CN112914584A - 一种具有引导功能的心电图采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明创造属于医用教具领域，具体涉及了一种具有引导功能的心电图采集系统。一种具有引导功能的心电图采集系统，包括上位机，还包括：采集电极，与上位机通信连接，用于采集患者的心电数据并反馈安装位置是否准确；辅助功能床，与上位机通信连接，用于帮助操作者在患者身上标准采集电极安装位置。本申请的心电图采集系统可以通过辅助功能床对患者进行身体红外扫描，然后通过模型对比以及计算得出采集电极应该布置的位置，并通过第一激光定位灯或第二激光定位灯照射需要布置采集电极的位置。使得操作者可以直接找到应该布置采集电极的位置。避免了采集电极布置错误的情况，使得最终的心电图更准确。

Description

一种具有引导功能的心电图采集系统

技术领域

本发明创造属于医用教具领域，具体涉及了一种具有引导功能的心电图采集系统。

背景技术

脑梗死又称缺血性卒中，中医称之为卒中或中风。本病系由各种原因所致的局部脑组织区域血液供应障碍，导致脑组织缺血缺氧性病变坏死，进而产生临床上对应的神经功能缺失表现。脑梗死依据发病机制的不同分为脑血栓形成、脑栓塞和腔隙性脑梗死等主要类型。其中脑血栓形成是脑梗死最常见的类型，约占全部脑梗死的60％，因而通常所说的‘脑梗死’实际上指的是脑血栓形成。

脑栓塞起病急骤，数秒钟或数分钟内症状达到高峰，常有心脏病史，特别是心房纤颤、细菌性心内膜炎、心肌梗死或其他栓子来源时应考虑脑栓塞。基于此，在康复期有效进行心电评估有利于防范脑栓塞的再度发生。

在做心电图的时候，需要连接很多的采集线，而且对采集电极位置的布置也是有要求的，如果采集位置布置不对的话，会影响到采集结果，所以一般需要熟练的操作者去进行采集电极布置，或者对于操作者布置采集电极时，需要有熟练的操作者去指导，但是对与不太熟练的操作者来说，依然存在采集电极位置布置错的问题存在。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明创造提出了一种具有引导功能的心电图采集系统。

为了实现上述目的，本发明创造所采用的技术方案是，一种具有引导功能的心电图采集系统，包括上位机，还包括：采集电极，与上位机通信连接，用于采集患者的心电数据并反馈安装位置是否准确；辅助功能床，与上位机通信连接，用于帮助操作者在患者身上标准采集电极安装位置。

作为优选，所述的辅助功能床包括：床体，放置在地面上；侧面扫描结构，设置在床体两侧，与床体固定连接，与上位机通信连接；顶部扫描结构，设置在床体的床头端，与床体固定连接，与上位机通信里连接；电源模块，安装在床体上，与侧面扫描结构和顶部扫描结构电连接。

作为优选，所述的侧面扫描结构包括：侧面滑道，固定安装在床体上，与床体固定连接；侧面弧形板，安装在侧面滑道中，与侧面滑道滑动连接；一号红外扫描仪，安装在侧面弧形板内侧，并朝向床体，与上位机通信连接，与电源模块电连接；第一激光定位灯，安装在侧面弧形板内侧，并朝向床体，与上位机通信连接，与电源模块电连接；第一驱动模块，安装在侧面弧形板上，与电源模块电连接，与上位机通信连接，用于驱动侧面弧形板在侧面滑道中运动，并记录侧面弧形板在床体上的位置。

作为优选，所述的顶部扫描结构包括：支撑架，一端固定安装在床体上；顶部滑道，一端与支撑架固定连接；正面弧形板，安装在顶部滑道上，与顶部滑道滑动连接；二号红外扫描仪，安装在正面弧形板的内弧面，并朝向床体，与上位机通信连接，与电源模块电连接；第二激光定位灯，安装在正面弧形板的内弧面，并朝向床体，与上位机通信连接，与电源模块电连接；第二驱动模块，安装在正面弧形板上，与上位机通信连接，与电源模块电连接，用于驱动正面弧形板在顶部滑动中运动，并记录正面弧形板在床体上的位置。

作为优选，所述的采集电极包括：金属采集头，为半球形腔体，开口处用于与固定在患者身体上；储液囊，位于金属采集头背面，与金属采集头可拆卸连接，并与金属采集头内部连通；功能部件，安装在储液囊的另一端，与储液囊固定连接，与上位机通信连接，与金属采集头电连接。

