在x射線環(huán)境中使用的ecg電極的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種ECG電極，所述ECG電極能夠在成像掃描期間被放置在X射線的直接路徑內(nèi)，而不誘導(dǎo)X射線誘導(dǎo)的錯(cuò)誤電流。ECG電極具有支持元件，在一側(cè)的導(dǎo)電柱被電連接到在另一側(cè)的導(dǎo)電板。在ECG電極中或附近的耗散防靜電元件耗散在ECG電極中的絕緣部件的表面上形成的靜電。例如，耗散防靜電元件可以是用于制作絕緣材料的體材料的性質(zhì)、或被添加到絕緣材料表面的導(dǎo)電涂層或被放置在ECG電極附近的分離元件。
【專利說明】在X射線環(huán)境中使用的ECG電極
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請總體涉及成像領(lǐng)域，并且更具體而言，涉及一種在X射線環(huán)境中使用的ECG電極。本申請主題尤其用于與基于X射線的成像系統(tǒng)連接，諸如，例如，通用放射線攝影、X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)、熒光透視或?qū)崟r(shí)X射線成像、基于X射線的血管造影等等。
【背景技術(shù)】
[0002]基于X射線的成像系統(tǒng)廣泛用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、安全領(lǐng)域和其他領(lǐng)域。這些成像系統(tǒng)生成穿過對象(諸如，人類個(gè)體)的X射線，并且然后在其穿過對象之后，記錄衰減的X射線，以生成成像數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析和使用。這樣的用途包括，例如，醫(yī)學(xué)診斷和處置，出于安全目的尋找違法或危險(xiǎn)物品，諸如，槍和刀，等等。由此，盡管一個(gè)實(shí)施例是醫(yī)學(xué)成像，并且許多以下描述涉及醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，然而本發(fā)明也應(yīng)用于其他領(lǐng)域。其也應(yīng)用在其他非成像環(huán)境，在所述非成 像環(huán)境中，采用X射線與ECG電極進(jìn)行組合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在許多情況下，需要在基于X射線成像掃描期間監(jiān)測患者的心跳。監(jiān)測的心跳數(shù)據(jù)能夠以許多方式與由成像系統(tǒng)記錄的成像數(shù)據(jù)進(jìn)行組合。例如，當(dāng)心臟是由系統(tǒng)進(jìn)行成像的器官之一時(shí)，系統(tǒng)能夠使心跳數(shù)據(jù)和成像數(shù)據(jù)在時(shí)間上同步，由此保健專業(yè)人員將知道心動(dòng)周期的什么階段正被成像。歷史上，首先溯源性地應(yīng)用這樣的方法。即，同時(shí)記錄心跳數(shù)據(jù)和成像數(shù)據(jù)，并且然后，在隨后的時(shí)間，由成像系統(tǒng)處理兩個(gè)數(shù)據(jù)集，以將感興趣成像數(shù)據(jù)同步到保健專業(yè)人員。
[0004]最近，也已經(jīng)主動(dòng)性地應(yīng)用這樣的方法，包括，例如“靜態(tài)調(diào)強(qiáng)(stepand shoot)”實(shí)施方式。在這些主動(dòng)方法中，心跳數(shù)據(jù)被監(jiān)測并且用于觸發(fā)或“門控”心臟的成像掃描，由此僅僅對保健專業(yè)人員感興趣的心動(dòng)周期的部分生成成像數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測到心動(dòng)周期的適當(dāng)部分的開始時(shí)，接通X射線射束，并且成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集形成圖像所需的X射線衰減數(shù)據(jù)。例如，在許多情況下，僅僅需要心臟休息階段的成像數(shù)據(jù)。主動(dòng)成像技術(shù)能夠通過確保在較活躍的心臟階段期間關(guān)閉X射線源而使患者的X射線暴露最小化，所述較活躍的心臟階段未必是感興趣的。
