматический), как объяснялось выше. Поскольку пациент 10 может каждый раз позиционироваться, по существу, в одну и ту же позу посредством укладки на держатель 12 для пациента, фотографическое устройство 204 может быть обычным фотографическим устройством вместо системы стереокамер.

При работе пациент 10 помещается перед фотографическим устройством 204 и фактическое изображение пациента 10 захватывается. Система 202 обработки сравнивает фактическое изображение с эталонным изображением и определяет положение электрода, как объясняется выше. Используя определенное положение электрода, устройство указателя выводит луч 208 излучения, например лазерный луч, таким образом проецируя изображение индикатора, например световое пятно, на положение электрода. Направление луча 208 излучения может управляться используя устройство с двигателем, присоединенное к устройству указателя. Система 202 обработки может таким образом управлять положением изображения индикатора, управляя двигателем. У пациента 10 имеется возможность видеть изображение индикатора на своем теле в зеркале 206 и, таким образом, он может позиционировать электрод правильно.

Хотя здесь раскрываются подробные варианты осуществления настоящего изобретения, подразумевается, что раскрытые варианты осуществления являются просто примерами изобретения, которое может быть осуществлено в различных формах. Поэтому конкретные конструктивные и функциональные подробности, раскрытые здесь, должны истолковываться не как ограничение, а просто как основа для формулы изобретения и как представительная основа для обучения специалистов в данной области техники, чтобы по-разному использовать настоящее изобретение в фактически любой должным образом конкретизированной конструкции. Дополнительно, простой факт, что некоторые меры повторяются во взаимно различающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что комбинация этих мер не может использоваться для получения преимущества.

Дополнительно, термины и фразы, использованные здесь, не предназначены для ограничения; скорее, они служат для обеспечения более понятного описания изобретения. Термины, используемые здесь в единственном числе, определяют как единственное, так и множественное число. Термин "другой", как он используется здесь, определяется, по меньшей мере, как второй или более. Термины "содержащий" и/или "имеющий", как они используются здесь, определяются как "включающий в себя" (то есть свободный язык). Термин "подключенный", как он используется здесь, определяется как "присоединенный", хотя и не обязательно напрямую и не обязательно посредством проводов.