作为优选，所述的功能部件包括：功能壳体，与储液囊固定连接；AD转化模块，安装在功能壳体中，与金属采样头电连接；无线通信模块，安装在功能壳体中，与AD转化模块电连接，与上位机通信连接；供电模块，安装在功能壳体中，与无线通信模块电连接；激光传感器，安装在功能壳体上，与无线通信模块电连接。

作为优选，所述的功能壳体上还设置有信道更换开关，用于改变采集电极与上位机之间的通信频段。

作为优选，所述的储液囊具有弹性。

作为优选，所述的侧面扫描结构和顶部扫描结构可以闭合形成一个半环结构，可以达到全身扫描效果。

作为优选，所述的顶部扫描结构占半环结构的一半；所述的侧面扫描结构占半环结构的四分之一。

本发明创造的有益效果：本申请的心电图采集系统可以通过辅助功能床对患者进行身体红外扫描，然后通过模型对比以及计算得出采集电极应该布置的位置，并通过第一激光定位灯或第二激光定位灯照射需要布置采集电极的位置。在采集电极布置完成后，通过采集电极上的激光传感器来确认采集电极是否布置在了正确的位置。使得操作者可以直接找到应该布置采集电极的位置。避免了采集电极布置错误的情况，使得最终的心电图更准确。所以本申请的心电图采集系统同时也可以用于培训操作者的采集电极布置，作为教学用具使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明创造具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为辅助功能床整体结构示意图

图2为采集电极整体结构示意图

图3为采集系统整体逻辑关系

附图标记：

1-辅助功能床，111-支撑架，112-顶部滑道，113-正面弧形板，114-二号红外扫描仪，115-第二激光定位灯，116-第二驱动模块，12-床体，131-侧面弧形板，132-侧面滑道，133-一号红外扫描仪，134-第一激光定位灯，135-第一驱动模块，14-电源模块，2-上位机，3-采集电极，31-金属采集头，32-储液囊，33-功能部件，331-激光传感器，332-AD转化模块，333-无线通信模块，334-供电模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明创造技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明创造的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明创造的保护范围。

一种具有引导功能的心电图采集系统，包括上位机2，还包括：采集电极3和辅助功能床1。辅助功能床1与上位机2通信连接，用于帮助操作者在患者身上标准采集电极3安装位置。辅助功能床1包括：床体12、侧面扫描结构、顶部扫描结构和电源模块14。床体12放置在地面上。电源模块14安装在床体12上，与侧面扫描结构和顶部扫描结构电连接。

侧面扫描结构设置在床体12两侧，与床体12固定连接，与上位机2通信连接。侧面扫描结构包括：侧面滑道132、侧面弧形板131、一号红外扫描仪133、第一激光定位灯134和第一驱动模块135。侧面滑道132固定安装在床体12上，与床体12固定连接。侧面弧形板131安装在侧面滑道132中，与侧面滑道132滑动连接。一号红外扫描仪133安装在侧面弧形板131内侧，并朝向床体12，与上位机2通信连接，与电源模块14电连接。第一激光定位灯134安装在侧面弧形板131内侧，并朝向床体12，与上位机2通信连接，与电源模块14电连接。第一驱动模块135安装在侧面弧形板131上，与电源模块14电连接，与上位机2通信连接，用于驱动侧面弧形板131在侧面滑道132中运动，并记录侧面弧形板131在床体12上的位置。

顶部扫描结构设置在床体12的床头端，与床体12固定连接，与上位机2通信里连接。顶部扫描结构包括：支撑架111、正面弧形板113、顶部滑动112、二号红外扫描仪114、第二激光定位灯115和第二驱动模块116。支撑架111的一端固定安装在床体12上。顶部滑动112的一端与支撑架111固定连接。正面弧形板113安装在顶部滑动112上，与顶部滑动112滑动连接。二号红外扫描仪114，安装在正面弧形板113的内弧面，并朝向床体12，与上位机2通信连接，与电源模块14电连接。第二激光定位灯115安装在正面弧形板113的内弧面，并朝向床体12，与上位机2通信连接，与电源模块14电连接。第二驱动模块116安装在正面弧形板113上，与上位机2通信连接，与电源模块14电连接，用于驱动正面弧形板113在顶部滑动中运动，并记录正面弧形板113在床体12上的位置。

