CN105338892B - 用于十二导联ecg的双电极装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述了用于患者的心脏监测的方法、装置和系统。所述心脏监测系统可以用来仅使用两个电极获取心电图(ECG)。手持设备可以用来顺序地测量患者身体上的不同位置之间的电信号。可以处理并分析所述电信号以便为患者准备ECG，所述ECG包括12导联ECG。

Description

用于十二导联ECG的双电极装置和方法
相关申请的交叉引用/援引并入声明
本专利申请是于2011年5月16日提交的美国序列号13/108,738的部分连续案，美国序列号13/108,738是于2010年6月8日提交的美国序列号12/796,188(现在为第8,509,882号美国专利)的部分连续案，上述专利申请均通过引用其全部内容明确并入于此。本申请还要求于2013年4月16日提交的美国临时申请第61/812,655号的优先权，该申请通过引用其全部内容明确并入于此。
背景技术
1.发明构思领域
当前声明要求保护并公开的(一个或多个)发明构思通常涉及心脏监测设备和方法，且更具体而言，但不局限于涉及用于仅利用两个电极生成和提供一个或多个12导联心电图的设备、系统和软件。
2.相关技术描述
心电图描记法已经被用来研究心脏的电活动。可以使用放置于患者皮肤上的电极记录或获取心电图(ECG)。在放置于患者皮肤上的任何两个电极之间所记录的电信号被称为“导联(lead)”。可以使用不同数目的电极和导联来获取ECG。惯常用于获取ECG所使用的导联的示例性数目为3个、5个和12个导联。对于标准12导联ECG，使用十个电极，其中六个电极定位于胸部上而在患者的每条臂和腿上各放置一个电极。
图1是将常规心电图仪的十个电极放置于患者身上以便获得标准12导联ECG的图形表示。放置于右臂上的电极一般称为RA。放置于左臂上的电极称为LA。RA和LA电极放置在左臂和右臂上的相同位置处，优选但非必须靠近手腕。用于右腿的腿部电极可被称为RL，而用于左腿的腿部电极可被称为LL。RL和LL电极放置于左腿和右腿的相同位置上，优选地但非必须靠近脚踝。
图2图示了在现有技术布置中六个电极在胸部上的放置，其中，这些电极被标为V1、V2、V3、V4、V5和V6。V1放置在第四肋间隙中，例如在肋骨4与肋骨5之间，正位于胸骨的右侧。V2放置在第四肋间隙中，例如在肋骨4与肋骨5之间，正位于胸骨的左侧。V3放置于电极V2与电极V4之间的半路，在第五肋间隙中。V4放置在左锁骨中线上，肋骨5与肋骨6之间的第五肋间隙中。V5在左腋前线上正好与V4水平放置。V6在左腋中线上正好与V4和V5水平放置。
心电图仪继而计算并输出三个肢体导联波形。肢体导联I、II和III是具有一个正极和一个负极的双极导联。导联I是左臂(LA)与右臂(RA)之间的电压，例如I＝LA–RA。导联II是左腿(LL)与右臂(RA)之间的电压，例如I＝LL–RA。导联III是左腿(LL)与左臂(LA)之间的电压，例如I＝LL–LA。导联I、II和III一般称为“肢体导联”。
单极导联也具有两个极性；然而，负极是由来自多个其他电极的信号组成的复合极(composite pole)。在用于获得12导联ECG的常规心电图仪中，除肢体导联之外的所有导联均为单极性(aVR、aVL、aVF、V1、V2、V3、V4、V5和V6)。加压肢体导联(augmented limb lead)(aVR、aVL和aVF)从不同角度(或者矢量)观察心脏，并且根据RA、RL、LL和LA确定。例如，加压右矢量(aVR)将正电极定位在右臂上，而负电极是左臂电极和左腿电极的组合，所述负电极“增加了”右臂上的正电极的信号强度。因此加压右矢量(aVR)等于RA–(LA+LL)/2或者–(I+II)/2。加压左矢量(aVL)等于LA–(RA+LL)/2或者(I–II)/2。加压脚矢量(aVF)等于LL–(RA+LA)/2或者(II–I)/2。
患者胸部上的六个电极足够靠近心脏使得其无需加压。被称作威尔逊中心电端(Wilson’s central terminal)(常常用符号CTW、VW或WCT表示)的复合极被用作负端。通过经由简单电阻网络将电极RA、LA和LL连接在一起而制成威尔逊中心电端，以给出横跨身体的平均电势，所述平均电势近似于无穷远处的电势(即，0)。威尔逊中心电端WCT以(RA+LA+LL)/3计算。
图3图示了示例导联I，其注释用于示出由12导联心电图仪生成的PQRST波形。本领域技术人员了解基于心电图的PQRST波形的标识和测量。图4图示了以常规格式的12导联心电图的示例。
虽然常规12导联心电图关于个人心脏的健康和状况给出了非常有用的信息，但是常规心电图设备价格高昂，而在除医院和医师办公室之外的区域中通常无法使用该程序。因此，即使在富裕的国家也无法频繁完成监测，而在世界上更贫困地区甚至可能无法获得心电图仪。为了显著降低获得心电图的成本，如美国专利第8,301,232号中所描述的双电极心电图设备已推向市场。该双电极心电图设备利用了连接至手机防护罩且至少部分被其围绕的智能手机，所述手机防护罩并入并支撑这两个电极。这样的设备显著地简化并降低了获得心电图的成本，不过这样的心电图不包括像由具有10个电极的心电图仪所产生的12导联心电图那么多的信息。10电极心电图仪所产生的12导联心电图向心脏病科医师提供了附加且重要的心脏相关信息，从而允许对单导联ECG无法完成的例如心脏病(心肌梗死)的状况的诊断。如果容易获得且成本低廉的设备能够生成并产生心电图，而所述心电图基本上复制了由10电极心电图仪所产生的12导联心电图的话，这会是有利的。
