CN1149440A - 一种动态心电监测及其智能监测方法 - Google Patents

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CN1149440A CN 95114236 CN95114236A CN1149440A CN 1149440 A CN1149440 A CN 1149440A CN 95114236 CN95114236 CN 95114236 CN 95114236 A CN95114236 A CN 95114236A CN 1149440 A CN1149440 A CN 1149440A
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杨振野
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Abstract

本发明涉及一种便携式动态心电监测装置及其智能监测方法，由于采用了微机芯片及大规模外围接口电路，并且存入了与之相适应的特殊控制程序。因此，实现了既可进行实时分析又可完成24小时以上完整的心电信息记录，并可直接产生标准的心电分析报告，令这种装置可由病人随身携带，既可随时监测病情变化，又可做完整心电记录，便于医生诊断。具有功能完整、齐全的特点；广泛适应医院及私人使用。

Description

一种动态心电监测及其智能监测方法
本发明涉及一种便携式，采用大规模集成电路芯片进行心电监测分析记录的动态心电监测记录装置及其智能监测方法。
当前，便携式的能进行24小时以上心电记录的装置均不具有实时分析的功能。而片段式心电监护仪也仅能按照进行初级心电分析。例如中国专利CN2164793Y。
本发明的目的在于提供一种便携式的能记录24小时以上心电波，且在记录的同时对心电波进行实时分析，对异常心电实时报警。不需要再与外部微机联接即可产生并输出心电分析报告、报警报告和心率变异分析报告的装置及其智能检测方法。
本发明是这样实现的：如图1所示：其装置包括：心电信息探头(1)、前置放大电路(2)、电源电路(3)、接口电路(4)、显示电路(5)，其特征在于：心电信息探头(1)与前置放大电路(2)连接，电路(2)与微机芯片及大规模外围接口电路(6)连接，电路(6)与接口电路(4)连接，电路(6)与接口电路(4)连接，电路(6)与显示电路(5)连接，电路(6)与大容量存储器电路(7)连接，电源电路(3)与探头(1)、电路(2)、接口电路(4)、电路(6)、存储器电路(7)的电源端连接。心电信息探头(1)接于人体，将所探测的心电信息送至前置放大器(2)放大后送微机芯片(10)处理，处理后心电信息送大容量存储器(7)保存，根据微机芯片(10)的处理结果，可将心电信息同时借助大规模外围接口电路(11)送至显示电路(5)显示。由接口电路(4)可将人的操作要求送至微机芯片及大规模接口电路(6)。电源电路(3)为整机提供电源。所使用的大容量存储器(7)为固态存储器，其容量达16兆字节以上。存储器电路(7)之中的固态存储器可使用动态存储器KM44C4100、KM42C8100、28F010等芯片。由于采用了微机芯片(10)和大规模外围接口电路(11)，(如80C198或80C196和PSD4XX或PSD5XX等)使得本系统在记录心电的同时还可对异常心电进行实时分析处理，当分析出异常心电时，可将异常心电波实时地显示于显示电路(5)的显示屏上，同时显示相关信息。