侧面扫描结构和顶部扫描结构可以闭合形成一个半环结构，可以达到全身扫描效果。顶部扫描结构占半环结构的一半。侧面扫描结构占半环结构的四分之一。

采集电极3与上位机2通信连接，用于采集患者的心电数据并反馈安装位置是否准确。采集电极3包括：金属采集头31、储液囊32和功能部件33。金属采集头31为半球形腔体，开口处用于与固定在患者身体上。储液囊32具有弹性，位于金属采集头31背面，与金属采集头31可拆卸连接，并与金属采集头31内部连通。功能部件33安装在储液囊32的另一端，与储液囊32固定连接，与上位机2通信连接，与金属采集头31电连接。

功能部件33包括：功能壳体、AD转化模块332、无线通信模块333、供电模块334、激光传感器331和信道更换开关。功能壳体与储液囊32固定连接。AD转化模块332安装在功能壳体中，与金属采样头电连接。无线通信模块333安装在功能壳体中，与AD转化模块332电连接，与上位机2通信连接。供电模块334安装在功能壳体中，与无线通信模块333电连接。激光传感器331安装在功能壳体上，与无线通信模块333电连接。信道更换开关安装在功能壳体上，用于改变采集电极3与上位机2之间的通信频段。

其中储液囊32用于存储耦合剂，使得可以进行长程心电图，同时随着液体的消耗，使得储液囊32中的压力越来越小，进而使得采集电极3与患者身体固定的更加牢固。其中激光传感器331当接收到激光照射时，可以产生电信号，并与上位机2通讯，确定当前采集电极3布置在激光照射部位。

本申请的心电图采集系统可以通过辅助功能床1对患者进行身体红外扫描，然后通过模型对比以及计算得出采集电极3应该布置的位置，并通过第一激光定位灯134或第二激光定位灯115照射需要布置采集电极3的位置。在采集电极3布置完成后，通过采集电极3上的激光传感器331来确认采集电极3是否布置在了正确的位置。所以本申请的心电图采集系统同时也可以用于培训操作者的采集电极3布置，作为教学用具使用。

本系统的工作方法，包括以下主步骤：S1：初始化。S2：上位机2控制辅助功能床1扫描患者体型。S3：上位机2计算并通过辅助功能床1标识出需要布置采集电极3的位置。S4：上位机2与若干个采集电极3通过不同的信道建立连接。S5：上位机2判断采集电极3是否布置正确。S6：上位机2生成心电图。

实际操作时，先让患者张开双臂，此时操作者开始给采集电极3的储液囊32中灌注耦合剂，并将采集电极3与上位机2进行信道连接，上位机2已经确定了采集电极3应该布置的位置时，操作者开始布置采集电极3。

S2包括以下步骤：A1：确定患者的胸部位置和腹部位置。A2：获取患者呼吸时长以及呼吸时腹部变化量。A3：获取患者不同呼吸状态下的躯干模型。

A1包括以下步骤：B1：上位机2控制顶部扫描结构沿着顶部滑动112运动，对患者躯干进行快速扫描。B2：收集患者身体与正面弧形板113之间的距离。B3：通过数值变化关系以及人体比例确定腹部和胸部的大致位置。

B3的方法为：将所有的扫描点横向和纵向连线，形成网络，寻找网络中的凹陷处，且凹陷处周边高度相同的位置，该位置为肚脐所在的位置，进而确定腹部所在的位置。再结合人体躯干模型胸腔和腹部比例，确定胸腔和腹部的大致位置。

A2包括以下步骤：C1：将顶部扫描结构停在腹部位置，并同时将侧面扫描结构停在与顶部扫描结构相同的位置，使得组成一个半环结构。C2：持续扫描顶部扫描结构以及侧面扫描结构所对应的位置，直到病人完成了一个呼吸。C3：将同一个位置在一个呼吸期间的距离数值作对比，将差值最大的数值作为呼吸时腹部的变化量。

A3包括以下步骤：D1：将患者的一个呼吸时间作为变化标准单位。D2：建立若干个在一个呼吸中时间内不同时间的数据空间。D3：建立以一个呼吸时间作为循环单位的计时循环。D4：控制顶面扫描结构和侧面扫描结构进行往复扫描，获取不同位置的躯干数据。D5：将扫描过程中的躯干数据录入到与当前扫描计时相对应的数据空间中。D6：形成患者在一个呼吸时间内不同时间时的躯干模型。