发明内容
总体而言，本文描述了用于产生心电图但是使用了仅具有两个电极的心电图设备的装置、方法和系统，所述心电图基本上复制了由10电极心电图仪所产生的心电图。在一个实施方式中，所述心电图设备具有第一电极组件，其具有被适配用于测量患者身体上的电信号的第一电极；以及第二电极组件，其具有被适配用于测量患者身体上另一位置处的电信号的第二电极。所述心电图设备还包括控制电路，所述控制电路被配置用于测量所述第一电极与所述第二电极之间的心电图信号，以及数据传输模块，其被配置用于通过有线或无线传输系统和举例而言诸如本领域已知的如USB、NFC的那些协议之类的协议，或者作为可听声音信号或超声波声音信号，将测量的心电图信号传输至便携式计算设备。
所述心电图设备可以与所述便携式计算设备组合使用以形成心电图仪。所述便携式计算设备被提供有包括与非暂时性计算机可读介质通信的处理器的计算机硬件。所述非暂时性计算机可读介质存储包括指令的软件，所述指令当由所述处理器执行时致使所述处理器：在所述第一电级和所述第二电极顺序地放置于患者身体上所述处理器已知的预定成对位置中时，记录所述第一电极与所述第二电极之间的心电图信号。在一个实施方式中，致使所述处理器：(a)在将所述第一电极和所述第二电极顺序地放置于患者身体上的肢体导联I、II和III位置中长达在每个肢体导联位置中测量至少一次心跳所需的时间时，根据所述测量的心电图信号计算平均PQRST心跳(PQRST beat)，所述处理器已知所述肢体导联位置；(b)使用关系式(导联III＝导联II–导联I)来时间对准并显示肢体导联I、II和III；以及(c)根据经时间对准的肢体导联计算并显示加压导联aVR、aVL和aVF。
所述软件还可以包括当由所述处理器执行时致使所述处理器，根据通过顺序地将所述第一电极和所述第二电极中的一个电极放置在V1、V2和V3位置中，而使所述第一电极和所述第二电极中的另一个电极与患者的左臂接触长达测量至少一次心跳(或者更多，如果要计算平均心跳的话)所需的时间而获得的所述测量的心电图信号，计算并显示经时间对准的平均导联V1、V2和V3。还致使所述处理器根据通过顺序地将所述第一电极和所述第二电极中的一个电极放置在V4、V5和V6位置中，而使所述第一电极和所述第二电极中的另一个电极与患者的右臂接触长达测量至少一次心跳所需的时间而获得的所述测量的心电图信号，计算并显示平均导联V4、V5和V6。所得到的12导联显示和报告复制了由10电极心电图仪所产生的12心电图。
本文提供了用于使用包括心电图设备和便携式计算设备的心电图仪生成12导联心电图的方法。所述心电图设备具有第一电极、第二电极、控制电路和数据传输模块，所述控制电路被配置用于测量所述第一电级与所述第二电极之间的心电图信号。在一个实施方式中，这样的方法包括通过所述便携式计算设备指导用户将所述第一电极和所述第二电极放置在患者身体上的预定位置处。所述便携式计算设备接收并记录指示出所述预定位置的位置数据，所述第一电极和所述第二电极被放置在所述预定位置上。所述心电图设备的控制电路接收来自所述第一电极和所述第二电极的心电图信号，而所述心电图设备的数据传输模块向所述便携式计算设备传输所述心电图信号。所述便携式计算设备根据所述第一电极与所述第二电极之间顺序测量的心电图信号生成12导联心电图。
附图说明
图1是现有技术心电图仪的10个电极定位在患者身体上，以便获取现有技术12导联心电图的图形表示。
图2是胸部的图形表示，其示出了用于获取现有技术12导联心电图电极在胸部上的放置的示例。
图3图示了示例导联I，其注释用于示出由12导联心电图仪生成的PQRST波形。
图4示出了以常规格式的示例12导联心电图。
图5A图示了依据当前公开且声明要求保护的发明构思所构造的心电图仪的一个实施方式的前视图，其中该心电图仪包括双电极心电图设备和便携式计算设备。
图5B图示了图5A中描绘的心电图仪的后视图。
图5C是图5A中描绘的心电图设备的前视图，其中心电图设备已从便携式计算设备移除。
图5D是图5C中描绘的沿线5-5截取的心电图设备的横截面图。
图6是被配置成笔形并依据本文所公开的发明构思构造的双电极心电图设备的另一实施方式。
图7A-图7E图示了依据当前公开的发明构思，由心电图仪用来生成12导联心电图的示例顺序电极放置。
图8示出了示例临床试验的受试者35的V1导联的关联。
图9示出了示例临床试验的受试者35的导联1-8的极佳关联。
具体实施方式
在详细解释本文所公开的发明构思的至少一个实施方式之前，应当明白所述发明构思在其应用中不局限于在以下描述中所阐述的或附图中所图示的构造、实验、示例性数据和/或部件布置的细节。当前公开并声明要求保护的发明构思能够具有其他实施方式或者能够以各种方式来实践或实施。还应当理解，本文所采用的措辞和术语仅出于描述目的，而不应当以任何方式被视为限制性的。
在以下对发明构思的实施方式的详细描述中，阐述了众多具体细节以便提供对本发明构思的更透彻的理解。然而，对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，本公开内容内的发明构思可以在没有这些具体细节的情况下予以实践。在其他情况下，未详细描述公知的特征，以避免不必要地使当下的公开内容复杂化。
此外，除非明确相反声明，“或者”指代包括性的或者而非排他性的或者。例如，通过以下各项中的任何一种而满足条件A或者B：A为真(或存在的)且B为假(或不存在的)，A为假(或不存在的)且B为真(或存在的)以及两者都为真(或存在的)。