本发明还可作如下的具体化；如图2所示，报警电路(8)的信号输入端与微机芯片(10)的信号输出端连接，电源端与电源电路(3)连接；并行通讯打印接口(9)的信号线分别与电路(11)的数据线和控制线联接，其电源线与电源电路(3)连接，打印口(9)的输出控制端与微机芯片(10)的输入端连接，打印口(9)的输入控制端与微机芯片(10)的信号输出端连接；大规模外围接口电路(11)的接口分别与打印口(9)的数据和控制口相接，而打印口(9)的输入控制端与电路(11)的输出控制端连接，打印口(9)的输出控制端与电路(11)的输入控制端连接。由于使用了报警电路(8)，当微机芯片及大规模外围接口电路(6)(以下简称接口电路(6))分析出异常心电波时，接口电路(6)将控制报警电路(8)发出声响报警信息。并行通讯打印口接口(9)与接口电路(6)相配合，可在接口电路(4)的控制下对所记录的心电信息及分析结果进行编辑与修改，医生可通过显示电路(5)的显示屏对患者直接进行诊断，连接打印机后可以直接打印出心电分析报告及异常波形。根据需要，由并行通讯打印接口(9)还可以实现与PC机的通讯，既可将所记录和分析的结果传入PC机保存或浏览，也可直接进行参数设置。以上功能可以借助标准打印口如DB25，在接口电路(6)的控制下来实现，可以将输入控制与输出控制直接与微机芯片(10)相连。也可通过大规模外围接口电路(11)与微机芯片(10)相连。
本发明还可以做如下具体化：如图3所示：大容量存储电路(7)由地址切换电路(12)和地址译码电路(13)及存储器(14)组成，其中，电路(12)与存储器(14)连接，电路(13)与存储器(14)连接，存储器(14)与芯片(10)连接，电路(11)分别与电路(12)、电路(13)连接。大容量存储器(7)的存储器的数据线直接与微机芯片(10)相连，微机芯片(10)的地址数据线和微机芯片(10)送至大规模外围接口电路(11)的锁存地址输出线均送至地址切换电路(12)再送给大容量存储器(7)的存储器。其低位地址线毋须锁存，地址译码电路(13)与大规模外围接口电路(11)相连完成片选功能。由于采用本实施方案，既简化了接口电路又节省了功耗。地址切换电路(12)和地址译码电路(13)可接至大规模外围接口电路(11)的任何可编程设置的接口。
本发明还可以做以下具体化：参见图3，显示电路(5)与微机芯片及大规模外围接口电路(6)直接相连。由于采用了大规模外围接口电路(11)，使得显示电路(5)的接口得以简化。其控制信号的接口均由大规模外围接口电路(11)来完成。由此方案医生可对分析结果进行编辑与修改和分析参数的设置。
本发明的微机芯片及大规模外围接口电路(6)中可储程序可以执行下列步骤(参见图5)：
<1>进入开机预处理模块A。装置接通电源后，首先对本装置各单元初始化，装置自检后提示主菜单等侯操作者从接口电路(4)送入操作指令。
<2>进入初始化模块B：按照要求从接口电路(4)传入必要的设置参数存于微机芯片及大规模外围接口电路(6)中。在显示电路(5)中的显示屏上提示相应菜单，由键盘或其它输入装置经接口电路(4)对操作人员所希望设置的参数进行设置。
<3>进入记录模块G：启动A/D转换，分别将心电信息经心电信息探头(1)、前置放大器(2)传至微机芯片及大规模外围接口电路(6)的模拟信号进行A/D转换后暂存，滤波后送大容量存储电路(7)存贮，同时微机芯片及大规模外围接口电路(6)对此模拟信号进行R-R节律和心电形态分析。微机芯片及大规模外围接口电路(6)启动A/D将各模拟信号做A/D转换后送微机芯片及大规模外围接口电路(6)中的寄存器暂存，由程序进行软件滤波后送大容量存储电路(7)存贮，微机芯片及大规模外围接口电路(6)对心电信号进行R-R节律和心电形态分析和分类统计。
<4>进入编辑与修改模块D：微机芯片及大规模外围接口电路(6)通过显示电路(5)提示相关信息，按照接口电路(4)所传入的指令对所分析和统计的结果进行修改。
<5>进入评价与分析模块C：微机芯片及大规模外围接口电路(6)对大容量存储器(7)中的心电信息进行心电分析和统计并产生心电分析报告和报警报告。按R-R节律和心电形态特征对心电进行分析和分类统计，同时产生心电分析报报告和报警报告。