[0005]心電圖描記(ECG或EKG)是通常用于在許多不同情況(包括醫(yī)學(xué)成像)下監(jiān)測患者的心跳的技術(shù)。采用該技術(shù)，電極被附接到患者皮膚的外表面，以便監(jiān)測心臟的電活動(dòng)。電極通過導(dǎo)線被連接到外部設(shè)備，所述外部設(shè)備記錄由電極檢測到的一段時(shí)間內(nèi)的心臟的電活動(dòng)。由ECG技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄是心電圖。圖1A圖示了正常ECG數(shù)據(jù)信號102的典型心電圖100記錄，其中，水平軸表示時(shí)間，并且垂直軸表示電活動(dòng)。被標(biāo)記為“C”的時(shí)間段反映一個(gè)心動(dòng)周期。在圖1A的正常條件下，如果水平時(shí)間軸被延伸到右邊，將在時(shí)間上重復(fù)相同的電活動(dòng)周期“C”。由此，使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，成像系統(tǒng)可以采用ECG數(shù)據(jù)(諸如正常信號102)，以在心動(dòng)周期C期間的適當(dāng)點(diǎn)處(諸如觸發(fā)點(diǎn)104)觸發(fā)成像掃描。
[0006]然而，如果用于生成成像數(shù)據(jù)的X射線被允許與ECG電極交互，則會出現(xiàn)困難。更具體而言，在ECG設(shè)備中，成像X射線常常生成錯(cuò)誤的信號電流。圖1B圖示了中斷ECG數(shù)據(jù)信號106的典型心電圖100記錄，包括X射線誘導(dǎo)的錯(cuò)誤信號電流108。該錯(cuò)誤信號電流108能夠中斷成像掃描器同步到心動(dòng)周期的適合階段的能力，并且能夠?qū)е鲁上駫呙柚兄?。這繼而導(dǎo)致需要重新掃描患者，導(dǎo)致對患者額外的X射線劑量。
[0007] 傳統(tǒng)地，為了避免該問題，成像系統(tǒng)制造商已經(jīng)指示用戶在心臟成像掃描期間將ECG電極放置在X射線路徑之外-例如患者的肩部或腹部。出于成像目的，這些位置足夠靠近心臟，以生成心臟電活動(dòng)的令人滿意的記錄，而在同時(shí)，距離心臟足夠遠(yuǎn)，以避免任何X射線誘導(dǎo)的錯(cuò)誤電流108。遺憾地是，在采用ECG的其他非成像的情況下，習(xí)慣上將ECG電極放置非?？拷谛呐K。盡管伴隨成像系統(tǒng)相反的指示，保健專業(yè)人員傾向于在基于X射線成像期間出于習(xí)慣遵循相同的過程。另外，在其他情況下，被成像患者可以已經(jīng)具有被放置在標(biāo)準(zhǔn)靠近心臟位置的電極，以便在成像掃描之前進(jìn)行一般心臟監(jiān)測，其將不便移動(dòng)或取代。由此，能夠生成X射線誘導(dǎo)的錯(cuò)誤電流108，引起不良的成像結(jié)果。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供ECG電極，所述ECG電極能夠在成像掃描期間被放置在X射線的直接路徑內(nèi)，而不誘導(dǎo)X射線誘導(dǎo)的錯(cuò)誤電流。ECG電極采用消除或減少在電極的絕緣材料表面形成的靜電的材料。在一個(gè)方面，絕緣材料可以是“耗散的”以具有微弱的導(dǎo)電性，由此其使靜電消散，但不干擾ECG電極的心跳監(jiān)測。例如，該耗散防靜電導(dǎo)電性能夠起因于用于構(gòu)建電極的絕緣材料的材料的體性質(zhì)，或起因于被添加到那些材料表面的導(dǎo)電涂層。
[0009]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在閱讀若干實(shí)施例的以下詳細(xì)描述之后，很多優(yōu)點(diǎn)和利益將變得顯而易見。本發(fā)明可以采取各種部件和部件布置，以及各種處理操作和處理操作布置。附圖僅僅是出于圖示許多實(shí)施例的目的，并且不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1A圖示了在正常條件下的典型ECG數(shù)據(jù)信號，包括在一個(gè)心動(dòng)周期C上的電活動(dòng)；
[0011]圖1B圖示了當(dāng)ECG電極被暴露到X射線時(shí)可以發(fā)生的中斷的ECG數(shù)據(jù)信號，所述ECG電極導(dǎo)致X射線誘導(dǎo)的錯(cuò)誤信號電流；
[0012]圖2A是范例性ECG電極的線側(cè)面示意圖；
[0013]圖2B是在部分拆卸狀態(tài)下圖1A中的ECG電極的患者側(cè)面示意圖；
[0014]圖3示出了被附接到患者的ECG電極，并且圖示了如何認(rèn)為可能形成X射線誘導(dǎo)的錯(cuò)誤信號電流；以及
[0015]圖4是用于使ECG電極具有耗散防靜電性質(zhì)的范例性方法的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本公開的主題用于與任何成像系統(tǒng)連接，在所述任何成像系統(tǒng)中，被成像對象(諸如人類患者)同時(shí)被暴露到X射線并且由ECG單元進(jìn)行電子監(jiān)測。使用許多不同尺寸、形狀、材料和構(gòu)造制造ECG電極。在圖2A和圖2B中圖示了典型ECG電極200，諸如預(yù)凝膠Ag/AgCl類型的電極。電極200包括絕緣支持元件202,所述絕緣支持元件202具有外側(cè)204和內(nèi)側(cè)206，導(dǎo)線被附接到所述外側(cè)204，所述內(nèi)側(cè)206粘附患者。支持元件202通常由絕緣泡沫材料(諸如聚乙烯泡沫)組成。