另外，使用“一”或“一个”来描述本文实施方式的元素和部件。这仅出于便捷性且用于给出发明构思的通常含义。应当将这一描述理解成包括一个或至少一个并且单数也包括复数，除非其明显另外意指。
最后，如本文所使用的，对“一个实施方式”或“一种实施方式”的任何引用意指与该实施方式结合所描述的特定元素、特征、结构或特性被包括在至少一个实施方式中。说明书中各个地方出现的短语“在一个实施方式中”未必全部指同一个实施方式。
心电图仪中的术语“导联”引起很大混淆，这是因为它可以用来指两个不同的事物。依据常见用法，词“导联”可以用来指将电极附接至心电图仪的电缆。或者，如本文所使用的，词“导联”是指至少两个电极之间的电压差的描绘。常规地，使用10个电极来产生十二个该类型的导联，从而形成如图4中所例示的“12导联”心电图。
在本文中和所附的权利要求书中使用“12导联心电图格式”来指至少来自导联I、导联II和V1至V6导联，以及可选地来自使用统一时间比例在至少一次心跳的跨度上显示的导联III、aVR、aVL和aVF的心电图信号的呈现。
如本文所使用的，术语“患者”包括诸如哺乳动物之类的人类和其他温血动物或者诸如爬行动物之类的冷血动物，所述哺乳动物例如狗、猫、马和牛，并且术语“患者”还指正对其心脏相关的信号进行测量的人或动物。术语“用户”是指将所述电极应用于身体以便测量ECG的一个人。用户可以与患者是同一个人，或者用户可以是另一个人，诸如，举例而言护士、医生或者兽医。
总体而言，提供了用于测量患者的身体上的电信号的方法、设备和系统。现参阅图5A和图5B，图中示出了依据本文所公开并声明要求保护的发明构思而构造的心电图仪8的示例性实施方式。心电图仪8包括心电图设备10和便携式计算设备11。如下文所讨论的心电图设备10是双电极设备；然而应当明白，心电图设备10可以包括多于两个电极。心电图设备10包括具有第一电极14的第一电极组件12、具有第二电极18的第二电极组件16和容纳控制电路22和数据传输模块24的外壳20。第一电极14和第二电极18被适配用于测量患者身体上的电信号。控制电路22可以经由端口23-1和23-2分别与第一电极14和第二电极18通信，并且还被配置用于分别测量第一电极14与第二电极18之间的心电图信号。心电图信号可以是模拟信号，所述模拟信号指示与心肌活动相关联的患者身体表面上的电势。端口23-1和23-2可以被设计用于接收模拟信号并且可以包括两个、三个或四个触点。在一些实施方式中，端口23-1和23-2是标准母连接器，其中在本领域中将三触点的版本称为TRS连接器，其中T代表“尖端”，R代表“环端”，S代表“套端”。类似地，在本领域中将双触点和四触点的版本分别称为TS连接器和TRRS连接器。
数据传输模块24被配置用于接收所测量的心电图信号并将所测量的心电图信号传输至便携式计算设备11。数据传输模块24可以使用有线或无线传输系统以及诸如本领域中已知的如USB、 NFC的那些协议之类的协议，或者作为可听或超声波的声音信号，将所测量的心电图信号传输至便携式计算设备11。
虽然可以存在多个电极，但是在一实施方式中，只有两个电极。第一电极组件12可以以与其功能一致的任何方式来配置，即，其应当包括以可与患者的身体在手部、胸部或身体的其他部位上接触的方式的第一电极14，所述第一电极14用来测量电信号以便获得患者的心电图。第一电极组件12可以包括非导电手持部分26以及第一电极14。通过仅使用两个电极并如下文所讨论的，在分离且不同的时刻顺序地测量心电图信号，患者可以容易地测量他或她自己的心电图信号并产生12导联心电图，而无需如同使用常规心电图仪的情况那样向身体应用10个电极和粘合剂。
第二电极组件16可同样以与其功能一致的任何方式来配置。在一个实施方式中，第二电极组件16被配置成可移除地附接至患者的上肢。例如，图5A和图5B中所示的心电图设备10包括被配置为弹簧铰接式套夹的第二电极组件16。通过允许第二电极组件16“抓住”患者而非患者抓住电极，使神经和保持第二电极18的相邻肌肉产生极少或不产生电“噪声”。
合适的电极的其他非限制性示例包括吸杯电极、一次性按扣电极、具有一次性电极的鳄鱼夹电极连接器、以及其任何组合。
便携式计算设备11例如可以被实现为个人计算机、智能电话、网络电视、TV机顶盒、平板电脑、电子书阅读器、膝上型计算机、台式计算机、可联网手持设备、视频游戏控制台、服务器、以及其组合。优选地，便携式计算设备11包括输入设备30、输出设备32和计算机硬件34(其以幻影示出)。计算机硬件34可以是能够体现和/或执行本文所描述的过程的逻辑的一个或多个系统。以软件指令和/或固件的形式所体现的逻辑可以在任何适当的硬件上执行。例如，以软件指令或固件的形式所体现的逻辑可以在一个或多个专用系统上执行，或者在个人计算机系统上执行，或者在分布式处理计算机系统上执行和/或等等。在一些实施方式中，逻辑可以在单个计算机系统上操作的独立环境中实现以及/或者逻辑可以在诸如使用多个计算机和/或处理器的分布式系统之类的联网环境中实现。便携式计算设备11的计算机硬件34可以具有处理器和非暂时性计算机可读介质。如本文所用的术语“处理器”可以包括单个处理器或多个处理器，所述多个处理器独立地和/或一起工作以执行本文所描述的的逻辑。示例性非暂时性计算机可读介质可以包括随机存取存储器、只读存储器、快闪存储器、以及其组合。如本文所使用的术语非暂时性计算机可读介质可以作为分布式系统的单个物理设备或多个物理设备而实现，所述多个物理设备在逻辑上可以相关或者可以不相关。