在上述的基础上本发明的微机芯片及大规模外围接口电路(6)中所储程序的执行步骤还可做如下具体化：A/D转换、滤波和暂存均在微机芯片(10)中进行；存储心电信息是由微机芯片(10)控制大规模外围接口电路(11)、地址切换电路(12)、地址译码电路(13)和存储器电路(14)所完成。发出报警声是由微机芯片(10)发给报警电路(8)完成。
图1是本发明的装置基本结构示意图。
图2是本发明的装置结构示意图。
图3是本发明的一种具体电路图。
图4是图3电路的一种变化的部分的局部电路图。
图5是程序主流程图。
图6是报警事件处理程序流程图。
图7是心率变异分析程序流程图。
本发明由于采用了微机芯片及大规模外围接口电路(6)与大容量存储器(7)相结合，从而实现了在实时分析异常心电的同时记录存储24小时以上全心电信息。又由于采用了并行通讯打印口(9)和接口电路(4)从而实现了方便的人机对话，并且不必再与微机相联即可独立产生心电分析报告，与外部设备相联后可输出心电分析报告和各心电波。借助显示电路(5)医生可直接在显示屏上进行诊断；在接口电路(4)的配合下，医生可对分析结果进行编辑与修改及分析参数的设置。又由于本发明采用了如图5所示的程序智能控制，使上述功能更趋完善和智能化。
实施例1：
如图3所示，(4)是6×8键盘，(5)是点阵式液晶显示器(MGL32064)，(9)是并行通信打印接口DB25，(10)是单片机芯片80C196KC，(11)是单片机大规模外围接口芯片PSD4XX，(12)是三片集成电路74IIC157，(13)是集成电路74HC138，(14)是16片大容量存储器芯片KM44C4100。人体心电信号经由(1)送至(2)放大后送至(10)的ACH0-ACH2(模拟输入通道)，经(10)分析处理后送到IC1至IC16存储。(13)与(9)、(5)、(12)和(13)的接口均由(11)实现。(10)可将要输出的信息分别送至(11)的各口锁存。(11)的PB0-PB5为键盘扫描线，(4)的输出线接至(10)的P1。(10)的显示信息经由(11)传至(5)。(10)将要访问存储器的高位地址送至(11)的PA口和PD0-PD3锁存后，即可将信息存入IC1至C16。IC1至IC15的地址线由(12)提供，选通线由(13)提供。(3)为所有元器件电源端提供+5V和-10V直接稳压电源。(10)的HSO.0接至报警电路(8)。由(11)控制(9)的控制线，以达到(9)成为双向口既可输出接标准打印机，也可实现与PC机的双向通讯联络。借助(11)的锁存功能，可将(10)的信息直接传至(5)而下需其他接口芯片。由于使用了高速单片机80C196KC，处理速度大为提高。以确保在实时处理分析心电信息的同时对心电信息进行滤波存贮。使用16片大容量动态存储器(总容量达到32MB)可以记录下24小时以上三导联心电信息。
如图5所示，A是开机预处理模块。B是初始化模块，它又细分为B1基本信息设置模块，B2分析参数设置模块，B3报警参数设置模块；C是评价与分析模块，它又可细分为C1报告形成模块，C2心率变异分析模块；D是编辑与修改模块，它又可细分为D1分析结果浏览模块，D2病波属性修改模块；E是打印模块，它又可细分为E1报告打印模块，E2是波形打印模块；F是数据传送模块；G是记录模块，G1是R波定位模块，G2是心电异常分析模块，G3是报警事件处理模块。