Capacitive ECG system with direct access to standard leads and body surface potential mapping / Kapazitives EKG-System zur Messung von Standardableitungen und Body-Surface-Potential-Maps

Capacitive electrodes provide the same access to the human electrocardiogram (ECG) as galvanic electrodes, but without the need of direct electrical skin contact and even through layers of clothing. Thus, potential artifacts as a result of poor electrode contact to the skin are avoided and preparation time is significantly reduced. Our system integrates such capacitive electrodes in a 15 sensor array, which is combined with a Tablet PC. This integrated lightweight ECG system (cECG) is easy to place on the chest wall and allows for simultaneous recordings of 14 ECG channels, even if the patient is slightly dressed, e.g., with a t-shirt. In this paper, we present preliminary results on the performance of the cECG regarding the capability of recording body surface potential maps (BSPMs) and obtaining reconstructed standard ECG leads including Einthoven, Goldberger and, with some limitations, Wilson leads. All signals were measured having the subject lie in a supine position and wear a cotton shirt. Signal quality and diagnostic ECG information of the extracted leads are compared with standard ECG measurements. The results show a very close correlation between both types of ECG measurements. It is concluded that the cECG lends itself to rapid screening in clinically unstable patients. Kapazitive Elektroden ermöglichen die gleiche Art der Messung des Elektrokardiogramms (EKG), wie sie auch bei herkömmlich genutzten galvanischen Elektroden genutzt wird. Dabei wird jedoch kein direkter Hautkontakt benötigt; stattdessen kann sogar durch Kleidungsschichten gemessen werden. Somit entfallen Kontaktprobleme, wie sie beim konventionellen EKG auftreten können, und gleichzeitig wird die eigentliche Vorbereitungszeit auf ein Minimum reduziert. Im hier vorgestellten System wurden 15 derartige kapazitive Elektroden in einen Sensor-Array integriert und rückseitig mit einem Tablet-PC kombiniert. Durch Aufsetzen des Systems auf die Brust des Patienten können simultan 14 EKG-Kanäle gemessen werden, auch durch Kleidung hindurch und ohne Vorbereitungsaufwand. Dabei wird das EKG direkt auf dem Tablet-PC visuell dargestellt. In dieser Arbeit berichten wir über erste Ergebnisse der Messung von Body-Surface-Potential-Maps (BSPM) und der Extraktion von Standardableitungen nach Einthoven/Goldberger und (mit gewissen Einschränkungen) Wilson aus dem Sensor-Array. Sowohl die Signalqualität als auch die diagnostischen Informationen der gemessenen EKGs werden direkt mit herkömmlichen, galva