D6中形成患者在一个呼吸时间内不同时间时的躯干模型的方法是：在进行了一段时间的全躯干扫描后，分析每个数据空间中的躯干数据的完整程度，对于缺失的部分进行局部往复扫描，直到将所有数据空间中的躯干数据补充完整，并将每个数据空间中相邻点的躯干数据连接，形成网络，进而形成了躯干模型。

S3包括以下步骤：E1：通过分析若干个数据空间内的躯干模型得到胸部和腹部的分界线，并得到胸部开始位置。E2：结合常规人体胸腔模型确认当前患者的肋骨位置，和应该布置采集电极3的点位。E3：关闭一号扫描仪和二号扫描仪，将顶部扫描结构或侧面扫描结构移动到需要布置采集电极3所在的区域，并激活对应位置的一号激光定位灯或二号激光定位灯，使得激光照射在患者需要布置采集电极3的位置。

E1中得到胸部和腹部分界线的方法为：对比每个数据空间中的躯干模型，找出躯干模型中肚脐周边数据最小的数据空间和肚脐周边数据最大的数据空间。并将两个数据空间中的躯干模型首尾重合，并将其中与肚脐处于同一区域，且无法重合区域落差大于第一阀值的区域视为腹部，并获得胸部和腹部分界线。

对于有经验的操作者来说，寻找心电图采集电极3布置点可以通过眼睛观察就能大概确定位置，但是对于新手来说需要去用手在患者身上寻找需要布置采集电极3的位置，由于人们胸部肋骨部分被触碰时会产生痒痒的感觉，进行使得呼吸动作加大，更加影响到新手对布置位置，进而会影响到最终心电图结果。所以本申请的S2和S3两个步骤主要目的就是在不接触的情况下确认采集电极3在患者身上的布置点。又由于人在平躺状态下呼吸时，腹部的变化是最大的，其中尤其肚脐的位置，所以本申请中先找到肚脐的位置。进而找打了胸腔的位置，但是只找到大概位置并不能轻易的确定采集电极3的布置点，只有找到胸腹分界线才可以。所以本申请的A2、A3以及E1的作用便是找到患者身上的胸腹分界线。而由于平躺状态下腹部变化最大，所以找到患者在呼吸过程中腹部的两个极限状态，及呼气最小是的腹部状态和吸气最大时的腹部状态。以此来确定腹部的位置，患者在平躺呼吸时，腹部的变化会带动胸腹连接处的变化，但是这个变化是从腹部到胸部逐渐减小的，所以为了得到较为准确的胸腹分界线，本申请中加入了落差大于第一阈值作为筛选条件，进而使得胸腹分界线更加准确。

除此之外，在实际操作过程中，对于患者体型胖瘦各有不同，对于瘦的人来说，呼吸时虽然腹部会发生较大的变化，但是如果强行扫描的话，还是可以得出一个较为符合的体型模型，但是对于胖的人来说，腹部变化会很大，所以如果不按照时间建立多个数据空间进行分类的话，会导致最终的模型出现乱七八糟的状态。

S5包括以下步骤：F1：监测是否有激光标记处的采集电极3未布置，如果有采集电极3未布置，跳转F3。如果激光标记处均已布置采集电极3，跳转F2。F2：熄灭所有的激光，并检测每个采集电极3所采集到的心电图波形是否符合所布置位置的心电图波形特征，如果都符合，跳转F4。如果有不符合，跳转F5。F3：上位机2提示操作者存在有激光标记处未布置采集电极3，跳转F1。F4：跳转S6。F5：确定不符合的采集电极3个数，如果是多个，跳转F6，如果只有一个，跳转F7。F6：上位机2提示操作者对不符合的采集电极3进行位置互换，并打开激光，跳转F1。F7：上位机2提示操作者对不符合的采集电极3手动进行位置确定，并跳转F2。

其中确认是否有激光标记处的采集电极3未布置是通过安装在采集电极3中的激光传感器331是否接收到激光照射来判定的，当激光传感器331接收到激光照射后，会通过无线通信模块333给上位机2发送信号，表示采集电极3已经布置到了指定位置。

对于心电图采集，不同位置的采集电极3与上位机2的连接信道不同，但是由于采集电极3数量较多，所以对于新手来说很容易弄混。可能会把应该放在V1处的采集电极3放到V4处，进而使得采集到的心电图数据混论。所以在F2中加了一个信道判断。除此之外也有些患者由于后天的各种因素，导致肋骨位置存在较大的偏差时，这个就不是新手以及本系统可以处理的问题，所以会提醒进行手动位置确定。

