CN101828915A - 心电电极安放定位方法及定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种心电电极安放定位方法及定位装置，定位方法包括如下步骤：第一步，确定胸骨上缘和胸骨下缘，分别在这两个位置上放置、粘帖或者标记标识物，称为胸骨上缘标识物和胸骨下缘标识物，作为第一和第二参考基准点；第二步，确定第三参考基准点；第三步，根据第一、第二和第三参考基准点确定胸前测量电极的安放位置。定位装置包括用距离测量方法的定位装置、用参考位置投影方法定位的定位装置、应用光斑投射方法的定位装置、基于视频影像匹配方法的定位装置。

Description

心电电极安放定位方法及定位装置

技术领域

本发明属于公共卫生领域，涉及一种心电图电极安放方法及实现这种方法的定位装置。

背景技术

心电图历经一个多世纪的临床应用，至今仍是心脏病最基本、最重要的诊断工具。经典的12导联心电图通过体表9个位置的检测电极记录心脏的电活动，心电图机记录和描迹这些心脏电活动信号，临床上根据所描迹的心电图检查并诊断心血管疾病。由于操作简便、价格适中，心电图机已经成为各级医疗卫生服务机构中最普及的医用电子仪器之一，随着人们对于心血管健康的日趋关注，心电图机家用化已是今后的发展趋势。

然而心电图诊断的准确性，除了依赖于心电图解读者的水平和经验，还在很大程度上依赖于心电信号的质量，一般情况下，心电信号的质量包括两个方面的含义，一是信号的信噪比，大规模集成电路和数字处理器的应用已经能够很好地解决这个问题；另一个是关于心电电极位置的准确性和一致性，心电图的解读是以心电电极相对于心脏的位置已经确定并且固定不变为前提的。临床上，心电图机的操作者通过触摸患者的肋骨间隙来确定电极的安放位置，由于患者的性别、体格大小和胖瘦程度的因素，肋骨间隙并不总是易于触摸和辨别的；再加上心电图机操作者经验的不同，这种确定电极位置的方法并不能保证电极安放位置的准确性和一致性。

一项在77名患者身上所作的实验统计结果表明，即使是临床专家们，他们所认定的“正确位置”相互之间也存在较大差异：胸前导联纵向偏差范围是0-105mm，均值为13.5mm；横向偏差范围是0-120mm，均值为16.5mm；特别是侧位电极V6和女性身上的电极位置偏差会更大一些。这项实验表明：在比较由不同医师采集的心电图时，必须十分小心。

然而，与历史心电图进行比较是获得心脏状况演变信息的主要方法；由于我们对于胸前电极位置偏差如何影响心电图波形尚不清楚，基于历史心电图比较的心电图诊断结果的可靠性也尚未可知。

利用龙胆紫药水标记心电电极位置是动态心电图检查的常用手段，因为在必要时患者须自己安放电极，但这种方法对于周期跨度大的心电图检查并不适用，有一些发明采用安装在敷带或背心上的电极来检测心电图，通过敷带或背心的可伸缩性来适应患者不同的体格，但这些方法都被证明是不实用的。

发明内容

本发明的目的是提供一种定位准确、检测误差小的心电电极定位方法以及实现这种方法的定位装置。

本发明所提出的心电电极定位方法是：

第一步，在人体胸部表面确定胸骨上缘和胸骨下缘位置，分别在这两个位置上放置、粘帖或者标记标识物，称为胸骨上缘标识物和胸骨下缘标识物，作为第一和第二参考基准点；

第二步，在人体胸部表面确定第三或更多参考基准点；

第三步，根据第一、第二和第三或更多的参考基准点确定胸前测量电极的安放位置。

所述的胸骨上缘标识物，是放置在体表上用以标记胸骨柄与左右锁骨的连接处的中间位置和颈静脉切迹的记号或粘贴物；所述的胸骨下缘标识物，是放置在体表上用以标记胸骨体下沿与剑突的连接处的记号或粘贴物。