[0017]支持元件202的外側(cè)204具有導(dǎo)電柱或釘208。柱208通常由堅(jiān)固的金屬制成，但可以使用任何導(dǎo)電材料。ECG引線(lead wire)可以通過小夾鉗、夾片或其他連接機(jī)構(gòu)被可移動(dòng)地附接到導(dǎo)電柱208。標(biāo)簽210常常位于電極200的外側(cè)204，并且通常由絕緣塑料材料制成。
[0018]支持元件202的內(nèi)側(cè)206具有導(dǎo)電板212。在一般Ag/AgCl類型的電極中，導(dǎo)電板由銀(Ag)制作。然而，可以使用其他導(dǎo)電材料，諸如，碳。包含導(dǎo)電凝膠216 (諸如氯化銀(AgCl)凝膠)的海綿214可以覆蓋導(dǎo)電板212。電極200的內(nèi)側(cè)206涂覆有或包含粘合劑218，由此，當(dāng)其被放置為倚靠患者皮膚時(shí)，電極200粘附患者。當(dāng)電極200被放置在患者上時(shí)，凝膠216形成從患者皮膚到導(dǎo)電板212的導(dǎo)電路徑，其然后通向電極200的另一側(cè)204上的導(dǎo)電柱208。
[0019]應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，電極200包括導(dǎo)電材料和電絕緣材料。浸透導(dǎo)電凝膠216的海綿214、導(dǎo)電板212以及導(dǎo)電柱208全都是導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料被設(shè)計(jì)為攜帶指示患者的心跳的電信號。支持元件202和標(biāo)簽210是絕緣材料，所述絕緣材料被設(shè)計(jì)為提供結(jié)構(gòu)并且容易處理將導(dǎo)電材料保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，因此其可以?zhí)行該功能。
[0020]ECG電極的絕緣材料(諸如，范例性電極200的支持元件202和標(biāo)簽210)能夠?qū)⒋罅快o電保持在其表面上。在約10伏特到約1000伏特之間的靜電勢并不罕見。在采用ECG的大多數(shù)情況下，這不會引起問題。然而，在基于X射線成像系統(tǒng)的具體情況和或許其他情況下，認(rèn)為該靜電勢能夠干擾ECG電極的操作。
[0021]例如，在圖3中 示出這個(gè)。ECG電極300被粘附到患者350的皮膚。引線352具有夾鉗354，所述夾鉗354被附接到電極300的導(dǎo)電柱308。電極300的外側(cè)304具有塑料標(biāo)簽310，所述塑料標(biāo)簽310具有存在于其外表面的靜電能的正電勢(+)。該正電勢吸引圍繞塑料標(biāo)簽310的空氣中的負(fù)電荷離子(_)。認(rèn)為，在正常環(huán)境中，空氣作為絕緣體，使得空氣中的負(fù)電荷離子不具有進(jìn)入電極300的電子部件或患者皮膚的電路徑。然而，當(dāng)成像掃描器的X射線穿過接近電極300的空氣時(shí)，認(rèn)為在電極300的附近形成許多正空氣離子和負(fù)空氣離子。認(rèn)為正空氣離子和負(fù)空氣離子的這種大量混合物創(chuàng)建從標(biāo)簽310的靜態(tài)帶電絕緣材料表面到導(dǎo)電柱308以及到患者皮膚的放電路徑，從而生成諸如在圖1B中圖示的ECG設(shè)備中的錯(cuò)誤信號電流。當(dāng)然，在其他情況下，電極的外絕緣材料表面上的靜電能的電勢可以是負(fù)的，但認(rèn)為發(fā)生基本上相同的處理，以在ECG電極300中生成錯(cuò)誤信號電流。使用若干方法中的任何一個(gè)可以消除ECG電極的絕緣表面上的靜電能的積累。
[0022]在第一實(shí)施例中，通過由體材料組成絕緣材料可以提供耗散防靜電元件，然而所述體材料具有對電力的高電阻，但弱導(dǎo)電。即，體材料具有足夠低以在其能夠明顯積累之前經(jīng)由導(dǎo)電柱、導(dǎo)電板和/或?qū)щ娔z來耗散靜電的電阻。然而，同時(shí)，體材料電阻足夠高而不阻礙電極的正常工作。已知導(dǎo)電泡沫和塑料。認(rèn)為從約104Q-cm到約IO11Q-Cm的體電阻率(bulk resistivity)或體積電阻率適于大多數(shù)ECG電極絕緣材料。