输入设备30能够接收来自用户的信息输入，并将这样的信息传输至计算机硬件34。输入设备30例如可以被实现为键盘、触摸屏、鼠标、轨迹球、麦克风、指纹读取器、红外端口、滑动式键盘、弹出式键盘、蜂窝电话、PDA、视频游戏控制器、遥控器、传真机、以及其组合。
输出设备32以用户可感知的形式输出信息。例如，输出设备32可以是计算机监视器、屏幕、触摸屏、扬声器、网站、电视机、智能电话、PDA、蜂窝电话、传真机、打印机、膝上型计算机、以及其组合。应当明白输入设备30和输出设备32可以作为举例而言诸如智能电话或平板电脑的触摸屏之类的单个设备而实现。
在一个实施方式中，外壳20被配置为便携式计算设备11的保护罩。如图5C和图5D中所示，外壳20可以被提供有具有周界36的基座35。基座35具有内表面38和相对的外表面40。外壳20还可以被提供有框缘42，框缘42从内表面38延伸并通常沿着基座35的周界36。框缘42和内表面38限定了空间44，空间44被限定大小且适配用于接纳便携式计算设备11。端口23A和23B可以接近外表面40以便在便携式计算设备11定位于空间44内时可用。在一些实施方式中，基座35围绕并支撑控制电路22和数据传输模块24。在该实施方式中，基座35可以包括用于接纳诸如电池之类的电源45的袋状物，所述电源45用于向控制电路22和数据传输模块24供电，并且基座35还可以包括接近内表面38的门46，门46用于提供对袋状物的接近使得用户能够安装和/或更换电源45。在其他实施方式中，电源45可以是由接近外表面40的基座35所支撑的太阳能电池。
外壳20可以构造为单个单元或者连接在一起的多个单元。形成外壳20的示例性材料包括塑料和/或塑料与弹性体的组合。
在图6中示出并通过示例的方式利用附图标记10-1标记的另一实施方式中，心电图设备组合了第一电极14和第二电极18，这两个电极位于像手电筒形或笔形的单元50的相对两端上。例如，图6中通过示例的方式示出的心电图设备10-1具有第二电极18，该第二电极18位于在使用中接触持有者手部的“笔”的一端的圆柱形表面上。当使用时，第一电极14位于相对端上并被用来接触持有者的胸部、手部或身体其他部位。心电图设备10-1可以因而用于分别测量相对的第一电极14与第二电极18之间的电信号。
本文所公开的设备和装置还可以被配置为分别使用一个或多个一次性的第一电极14和第二电极18，或者分别使用第一电极组件12和第二电极组件16。一次性电极或一次性电极组件的使用允许心电图设备10或10-1被多个患者使用，而同时减小了通过微生物和体液从一个患者向另一个患者传递而扩散疾病的机会。
第一电极14和第二电极18可以以有线或无线的方式分别连接至控制电路22。在一个实施方式中，并且如图5A和图5B中所示，第一电极14和第二电极18分别通过端口23-1和23-2以及通过电线或线缆电连接至控制电路22。
控制电路22分别测量第一电极14与第二电极18之间的小电压。在一个实施方式中，数据传输模块24将电压测量结果转换为调频的心电图音频信号，并经由线缆、有线音频插孔连接、无线地(例如，使用连接)或声学地将该信号传输至便携式计算设备11的计算机硬件34的接收器。便携式计算设备11的接收器因而可以是线缆连接、音频插孔、或类似的无线接收器或麦克风。为了提供增强的隐私性，在一个实施方式中，数据传输模块24在向便携式计算设备11传输之前将信号加密。对本领域技术人员而言，众多加密技术是可知的。
具有或可适配成具有这样的接收器的便携式计算设备11的非限制性示例包括智能电话、个人数字助理(PDA)、平板个人计算机、袖珍个人计算机、笔记本计算机、台式计算机和服务器计算机。接收器可以包括天线和/或麦克风，这取决于要从数据传输模块24传输的信号的类型。
在一个实施方式中，将心电图信号转换为调频的音频或声音信号，该信号具有在约1kHz至约24kHz或更高的范围中的载频，并且在该情况下计算机硬件34的接收器将包括麦克风。在另一实施方式中，数据传输模块24将心电图信号转换为调频的声音信号，该信号具有在约18kHz至约24kHz或更高的范围中的载频。合适的超声波发射器的非限制性示例包括但不限于，微型扬声器、压电式蜂鸣器等。例如可以通过便携式计算设备11的计算机硬件34的麦克风接收超声波信号。
现在参阅图7，计算机硬件34的非暂时性计算机可读介质存储了指令集，其中指令集能够由便携式计算设备11的处理器执行。当执行该指令集时，使得在分离且不同的时刻将第一电极14和第二电极18分别顺序地放置在患者身体上的预定的成对位置中、并且保持在每个预定的成对位置中长达多次心跳时，一个或多个便携式计算设备11接收并记录第一电极14与第二电极18之间的心电图信号。计算设备基本上在定位每个导联的过程中引导用户，并且例如可以在计算机屏幕上示出身体的图片，其中期望的电极定位由闪点指示。该指令集还致使便携式计算设备11将心电图信号计算成为表示每个成对位置的心跳的信号集，并且根据表示心跳的信号集来计算每个成对位置的平均心跳表示。指令集可以继而致使便携式计算设备11对所述平均心跳表示进行对准，并以标准12导联心电图格式存储和输出指示平均心跳表示的心电图数据。
例如，每个导联可以记录十秒并且根据每个记录为每个导联计算平均PQRST。继而可以对肢体导联平均心跳(I、II和III)进行时间对准。根据经对准的平均肢体导联计算加压导联平均心跳。对V1-V6心跳求平均并且对准以根据平均心跳创建12导联报告。
12导联心电图格式输出可以显示在诸如便携式计算设备11的显示屏之类的输出设备32上，或者可以通过打印机输出。该指令集可以使得将12导联心电图格式输出保存在便携式计算设备11的储存存储器中，或者经由便携式计算设备11上的因特网连接将其传输至便携式计算设备11外部的计算机，诸如网络服务器。