第三参考基准点设置在患者身体左侧腋下中间线上与胸骨下缘标识物处于同一横向水平线的位置点，在该点放置、粘贴或标记第三个标以物；称为左侧腋中标志物。

在第一和第二参考基准点上设置连线，称之为纵向连线，连线长度为L；在第二参考基准点和第三参考基准点上设置连线，称之为横向连线，连线长度为W，V2电极的位置在左胸表面上与横向连线的距离是L/4、与纵向连线的距离是W/7的地方；V1电极处于右胸表面、与V2电极关于纵向连线相对称的位置，即位于右胸表面、与纵向连线的距离是W/7、与横向连线在右胸的延长线的距离是L/4的地方；V4电极在横向连线上、与胸骨下缘标识物的距离为3W/7的位置；V5电极在横向连线上、与胸骨下缘标识物的距离是5W/7的位置；V3电极处于V2电极和V4电极的中间位置，即在左胸表面、与横向连线的距离是L/8、与纵向连线的距离是2W/7的位置；V6电极位于左侧腋中标识物的稍高位置，与横向连线的距离是L/8。

一种用于心电电极安放定位的定位装置，包括应用距离测量方法定位的本体，本体是一块由纵向敷带和横向敷带连接在一起的倒T字型的敷带；所述纵向敷带与横向敷带连接处有一个用于安放胸骨下缘标识物的定位孔；纵向敷带的上部有一个用于确定和安放胸骨上缘标识物的导槽，临近导槽的敷带上附有用于定位胸骨上缘标识物纵向位置的定位色带，纵向敷带上靠近横向敷带的地方有一块用于定位V1电极和V2电极的定位色带，横向敷带上附有用于定位左侧腋中标以物和胸前测量电极V1-V6横向位置的定位色带，横向敷带的两端有可以相互连接的束带，束带上固定有可以相互连接的铰链物或按扣，在纵向敷带背面的中部和下部分别附有一块可与体表皮肤相粘连的涂胶块。

一种用于心电电极安放定位的定位装置，包括应用参考位置投影方法定位的本体，本体包括悬梁结构，悬梁结构上固定了投影仪，投影仪中有微处理器系统，微处理器系统存储有标记了胸前测量电极V1-V6、胸骨上缘标识物、胸骨下缘标识物和左侧腋中标识物的参考图片；投影仪将该图片投影到患者的胸部，形成投影区，投影仪可以分别沿纵横两个方向对投影区的位置和缩放比例进行独立调节。

一种用于心电电极安放定位的定位装置，包括应用光斑投射方法的本体，本体包括光斑投射装置，光斑投射装置包括光源电源、光源面板，横向缩放透镜、纵向缩放透镜以及调节装置，光源面板上安装有多个激光二极管，激光二极管之间的相对位置与胸骨上缘标识物、胸骨下缘标识物、左侧腋中标识物以及胸前测量电极的参考位置一致。

一种用于心电电极安放定位的定位装置，包括基于视频影像匹配方法的本体，本体包括摄像装置和与之连接的计算机系统；计算机系统可以是心电图机，也可以是定制的嵌入式系统或普通电脑，计算机系统中运行着一个视频影像分析程序，计算机系统中存储有标记了胸前测量电极V1-V6、胸骨上缘标识物、胸骨下缘标识物和左侧腋中标识物的参考图片文件。

本发明的有益之处是：

基于胸骨上缘，即胸骨柄与左右锁骨连接处的中央颈静脉切迹处，和胸骨下缘，即胸骨体下沿与剑突的连接处的心电电极定位方法，相对于肋骨间隙，胸骨的上下缘要容易触摸的多；即便是肥胖和女性患者，大多也可以容易地触摸到。以这两个位置和身体的侧缘作为参考基准点。

与传统的心电电极定位方法相似，本发明假设心脏与包围心脏的胸骨以及第一到第六肋骨的相对位置是一致的而且是不变的，一旦确定胸骨上缘、胸骨下缘和身体的侧缘，第一到第六肋骨的位置也相应确定。