[0023]在第二實(shí)施例中，耗散防靜電元件包括絕緣材料的表面具有導(dǎo)電材料的涂層，所述導(dǎo)電材料允許靜電荷流出到導(dǎo)電柱。盡管該涂層最常被應(yīng)用為干燥變成固體涂層的液體，該涂層在形式上可以是液體或固體。例如，適當(dāng)?shù)囊后w耗散防靜電涂層通常已知用于保護(hù)敏感的電子部件免受靜電放電(ESD)。適當(dāng)?shù)墓腆w耗散防靜電涂層包括弱導(dǎo)電紙、弱導(dǎo)電塑料、弱導(dǎo)電橡膠、具有至少一個(gè)弱導(dǎo)電層的層壓件以及具有低傾向于摩擦帶電的材料。認(rèn)為從約IO5 Ω /sq到約IO12 Ω /sq或從IO7 Ω /sq到約IO12 Ω /sq的表面電阻適于ECG電極上的大多數(shù)耗散防靜電涂層。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以每無單位測量面積(sq)上的歐姆(Ω)表示這些單位。
[0024] 在第三實(shí)施例中，耗散防靜電元件可以被并入夾鉗，所述夾鉗被附接到電極的導(dǎo)電柱，諸如，在圖3中被附接到電極300的夾鉗354。用于心臟成像的許多成像掃描器包括整體或?qū)Ｓ肊CG單元，永久性的“套帶”合并引線和夾鉗。每當(dāng)掃描患者連同記錄ECG數(shù)據(jù)，新的電極被粘附到患者并且然后被丟棄。ECG套帶的夾鉗可以包括耗散防靜電元件，當(dāng)所述耗散防靜電元件被連接于此時(shí)，其接觸ECG電極的所有絕緣材料，以耗散任何靜電積累。
[0025]在第四實(shí)施例中，壓縮電離空氣的平衡流被創(chuàng)建，并且被定向到絕緣材料表面，以從表面移除靜電。離子風(fēng)機(jī)(諸如噴槍)是商業(yè)上可獲得的。
[0026]制作的其他實(shí)施例包括組合前述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)。例如，電極的絕緣材料可以由體材料組成，所述體材料足夠?qū)щ娨院纳㈧o電，并且還額外具有被涂覆有導(dǎo)電材料的表面。
[0027]測量絕緣材料的電阻的另一方式是放電時(shí)間。在任何前述實(shí)施例中，耗散防靜電元件可以具有從約0.01秒到約30秒的放電時(shí)間。
[0028]在圖4中圖示了一種用于制作具有耗散防靜電性質(zhì)的ECG電極的范例性方法400。方法400包括提供402支持元件,所述支持元件包括絕緣材料并且具有外側(cè)(204)和與內(nèi)側(cè)相對的內(nèi)側(cè)(206)。所述方法還包括提供404在ECG電極外側(cè)的導(dǎo)電柱，并且提供406在支持元件內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電板，所述導(dǎo)電板被電連接到導(dǎo)電柱。所述方法也包括提供408耗散防靜電元件，以耗散在ECG電極中的絕緣部件的表面上形成的靜電。所述方法可以包括若干其他額外的步驟，諸如，提供以上描述的任何元件，并且可以以任何方便的順序執(zhí)行步驟。
[0029]已經(jīng)參考若干實(shí)施例描述了本發(fā)明。顯然地，在閱讀和理解以上具體描述的情況下對于其他人可能想到修改或替代變型。本文意圖將本發(fā)明解釋為包括所有這種修改和替代變型，只要它們落入所附權(quán)利要求及其等價(jià)方案的范圍之內(nèi)。本發(fā)明可以采取公開實(shí)施例的元件的各種組成、部件和布置、組合和子組合。
[0030]作為一個(gè)范例，盡管本描述關(guān)注于將基于X射線的成像與ECG監(jiān)測進(jìn)行組合，其也應(yīng)用于其他非成像環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1.一種ECG電極(200)，包括: 支持元件(202)，其包括絕緣材料并且具有外側(cè)(204)和與所述外側(cè)相對的內(nèi)側(cè)(206)； 導(dǎo)電柱(208)，其被放置在所述ECG電極的所述外側(cè)； 導(dǎo)電板(212)，其被放置在所述支持元件的所述內(nèi)側(cè)，并且被電連接到所述導(dǎo)電柱；以及 耗散防靜電元件，其耗散在所述ECG電極中的絕緣部件的表面上形成的靜電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ECG電極，其中，所述支持元件包括體材料，所述體材料包含所述耗散防靜電元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ECG電極，其中，所述支持元件包括導(dǎo)電泡沫或塑料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的ECG電極，其中，所述體材料具有從約104Q-cm到約IO11Q-Cm的體電阻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ECG電極，其中，所述耗散防靜電元件包括所述絕緣部件的所述表面上的導(dǎo)電材料涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ECG電極，其中，所述涂層具有從約IO5Ω /sq到約IO12 Ω /sq的表面電阻。