在一个实施方式中，该指令集还可以致使便携式计算设备11使用本领域技术人员已知的或未开发出的技术对心电图信号进行数字化并解调。
在另一实施方式中，当执行该指令集时，致使便携式计算设备11与用户交互(例如经由输出设备32)以提供音频和/或文本指令，用来分别指导所述第一电极14和第二电极18的放置，以及/或者要求用户经由输入设备30分别确认所述第一电极14和第二电极18的放置。例如，可以使便携式计算设备11在显示屏上向用户提供用于使第一电极14接触患者的左臂而使第二电极18接触患者的右臂的文本指令，之后心电图设备10或心电图设备10-1以及便携式计算设备11以合适的时间间隔测量并记录左臂与右臂之间的电信号，以便对应于12导联ECG中的导联I。所述指令还可以致使便携式计算设备11计算并存储导联I的平均心跳表示。用于获得导联I以及通常所有导联的心跳数据的合适的时间间隔可以在5秒至30秒之间。可能需要但非必须需要更长的时间。
该指令集还可以致使便携式计算设备11向用户提供指令或者要求来自用户的放置确认，以便收集心电图数据。例如，在便携式计算设备11已经存储导联I的数据之后，便携式计算设备11可以向用户提供关于以下放置的指令或要求来自所述用户的关于以下放置的放置确认：使第一电极14接触患者左腿，而使第二电极18接触患者右臂，其中在左腿与右臂之间所测量的电信号对应于导联II，并且以便计算并存储导联II的平均心跳表示。
类似地，指令集还可以致使便携式计算设备11向用户提供关于以下放置的指令或要求来自所述用户的关于以下放置的放置确认：使第一电极14接触患者左腿，而使第二电极18接触患者左臂，其中在左腿与左臂之间所测量的电信号对应于12导联心电图中的导联III，并且以便继而分析对应于导联III的电信号以计算并存储导联III的平均心跳表示。
使用平均心跳表示导联I和导联II，指令集可以致使计算设备计算aVR、aVL和aVF。加压右矢量(aVR)等于RA–(LA+LL)/2或–(I+II)/2。加压左矢量(aVL)等于LA–(RA+LL)/2或(I–II)/2。加压脚矢量(aVF)等于LL–(RA+LA)/2或(II–I)/2。
该指令集还可以致使便携式计算设备11向用户提供关于以下放置的指令或要求来自所述用户的关于以下放置的放置确认：使第一电极14与V1、V2、V3、V4、V5和V6胸部位置中的每一个位置接触，而使第二电极18与患者左臂和患者右臂中的一个接触。在V1、V2、V3、V4、V5和V6胸部位置中的每一个位置与所述左臂或右臂之间所测量的电信号对应于12导联心电图中的导联V1、V2、V3、V4、V5和V6。该指令集还可以继而致使便携式计算设备11分析与导联V1、V2、V3、V4、V5和V6相对应的电信号，以计算导联V1、V2、V3、V4、V5和V6的平均心跳表示。
虽然当前不受任何特定理论的约束，人们已经发现使用多个电极来达到诸如威尔逊中心电端之类的复合极是不必要的。在一个实施方式中，对于使用电极在胸部上的常规放置而捕获导联V1、V2、V3、V4、V5和V6中的每一个而言，患者右臂可以用作负端，所述导联。然而，在一些个体中，V1、V2和V3测量结果未良好地关联。在这样的个体中，电极必须放置于心脏的任一侧上以便实现常规V1、V2和V3测量结果的出现。已被最终论证，在这样的个体中，左臂可以用于导联V1、V2和V3，而右臂用于导联V4、V5和V6，并且实现了对常规测量结果的极佳关联。
一旦计算并存储了导联I、II、III、aVR、aVL、aVF、V1、V2、V3、V4、V5和V6的平均心跳表示，指令集就可以致使便携式计算设备11基于心跳表示的对应特性而对每一所述表示进行对准。可以以12导联心电图格式存储并输出经平均且经对准的信号。
虽然习惯上电压测量是在一个方向上做出的，但是可以使软件识别第一电极14和第二电极18何时颠倒并使平均心跳表示反转。例如，导联I习惯上测量左臂(LA)减去右臂(RA)，例如I＝LA–RA。然而，如果第一电极14和第二电极18颠倒，使得相反测量了RA-LA，则所述软件将识别出第一电极14和第二电极18被颠倒并且会使导联I的平均心跳表示反转以便获得一个常规导联输出。
通过操作便携式计算设备11和上述心电图设备10或10-1而提供了用于仅使用两个电极(例如，第一电极14和第二电极18)生成传统的12导联心电图的方法。在将第一电极14和第二电极18放置于患者身体上的预定位置之后，可以通过在分离且不同的时刻顺序测量第一电极14与第二电极18之间的电信号来生成12导联心电图。可以如上文所述那样计算每个导联的平均心跳表示，并且将其对准以产生具有12导联心电图格式的心电图。
存在若干通常使用的12导联心电图格式。最常见的形式是4X3格式；每列三个导联共四列。第一列包括肢体导联I、II和III。第二列包括导联aVR、aVL和aVF。第三列包括导联V1、V2和V3，而第四列包括导联V4、V5和V6。
在一些实施方式中，便携式计算设备11是市面可售的、具有诸如本领域中标识为“iOS”或“Android”的操作系统之类的标准操作系统的智能电话。在该实施方式中，可以使用上述心电图设备10和可下载至便携式计算设备11的软件提供用于仅使用两个电极生成12导联心电图的心电图仪8，其中如上文所述，该软件向便携式计算设备11提供指令。在这些实施方式中，控制电路22和数据传输模块24被配置用于在便携式计算设备11正执行可下载至便携式计算设备11的应用时，起作用并与便携式计算设备11交互。