(1)胸骨上缘和胸骨下缘更容易通过触摸辨别出来，特别是针对体格胖和女性患者；

(2)对于不同体格大小的患者，距离测量方法保证胸前电极与心脏的相对方位是一致的；

(3)基于胸骨上缘、胸骨下缘和左侧腋中标识物的心电电极定位装置，可以帮助医师更快更准确地安放心电电极；有利于没有医学知识的家庭用户使用心电图机。

附图说明

图1A是心电图胸前测量电极与人体骨骼系统的相对位置示意图；

图1B是基于距离测量方法的胸前测量电极定位方法示意图；

图1C是人体横向剖面与胸前测量电极位置示意图；

图1D是人体侧向剖面与胸前测量电极位置示意图；

图2是一种应用距离测量方法的心电电极定位装置示意图；

图3是一种应用参考图片投影方法的心电电极定位装置示意图；

图4是一种应用光斑投射方法的心电电极定位装置示意图；

图5是一种光斑投射装置内部结构示意图；

图6是一种应用视频影像匹配方法的心电电极定位装置。

具体实施方式

下面结合附图和多个实施例对本发明加以详细说明。

参见图1A。人体的胸骨由胸骨柄1、胸骨体2和剑突3三块骨头构成，胸骨柄1与左右两块锁骨4相接，胸骨柄的上沿的切迹称为颈静脉切迹5。

人体的第一肋骨6到第七肋骨7与胸骨相连，往下的第八肋骨到第十肋骨8相互连接，并与第七肋骨7相接。

传统的十二导联心电图的电极安放方法是：V1电极9位于第四肋间隙胸骨右侧；V2电极10位于第四肋间隙胸骨左侧；V4电极12位于第五肋间隙锁骨中线位置；V3电极11位于V2电极10和V4电极12的中间点；V6电极14位于第五肋间隙与左侧腋中线上；V5电极13在左侧前腋线、并于V4电极12处于同一水平线上。

参见图1B并对照图1A。本发明以胸骨柄1的上沿颈静脉切迹5和胸骨体2的下沿与剑突3的结合处为参考点，安放十二导联心电图的胸前电极V1-V6。首先在体表上位于颈静脉切迹5和胸骨柄1上沿中央的位置安放胸骨上缘标识物15；在胸骨体2与剑突3的结合处的下沿安放胸骨下缘标识物16；然后在左侧腋下中间线上与胸骨下缘标识物16处于同一水平的位置安放左侧腋中标识物17，纵向连线18沿体表连接胸骨上缘标识物15和胸骨下缘标识物16；横向连线19沿着体表连接胸骨下缘标识物16和左侧腋中标识物19，纵向连线18的长度是L；横向连线19的长度是W。

胸前电极V1-V6的定位方法是：

V2电极的位置在左胸表面上与横向连线19的距离是L/4、与纵向连线18的距离是W/7的地方；

V1电极处于右胸表面、与V2电极关于纵向连线18相对称的位置，即位于右胸表面、与纵向连线18的距离是W/7、与横向连线19在右胸的延长线的距离是L/4的地方；

V4电极在横向连线19上、与胸骨下缘标识物16的距离为3W/7的位置；

V5电极在横向连线19上、与胸骨下缘标识物16的距离是5W/7的位置；

V3电极处于V2电极和V4电极的中间位置，即在左胸表面、与横向连线19的距离是L/8、与纵向连线18的距离是2W/7的位置；

V6电极位于左侧腋中标识物17的稍高位置、与横向连线19的距离是L/8。

参见图1C的人体横向剖面示意图。组成人体表面轮廓的是前胸表面20和背部表面21。安放在前胸表面20的各个电极之间的横向距离是：V1电极9与V2电极10之间的横向距离是2W/7；V2电极10与V3电极11之间的横向距离是W/7；V3电极11与V4电极12之间的横向距离是W/7；V4电极12与V5电极13之间的横向距离是2W/7；V5电极13与V6电极14之间的横向距离是2W/7；

参见图1D的人体侧向剖面示意图。组成人体表面轮廓的是前胸表面20和背部表面21。胸骨由胸骨柄1、胸骨体2和剑突3组成。紧贴胸骨的前胸表面安放有胸骨上缘标识物15和胸骨下缘标识物16。胸骨上缘标识物15的位置与颈静脉切迹5相对应的；胸骨下缘标识物16的位置与胸骨体2剑突3的接合处相对应，连接胸骨上缘标识物15和胸骨下缘标识物16的是纵向连线18，安放在前胸表面20的电极间的纵向距离是：V1和V2电极与V4和V5电极间的纵向距离是L/4；V3和V6电极与V4和V5电极间的纵向距离是L/8。