7.—種成像掃描器系統(tǒng),包括: ECG電極(200)，其包括支持元件(202)、導(dǎo)電柱(208)和導(dǎo)電板(212)，其中，所述支持元件包括絕緣材料，并且具有外側(cè)(204)和與所述外側(cè)相對的內(nèi)側(cè)(206)，并且所述導(dǎo)電柱被放置在所述電極的所述外側(cè)，并且所述導(dǎo)電板被放置在所述支持元件的所述內(nèi)側(cè)，并且被電連接到所述導(dǎo)電柱；以及 耗散防靜電元件，其耗散在所述ECG電極中的絕緣部件的表面上形成的靜電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像掃描器系統(tǒng)，其中，所述支持元件包括體材料，所述體材料包含所述耗散防靜電元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成像掃描器系統(tǒng)，其中，所述支持元件包括導(dǎo)電泡沫或塑料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的成像掃描器系統(tǒng)，其中，所述體材料具有從約104Q-cm到約IO11Q-Cm的體電阻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成像掃描器系統(tǒng)，其中，所述耗散防靜電元件包括所述絕緣部件的所述表面上的導(dǎo)電材料涂層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的成像掃描器系統(tǒng)，其中，所述涂層具有從約105Q/Sq到約1012Q/sq的表面電阻。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成像掃描器，還包括ECG引線(352)，所述ECG導(dǎo)線(352)包括夾鉗(354)，所述夾鉗(354)包括與所述ECG電極的所述絕緣材料接觸以耗散所述靜電的所述耗散防靜電元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成像掃描器，其中，所述耗散防靜電元件包括針對所述ECG電極的離子風(fēng)機(jī)。
15.一種制造ECG電極(200)的方法，所述方法包括: 提供支持元件(202),所述支持元件(202)包括絕緣材料并且具有外側(cè)(204)和與所述外側(cè)相對的內(nèi)側(cè)(206)；提供導(dǎo)電柱(208)，所述導(dǎo)電柱(208)在所述ECG電極的所述外側(cè)； 提供導(dǎo)電板(212)，所述導(dǎo)電板(212)在所述支持元件的所述內(nèi)側(cè)，并且被電連接到所述導(dǎo)電柱；以及 提供耗散防靜電元件以耗散在所述ECG電極中的絕緣部件的表面上形成的靜電。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述支持元件包括體材料，所述體材料包含所述耗散防靜電元件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述支持元件具有從約104Q-cm到約IO11Q-Cm的體電阻率。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，方法還包括將耗散防靜電導(dǎo)電材料涂層放置在所述絕緣部件的所述表面上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述涂層具有從約IO5Ω /sq到約IO12 Ω /sq的表面電阻。
20.一種ECG電極夾鉗(354)，包括耗散防靜電元件以接觸ECG電極的絕緣材料，從而耗散在所述ECG電極中的絕緣材料的表面上形成的靜電。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的ECG電極夾鉗，其中，所述耗散防靜電元件包括所述夾鉗的體材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的ECG電極夾鉗，其中，所述耗散防靜電元件包括被放置在所述夾鉗上的導(dǎo)電材料涂層。
【文檔編號】A61B5/0408GK103945758SQ201280057445
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月22日
【發(fā)明者】R·P·盧赫塔, A·J·佩魯塞克, B·K·理查茲, J·T·理查茲, D·D·索爾克 申請人:皇家飛利浦有限公司