在一个实施方式中，上文所述的系统和方法包括向远程服务器或专业医疗人员发送12导联心电图。在另一实施方式中，上文所述的系统和方法包括显示器以及在显示屏上显示12导联心电图。类似地，上文所述的系统和方法可以包括打印机以及打印12导联心电图。在又一实施方式中，上文所述的方法和系统包括将12导联心电图保存至便携式计算设备11的储存存储器。
为了进一步阐明本发明，给出了以下示例。然而，应当明白示例仅出于说明性目的，而非被解释为限制本发明的范围。
实施例1
在临床试验中，在121名患者身上测试了上文所述的系统。使用常规的10个电极对每名患者进行监测，即，将6个电极放置于患者胸部上并且在患者的每条臂和腿上各放置一个电极。继而使用以商标MAC3500出售的传统固定式心电图仪为每个患者准备常规12导联心电图报告。
在每名患者身上测试了以笔型配置的、具有第一电极14和第二电极18的心电图设备10-1，并且根据顺序的测量结果准备常规格式的8导联报告。2导联心电图仪使用右手(RA)作为负端，并继而使用左手(LA)作为负端，来计算V1-V6导联。将2电极心电图仪结果与传统的10电极心电图仪结果进行比较而做出统计学分析。
图8列出了对于受试者35的V1，其具有10电极与2电极测量结果之间的最高关联。获得了0.99的关联系数。
图9示出了受试者35的8个导联中的每个导联，将10电极结果与2电极结果进行比较。在所有导联上所平均的关联系数是0.988。
根据上文描述，显然可知，当前公开并声明要求保护的发明构思良好地适配于实现本文所提及的目标和获得本文所提及的优点，以及在当前公开并声明要求保护的发明构思中固有的优点。虽然针对本公开内容的目的已经描述了优选实施方式，但是应当理解，可以做出本领域技术人员将会很容易想到的并且在当前公开并声明要求保护的发明构思的精神内实现的众多改变。

Claims (36)

1.一种心电图仪，包括：
心电图设备，其具有(1)第一电极组件，所述第一电极组件具有适配于测量患者身体上的电信号的第一电极；(2)第二电极组件，其具有适配于测量患者身体上的电信号的第二电极；(3)控制电路，其被配置用于测量所述第一电极与所述第二电极之间的心电图信号；以及(4)数据传输模块，其被配置用于将测量的心电图信号传输至一计算设备；以及
计算设备，其具有存储包括指令的软件的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令当由处理器执行时，致使所述处理器：(a)在将所述第一电极和所述第二电极顺序地放置于患者身体上的肢体导联I、II和III位置中长达在每个肢体导联位置中测量至少一次心跳所需的时间时，根据所述测量的心电图信号计算平均PQRST心跳，所述处理器已知所述肢体导联位置；(b)使用如下关系式来时间对准并显示肢体导联I、II和III：导联III＝导联II–导联I；以及(c)根据经时间对准的肢体导联计算并显示加压导联aVR、aVL和aVF。
2.如权利要求1所述的心电图仪，其中所述软件还包括当由所述处理器执行时致使所述处理器执行下列各项的指令：(d)根据通过顺序地将所述第一电极和所述第二电极中的一个电极放置在V1、V2和V3位置中、并使所述第一电极和所述第二电极中的另一个电极与患者的左臂接触长达测量至少一次心跳所需的时间而获得的所述测量的心电图信号，计算并显示平均导联V1、V2和V3；以及(e)根据通过顺序地将所述第一电极和所述第二电极中的一个电极放置在V4、V5和V6位置中、并使所述第一电极和所述第二电极中的另一个电极与患者的右臂接触长达测量至少一次心跳所需的时间而获得的所述测量的心电图信号，计算并显示平均导联V4、V5和V6。
3.如权利要求1或2所述的心电图仪，其中所述数据传输模块被配置用于通过线缆将所述测量的心电图信号传输至所述计算设备。
4.如权利要求1或2所述的心电图仪，其中所述数据传输模块被配置用于向所述计算设备无线地传输所述测量的心电图信号。
5.如权利要求1或2所述的心电图仪，其中所述第一电极组件和所述第二电极组件中的至少一个包括弹簧铰接式套夹。
6.如权利要求1或2所述的心电图仪，其中所述第一电极组件和所述第二电极组件中的至少一个包括一次性电极。
7.如权利要求1或2所述的心电图仪，其中所述计算设备是智能电话，并且所述心电图设备还包括用于所述控制电路和所述数据传输模块的外壳，所述外壳被适配用于安装到所述智能电话的防护罩上或该防护罩内。
8.如权利要求1或2所述的心电图仪，其中所述数据传输模块还被配置用于将所述测量的ECG信号作为超声波声音信号、调频(FM)声音信号传输。
9.如权利要求1或2所述的心电图仪，其中所述数据传输模块还被配置用于加密并传输经加密的信号。
10.一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储包括指令的软件，所述指令当由处理器执行时致使所述处理器执行下列各项：
接收并记录第一电极与第二电极之间的心电图信号，所述第一电极和所述第二电极被顺序地放置在患者身体上的预定成对位置中长达测量至少一次心跳所需的时间，所述成对位置对于所述处理器是已知的，并且所述成对位置对应于肢体导联I、II和III以及V1、V2、V3、V4、V5和V6；
对于每个肢体导联成对位置，确定表示心跳的心电图信号集并计算肢体导联I、II和III的经时间对准的平均心跳表示；以及
根据肢体导联I、II和III的所述经时间对准的平均心跳表示，计算加压导联aVR、aVL和aVF，并且以12导联心电图格式输出所述心电图信号。