下面是基于胸骨上缘标识物15、胸骨下缘标识物16和左侧腋中标识物17的心电电极定位装置的四个实施例。

实施例1：

参见图2。一种应用距离测量方法的心电电极定位装置，其特征是一块由纵向敷带22和横向敷带23连接在一起的倒T字型的敷带。纵向敷带22与横向敷带23连接处有一个用于安放胸骨下缘标识物16的定位孔24，纵向敷带22的上部有一个用于确定和安放胸骨上缘标识物15的导槽25，临近导槽25的敷带上附有用于定位胸骨上缘标识物15的定位色带27，定位孔24的上方有一块用于定位V1电极9和V2电极10的定位色带28，横向敷带23两端有便于安放腋中标识物17的锲型缺口26，横向敷带23上附有用于定位腋中标识物17和胸前测量电极V1-V6横向位置的定位色带29，30，31，32和33。横向敷带23的右侧定位色带与左侧定位色带关于纵向敷带22轴向对称；右侧定位色带可用于定位心电图右胸增加导联，如V3R、V4R和V5R。横向敷带23的两端有可以相互连接的束带34。束带34上固定有可以相互连接的铰链物或按扣35和36。另外，为了操作方便，在纵向敷带22背面的中部和下部分别附有一块可与体表皮肤相粘连的涂胶块37和38。

基于实施例1的心电电极定位步骤是：

第一步，医师通过手指触摸确定胸骨下缘位置，将图2中倒T字型敷带的定位孔24与胸骨下缘位置对应起来，通过定位孔24安放或粘贴胸骨下缘标识物16，医师可以利用涂胶块37和38将敷带粘贴在体表皮肤上；

第二步，将束带34绕到患者背部，通过铰链物35和36相连，将整个敷带固定于体表；

第三步，医师确定患者左侧腋下中间线所穿过的定位色带29中的色块，图2中左侧腋下中间线穿过的色块是点块。医师将左侧腋中标识物17靠着横向敷带23的上沿和定位色带29中的点块色块安放或粘贴在患者体表，定位色带29中的点块色块的垂直中心线与左侧腋中标识物17的中心重合；

第四步，医师利用手指通过导槽25确定胸骨上缘位置，并穿过导槽25将胸骨上缘标识物15安放或粘贴在患者体表，通过目测确定定位色带27中与胸骨上缘标识物15的中心相平行的色块的颜色，图2所示的对应色块是点块；

第五步，利用纵向敷带22和横向敷带23上的各个定位色带来定位和安放胸前测量电极：在横向敷带23上沿、定位色带30中的点块色块的位置安放或粘贴V5电极13；在横向敷带23上沿、定位色带31中的点块色块的位置安放或粘贴V4电极12；在定位色带32中的点块色块和定位色带28中的点块色块所对应的位置安放或粘贴V2电极10；在与V2电极10关于纵向敷带22相对称的位置安放或粘贴V1电极9；在V2电极10和V4电极12的中间位置安放或粘贴V3电极11；在左侧腋中标识物17的上方、与V3电极11关于横向敷带23平行的位置安放或粘贴V6电极14。

实施例2：

参见图3。一种应用参考图片投影方法的心电电极定位装置，包含一个悬梁结构41，悬梁结构41上固定了一个投影仪42，患者40躺在平台39上，悬梁结构41固定在平台39上，投影仪42位于患者40胸部的上方30mm-100mm的地方，投影仪42可以是一般掌上投影仪，也可以是通过定制的专用仪器。

投影仪42中的微处理器系统，可以将预存的图片投影到患者40的胸部，形成投影区43，投影仪42中存储有一张标记了胸前测量电极V1-V6、胸骨上缘、胸骨下缘和左侧腋中标识物的参考图片。

投影仪42具有高度、投影区移位和伸缩的调节功能；可以分别沿纵横两个方向对投影区的位置和缩放比例进行独立调节。

基于实施例2的心电电极定位步骤是：

第一步，患者40仰卧在平台39上，医师通过手指触摸和目测辨别出胸骨上缘、胸骨下缘和左侧腋下中间线的位置，并分别在这些位置上安放或粘贴标识物；

第二步，医师打开投影仪，对投影仪的高度、投影区纵横两个方向的位置以及缩放比例进行调节，使得参考图片影像中的胸骨上缘、胸骨下缘和左侧腋中标识物与安放在患者40体表上的真实标识物重合；