本申请的工作方法，利用心电图采集系统系统进行患者体型数据收集，并计算出胸部和腹部的分界线，进而通过不接触的方式帮助新手操作者找到需要布置采集电极3的位置。并通过第一激光定位灯134或第二激光定位灯115照射对采集电极3的布置进行引导。在采集电极3布置完成后，通过采集电极3上的激光传感器331来确认采集电极3是否布置在了正确的位置，进一步的帮助到了新手操作者。所以本申请的工作方法使得具有引导功能的心电图采集系统可以用于培训操作者的采集电极3布置，作为教学用具使用。

以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明创造进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明创造各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明创造的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种具有引导功能的心电图采集系统，包括上位机，其特征在于，还包括：

采集电极，与上位机通信连接，用于采集患者的心电数据并反馈安装位置是否准确；

辅助功能床，与上位机通信连接，用于帮助操作者在患者身上标准采集电极安装位置。

2.根据权利要求1所述的一种具有引导功能的心电图采集系统，其特征在于，所述的辅助功能床包括：

床体，放置在地面上；

侧面扫描结构，设置在床体两侧，与床体固定连接，与上位机通信连接；

顶部扫描结构，设置在床体的床头端，与床体固定连接，与上位机通信里连接；

电源模块，安装在床体上，与侧面扫描结构和顶部扫描结构电连接。

3.根据权利要求2所述的一种具有引导功能的心电图采集系统，其特征在于，所述的侧面扫描结构包括：

侧面滑道，固定安装在床体上，与床体固定连接；

侧面弧形板，安装在侧面滑道中，与侧面滑道滑动连接；

一号红外扫描仪，安装在侧面弧形板内侧，并朝向床体，与上位机通信连接，与电源模块电连接；

第一激光定位灯，安装在侧面弧形板内侧，并朝向床体，与上位机通信连接，与电源模块电连接；

第一驱动模块，安装在侧面弧形板上，与电源模块电连接，与上位机通信连接，用于驱动侧面弧形板在侧面滑道中运动，并记录侧面弧形板在床体上的位置。

4.根据权利要求2所述的一种具有引导功能的心电图采集系统，其特征在于，所述的顶部扫描结构包括：

支撑架，一端固定安装在床体上；

顶部滑道，一端与支撑架固定连接；

正面弧形板，安装在顶部滑道上，与顶部滑道滑动连接；

二号红外扫描仪，安装在正面弧形板的内弧面，并朝向床体，与上位机通信连接，与电源模块电连接；

第二激光定位灯，安装在正面弧形板的内弧面，并朝向床体，与上位机通信连接，与电源模块电连接；

第二驱动模块，安装在正面弧形板上，与上位机通信连接，与电源模块电连接，用于驱动正面弧形板在顶部滑动中运动，并记录正面弧形板在床体上的位置。

5.根据权利要求1所述的一种具有引导功能的心电图采集系统，其特征在于，所述的采集电极包括：

金属采集头，为半球形腔体，开口处用于与固定在患者身体上；

储液囊，位于金属采集头背面，与金属采集头可拆卸连接，并与金属采集头内部连通；

功能部件，安装在储液囊的另一端，与储液囊固定连接，与上位机通信连接，与金属采集头电连接。

6.根据权利要求5所述的一种具有引导功能的心电图采集系统，其特征在于，所述的功能部件包括：

功能壳体，与储液囊固定连接；

AD转化模块，安装在功能壳体中，与金属采样头电连接；

无线通信模块，安装在功能壳体中，与AD转化模块电连接，与上位机通信连接；

供电模块，安装在功能壳体中，与无线通信模块电连接；

激光传感器，安装在功能壳体上，与无线通信模块电连接。

7.根据权利要求6所述的一种具有引导功能的心电图采集系统，其特征在于，所述的功能壳体上还设置有信道更换开关，用于改变采集电极与上位机之间的通信频段。

8.根据权利要求6所述的一种具有引导功能的心电图采集系统，其特征在于，所述的储液囊具有弹性。

9.根据权利要求2所述的一种具有引导功能的心电图采集系统，其特征在于，所述的侧面扫描结构和顶部扫描结构能闭合形成一个半环结构。

10.根据权利要求9所述的一种具有引导功能的心电图采集系统，其特征在于，所述的顶部扫描结构占半环结构的一半；所述的侧面扫描结构占半环结构的四分之一。

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