11.如权利要求10所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中被分析的心电图信号包括有线电信号、无线电磁信号和声学声音信号中的至少一个。
12.如权利要求10所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令当由所述处理器执行时还致使所述处理器将调频的心电图声学信号数字化并解调。
13.如权利要求10所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令当由所述处理器执行时还致使所述处理器与用户交互，以标识出对应于导联的第一和第二电极的成对位置。
14.如权利要求10所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令当由所述处理器执行时还致使所述处理器：(a)向用户提供关于以下放置的指令或要求来自所述用户的关于以下放置的放置确认：使所述第一电极接触患者的左臂，并使所述第二电极接触患者的右臂，其中在所述左臂与所述右臂之间所测量的电信号对应于12导联心电图中的导联I，以及(b)分析对应于导联I的所述电信号以计算导联I的平均心跳表示。
15.如权利要求14所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令当由所述处理器执行时还致使所述处理器：(c)向用户提供关于以下放置的指令或要求来自所述用户的关于以下放置的放置确认：使所述第一电极接触患者的左腿，并使所述第二电极接触患者的右臂，其中在所述左腿与所述右臂之间所测量的电信号对应于12导联心电图中的导联II，以及(d)分析对应于导联II的所述电信号以计算导联II的平均心跳表示。
16.如权利要求15所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令当由所述处理器执行时还致使所述处理器：(e)向用户提供关于以下放置的指令或要求来自所述用户的关于以下放置的放置确认：使所述第一电极接触患者的左腿，并使所述第二电极接触患者的左臂，其中在所述左腿与所述左臂之间所测量的电信号对应于12导联心电图中的导联III，以及(f)分析对应于导联III的所述电信号以计算导联III的平均心跳表示。
17.如权利要求16所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令当由所述处理器执行时还致使所述处理器将导联I和导联II的平均心跳表示进行时间对准，并且根据导联I和导联II的经时间对准的平均心跳表示计算aVR、aVL和aVF平均心跳表示。
18.如权利要求17所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令当由所述处理器执行时还致使所述处理器：(g)向用户提供关于以下放置的指令或要求来自所述用户的关于以下放置的放置确认：使所述第一电极与V1、V2、V3、V4、V5和V6胸部位置中的每一个位置接触，并使所述第二电极与患者的左臂和患者的右臂中的一个接触，其中在所述V1、V2、V3、V4、V5和V6胸部位置中的每一个位置与所述左臂或所述右臂之间所测量的电信号对应于12导联心电图中的导联V1、V2、V3、V4、V5和V6，以及(h)分析对应于导联V1、V2、V3、V4、V5和V6的所述电信号，以计算导联V1、V2、V3、V4、V5和V6的平均心跳表示。
19.如权利要求18所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述左臂用于导联V1、V2和V3，而所述右臂用于导联V4、V5和V6。
20.如权利要求18所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述右臂用于导联V1、V2、V3、V4、V5和V6中的每一个。
21.如权利要求18所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令当由所述处理器执行时还致使所述处理器：(i)输出导联I、II、III、aVR、aVL、aVF、V1、V2、V3、V4、V5和V6的平均心跳表示。
22.一种用于使用包括心电图设备和便携式计算设备的心电图仪生成12导联心电图的方法，所述方法包括：
操作便携式计算设备和ECG设备，所述ECG设备具有第一电极、第二电极、控制电路以及数据传输模块，所述控制电路被配置用于测量所述第一电极与所述第二电极之间的ECG信号，所述数据传输模块被配置用于向所述便携式计算设备传输测量的ECG信号；
顺序地测量定位在患者身体上的预定位置处的所述第一电极与所述第二电极之间的ECG信号；以及
使用所述便携式计算设备，根据所述第一电极与所述第二电极之间顺序地测量的ECG信号，生成12导联ECG。
23.如权利要求22所述的方法，其中顺序地测量ECG信号的步骤包括：
使所述第一电极和所述第二电极中的一个电极与患者的左臂接触，而使所述第一电极和所述第二电极中的另一个电极与患者的右臂接触，以测量对应于导联I的电信号；
使所述第一电极和所述第二电极中的一个电极与患者的左腿接触，而使所述第一电极和所述第二电极中的另一个电极与患者的右臂接触，以测量对应于导联II的电信号；
使所述第一电极和所述第二电极中的一个电极与患者的左腿接触，而使所述第一电极和所述第二电极中的另一个电极与患者的左臂接触，以测量对应于导联III的电信号；