第三步，医师将胸前测量电极V1-V6安放或粘贴到参考图片投影影像中相应电极的位置上。

实施例3：

参见图4。与实施例2的参考图片定位装置相类似，应用光斑投射方法的心电电极定位装置由悬梁结构41和安装于其上的光斑投射装置44组成。悬梁结构可以上下移动进行高度调节，光斑投射装置44可以沿着悬梁结构41进行横向和纵向的移动。光斑投射装置44将胸骨上缘、胸骨下缘、左侧腋中标识物和胸前测量电极V1-V6的参考位置通过光线直接投射在患者40胸部表面所形成的光斑予以标记。

参见图5。光斑投射装置44主要包括光源电源45、光源面板46，横向缩放透镜47，纵向缩放透镜48以及调节装置49、50，光源面板46上安装有九个激光二极管51，这九个激光二极管51之间的相对位置与标识物和电极的参考位置一致。光源电源45通过电缆52给激光二极管51提供电源，激光二极管51所发射的光线53经过横向透镜47和纵向透镜48照射到患者40的体表，形成与定位标识物和胸前测量电极相对应的光斑，调节装置49和50通过调整透镜47和48使得照射光斑可以沿横向和纵向移动。

基于实施例3的心电电极定位步骤是：

第一步，患者40仰卧在平台39上，医师通过手指触摸和目测辨别出胸骨上缘、胸骨下缘和左侧腋下中间线的位置，并分别在这些位置上安放或粘贴标识物；

第二步，医师打开光斑投射装置44，通过调节悬梁结构41的高度、光斑投射装置44的纵横位置以及光斑投射装置44上的透镜系统，使得对应于胸骨上缘、胸骨下缘和左侧腋中标识物的光斑与安放在患者40体表上的真实标识物重合；

第三步，医师将胸前测量电极V1-V6安放或粘贴到与胸前测量电极相对应的光斑的位置上。

实施例4：

参见图6。基于视频影像匹配方法的心电电极定位装置包含一个摄像装置54，摄像装置固定在一个悬梁结构41上，摄像装置54通过电缆56连接到一个计算机系统55，计算机系统55可以是一台心电图机，也可以是一个定制的嵌入式系统或普通电脑。摄像装置54将实时视频影像传送到计算机系统55中加以显示，计算机系统55中运行着一个视频影像分析程序，它能够自动识别或者在操作者的帮助下识别出视频影像中的人体表面标识物，并计算出标识物的坐标，计算机系统55中存储了一张标记有胸前测量电极V1-V6、胸骨上缘、胸骨下缘和左侧腋中标识物的参考图片文件，计算机系统55根据视频影像中的人体表面标识物的坐标和参考图片中的标识物坐标，计算出将参考图片文件重合到视频影像上所需要对图片进行的位移和缩放参数，计算机系统55利用计算出来的位移和缩放参数，对参考图片进行移位和缩放变形处理，并将处理后的图片叠加到视频影像中。医师通过观察叠加有胸前测量电极参考位置标记的视频影像，将电极V1-V6安放或粘贴到人体表面。

Claims (10)

1.一种心电电极安放定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，在人体胸部表面确定胸骨上缘和胸骨下缘位置，分别在这两个位置上放置、粘帖或者标记标识物，称为胸骨上缘标识物(15)和胸骨下缘标识物(16)，作为第一和第二参考基准点；

第二步，在人体胸部表面确定第三或更多参考基准点；

第三步，根据第一、第二和第三或更多的参考基准点确定胸前测量电极的安放位置。

2.根据权利要求1所述的心电电极安放定位方法，其特征在于：所述的胸骨上缘标识物(15)，是放置在体表上用以标记胸骨柄(1)与左右锁骨(4)的连接处的中间位置和颈静脉切迹(5)的记号或粘贴物；所述的胸骨下缘标识物(16)，是放置在体表上用以标记胸骨体(2)下沿与剑突(3)的连接处的记号或粘贴物。