顺序地使所述第一电极和所述第二电极中的一个电极与患者身上的V1、V2、V3、V4、V5和V6胸部位置接触，而使所述第一电极和所述第二电极中的另一个电极与患者的左臂或患者的右臂接触，以分别测量对应于导联V1、V2、V3、V4、V5和V6的电信号。
24.如权利要求22所述的方法，其中顺序地测量ECG信号的步骤包括：
使所述第一电极和所述第二电极中的一个电极与患者的左臂接触，而使所述第一电极和所述第二电极中的另一个电极与患者的右臂接触，以测量对应于导联I的电信号；
使所述第一电极和所述第二电极中的一个电极与患者的左腿接触，而使所述第一电极和第二电极中的另一个电极与患者的右臂接触，以测量对应于导联II的电信号；
使所述第一电极和所述第二电极中的一个电极与患者的左腿接触，而使所述第一电极和所述第二电极中的另一个电极与患者的左臂接触，以测量对应于导联III的电信号；
顺序地使所述第一电极和所述第二电极中的一个电极与患者身上的V1、V2和V3胸部位置接触，而使所述第一电极和所述第二电极中的另一个电极与患者的左臂接触，以分别测量对应于导联V1、V2和V3的电信号；以及
顺序地使所述第一电极和所述第二电极中的一个电极与患者身上的V4、V5和V6胸部位置接触，而使所述第一电极和所述第二电极中的另一个电极与患者的右臂接触，以分别测量对应于导联V4、V5和V6的电信号。
25.如权利要求24所述的方法，还包括使用所述便携式计算设备对导联I和导联II的平均心跳表示进行时间对准并且根据导联I和导联II的经时间对准的平均心跳表示计算aVR、aVL和aVF。
26.如权利要求25所述的方法，还包括使用所述便携式计算设备以12导联ECG格式输出所述ECG信号。
27.一种用于使用双电极生成12导联ECG的系统，包括：
第一电极组件，其具有被适配用于测量患者身体上的电信号的第一电极；
第二电极组件，其被配置成可移除地附接至患者的上肢，所述第二电极组件具有被适配用于测量患者身体上的电信号的第二电极；
控制电路，其被配置用于测量所述第一电极与所述第二电极之间的ECG信号；
数据传输模块，其被配置用于向便携式计算设备传输测量的ECG信号；以及
非暂时性计算机可读存储介质，其存储能够由一个或多个计算设备执行的指令集，所述指令集当由所述一个或多个计算设备执行时致使所述一个或多个计算设备：(1)分析第一电极与第二电极之间的ECG信号，所述第一电极和所述第二电极顺序地放置于患者身体上的预定成对位置中；(2)对每个成对位置的ECG信号求平均，以计算针对每个成对位置的平均心跳表示；以及(3)对所述平均心跳表示进行时间对准，以便以12导联ECG格式输出。
28.如权利要求27所述的系统，其中所述第一电极组件被配置为手持式的。
29.如权利要求27所述的系统，其中所述第二电极组件包括弹簧铰接式套夹。
30.如权利要求27所述的系统，其中所述指令集当由所述一个或多个计算设备执行时还致使所述一个或多个计算设备与用户交互，以识别对应于导联的第一和第二电极的成对位置。
31.如权利要求27所述的系统，其中所述指令集当由所述一个或多个计算设备执行时还致使所述一个或多个计算设备：(a)向用户提供关于以下放置的指令或要求来自所述用户的关于以下放置的放置确认：使所述第一电极接触患者的左臂，并使所述第二电极接触患者的右臂，其中在所述左臂与所述右臂之间所测量的电信号对应于12导联ECG中的导联I，以及(b)分析对应于导联I的所述电信号，以计算导联I的平均心跳表示。
32.如权利要求31所述的系统，其中所述指令集当由所述一个或多个计算设备执行时还致使所述一个或多个计算设备：(c)向用户提供关于以下放置的指令或要求来自所述用户的关于以下放置的放置确认：使所述第一电极接触患者的左腿，并使所述第二电极接触患者的右臂，其中在所述左腿与所述右臂之间所测量的电信号对应于12导联ECG中的导联II，以及(d)分析对应于导联II的所述电信号，以计算导联II的平均心跳表示。
33.如权利要求32所述的系统，其中所述指令集当由所述一个或多个计算设备执行时还致使所述一个或多个计算设备：(e)向用户提供关于以下放置的指令或要求来自所述用户的关于以下放置的放置确认：使所述第一电极接触患者的左腿，并使所述第二电极接触患者的左臂，其中在所述左腿与所述左臂之间所测量的电信号对应于12导联ECG中的导联III，以及(f)分析对应于导联III的所述电信号，以计算导联III的平均心跳表示。
34.如权利要求33所述的系统，其中所述指令集当由所述一个或多个计算设备执行时还致使所述一个或多个计算设备对导联I和导联II的平均心跳表示进行时间对准，并且根据导联I和导联II的经时间对准的平均心跳表示计算aVR、aVL和aVF。
35.如权利要求34所述的系统，其中所述指令集当由所述一个或多个计算设备执行时还致使所述一个或多个计算设备：(g)向用户提供关于以下放置的指令或要求来自所述用户的关于以下放置的放置确认：使所述第一电极与V1、V2、V3、V4、V5和V6胸部位置中的每一个位置接触，并使所述第二电极与患者的左臂和患者右臂中的一个接触，其中在所述V1、V2、V3、V4、V5和V6胸部位置中的每一个位置与所述左臂或者所述右臂之间所测量的电信号对应于12导联ECG中的导联V1、V2、V3、V4、V5和V6，以及(h)分析对应于导联V1、V2、V3、V4、V5和V6的所述电信号，以计算导联V1、V2、V3、V4、V5和V6的平均心跳表示。
36.如权利要求35所述的系统，其中所述左臂用于导联V1、V2和V3，而所述右手臂用于导联V4、V5和V6。
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