3.根据权利要求1所述的心电电极安放定位方法，其特征在于：第三参考基准点设置在患者身体左侧腋下中间线上与胸骨下缘标识物(16)处于同一横向水平线的位置点，在该点放置、粘贴或标记第三个标识物；称为左侧腋中标志物(17)。

4.根据权利要求1所述的心电电极安放定位方法，其特征在于：在第一和第二参考基准点上设置连线，称之为纵向连线(18)，连线长度为L；在第二参考基准点和第三参考基准点上设置连线，称之为横向连线(19)，连线长度为W，V2电极的位置在左胸表面上与横向连线(19)的距离是L/4、与纵向连线(18)的距离是W/7的地方；V1电极处于右胸表面、与V2电极关于纵向连线(18)相对称的位置，即位于右胸表面、与纵向连线(18)的距离是W/7、与横向连线(19)在右胸的延长线的距离是L/4的地方；V4电极在横向连线(19)上、与胸骨下缘标识物(16)的距离为3W/7的位置；V5电极在横向连线(19)上、与胸骨下缘标识物(16)的距离是5W/7的位置；V3电极处于V2电极和V4电极的中间位置，即在左胸表面、与横向连线(19)的距离是L/8、与纵向连线(18)的距离是2W/7的位置；V6电极位于左侧腋中标识物(17)的稍高位置，与横向连线(19)的距离是L/8。

5.一种用于心电电极安放定位的定位装置，包括应用距离测量方法定位的本体，其特征在于：本体是一块由纵向敷带(22)和横向敷带(23)连接在一起的倒T字型的敷带。

6.根据权利要求5所述的用于心电电极安放定位的定位装置，其特征在于：所述纵向敷带(22)与横向敷带(23)连接处有一个用于安放胸骨下缘标识物(16)的定位孔(24)；纵向敷带(22)的上部有一个用于确定和安放胸骨上缘标识物(15)的导槽(25)，临近导槽(25)的敷带上附有用于定位胸骨上缘标识物(15)纵向位置的定位色带(27)，纵向敷带(22)上靠近横向敷带(23)的地方有一块用于定位V1电极(9)和V2电极(10)的定位色带(28)，横向敷带(23)上附有用于定位左侧腋中标识物(17)和胸前测量电极V1-V6横向位置的定位色带(29、30、31、32、33)，横向敷带(23)的两端有可以相互连接的束带(34)，束带(34)上固定有可以相互连接的铰链物或按扣(35、36)，在纵向敷带(22)背面的中部和下部分别附有一块可与体表皮肤相粘连的涂胶块(37)和(38)。

7.一种用于心电电极安放定位的定位装置，包括应用参考位置投影方法定位的本体，其特征在于：本体包括悬梁结构(41)，悬梁结构(41)上固定了投影仪(42)，投影仪(42)中有微处理器系统，微处理器系统存储有标记了胸前测量电极V1-V6、胸骨上缘标识物、胸骨下缘标识物和左侧腋中标识物的参考图片；投影仪(42)将该图片投影到患者(40)的胸部，形成投影区(43)，投影仪(42)可以分别沿纵横两个方向对投影区(43)的位置和缩放比例进行独立调节。

8.一种用于心电电极安放定位的定位装置，包括应用光斑投射方法的本体，其特征在于：本体包括光斑投射装置(44)，光斑投射装置(44)包括光源电源(45)、光源面板(46)，横向缩放透镜(47)、纵向缩放透镜(48)以及调节装置(49、50)，光源面板(45)上安装有多个激光二极管(51)，激光二极管(51)之间的相对位置与胸骨上缘标识物(15)、胸骨下缘标识物(16)、左侧腋中标识物(17)以及胸前测量电极(9、10、11、12、13、14)的参考位置一致。

9.一种用于心电电极安放定位的定位装置，包括基于视频影像匹配方法的本体，其特征在于：本体包括摄像装置(54)和与之连接的计算机系统(55)。

10.根据权利要求9所述的用于心电电极安放定位的定位装置，其特征在于：计算机系统(55)可以是心电图机，也可以是定制的嵌入式系统或普通电脑，计算机系统(55)中运行着一个视频影像分析程序，计算机系统(55)中存储有标记了胸前测量电极V1-V6、胸骨上缘标识物、胸骨下缘标识物和左侧腋中标识物的参考图片文件。

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