接通电源后首先进入开机预处理模块A，在此模块中对的有内部参数进行初始参数预置，之后借助显示电路(5)提示主菜单，等侯操作人员从接口电路(4)传入命令以进入各子模块；在开机预处理模块之后通常是进入初始化模块B，借助显示电路(5)和接口电路(4)执行基本信息设置模块B1对患者姓名、性别、年龄等参数进行设置，执行分析参数设置模块对心动过速上限、心动过缓下限等参数进行设置，执行报警参数设置模块对P-R间期、Q波宽等参数进行设置；之后进入记录模块G，由微机芯片及大规模外围接口电路(6)将心电信息探头(1)经前置放大器(2)放大后的模拟心电信息做A/D转换，转换后在微机芯片及大规模外围接口电路(6)中暂存，软件滤波后送大容量存储器(7)存储，执行R波定位模块将R波定位，执行心电异常分析模块按R-R间期和P-QRS-T波形态特征点两种算法分析心电波，发现异常心电波后执行报警事件处理模块G3；记录完成后即执行编辑与修改模块D，借助显示电路(5)和接口电路(4)对存储电路(7)中所存心电分析结果进行编辑与修改，执行分析结果浏览模块D1浏览分析结果，执行病波属性修改模块D2可以改变异常波的属性或删除；之后可进入评价与分析模块C，执行报告形成模块C1产生心电分析报告、报警报告，执行心率变异分析模块进行心率变异分析并产生心率变异分析报告；之后可执行打印模块，按照接口电路(4)的命令要求执行报告打印模块E1打印各基本分析报告、报警报告、心率变异分析报告，执行波形打印模块E2打印正常、异常心电波；按照接口电路(4)的命令要求还可以执行数据传送模块F以实现与PC机的数据通讯。报警事件处理模块G3的内部结构如图6所示，当发现有异常波后先判断是否是III级异常波，如是则发出第一报警信号、在显示器(5)上显示该异常波，将该异常波的地址送大容量存储器(7)存贮；如不是III级异常波再判断是否是II级异常波，如是则发出第二报警信号、在显示电中(5)显示该异常波、将该异常波的地址送大容量存储器(7)存贮；如不是II级异常波则判断是否是1级异常波，如是则将该异常心电波的地址送大容量存储器(7)存贮；如三种异常波均不是则退出返回。心率变异分析模块C2的内部结构如图7所示，首先执行时域分析模块计算出标准时域分析指标；执行直方图计算模块算出R-R直方图、R-R差值直方图和3R直方图；执行罗伦兹散点图计算模块计算出罗伦兹散点图；之后判断有无异常心搏(包括早搏和阻滞)，如有则剔除异常心搏并用正常心搏来取代；之后继续执行功率谱分析模块计算出功率谱密度曲线和平衡比，之后执行报告形成模块产生心率变异分析报告。
实施例2：
如图4所示。(9)是并行通讯打印接口DB25，(10)是单片机80C196KC，(11)是大规模单片机外围接口电路。(9)的控制线直接与(10)的HSO.2，HSO.3和HSI.1、HSI.2相联。这样可以省出(11)的口线以便其他之用。其他部分与实施例1相同。

Claims (9)

  1. 一种动态心电监测装置
    1、一种动态心电监测装置，其包括：心电信息探头(1)、前置放大电路(2)、电源电路(3)、接口电路(4)、显示电路(5)，其特征在于：心电信息探头(1)与前置放大电路(2)连接，电路(2)与微机芯片及大规模外围接口电路(6)连接，电路(6)与接口电路(4)连接，电路(6)与接口电路(4)连接，电路(6)与显示器(5)连接，电路(6)与大容量存储器(7)连接，电源电路(3)与探头(1)、电路(2)、接口电路(4)、电路(5)、存储器电路(7)的电源端连接。
  2. 2、根据权利要求1所述的动态心电监测装置，其特征在于：微机芯片及大规模外围接口电路(6)由微机芯片(10)和大规模外围接口电路(11)组成，报警电路(8)的信号输入端与微机芯片(10)的信号输出端连接，电源端与电源电路(3)连接；并行通讯打印接口(9)的信号线分别与电路(11)的数据线和控制线联接，其电源线与电源电路(3)连接，打印口(9)的输出控制端与微机芯片(10)的输入端连接，打印口(9)的输入控制端与微机芯片(10)的信号输出端连接。
  3. 3、根据权利要求2所述的动态心电监测装置，其特征在于：电路(11)的接口分别与打印口(9)的数据和控制口相接，而打印口(9)的输入控制端与电路(11)的输出控制端连接，打印口(9)的输出控制端与电路(11)的输入控制端连接。
  4. 4、根据权利要求1或2或3所述的动态心电监测装置，其特征在于：电路(7)由地址切换电路(12)和地址译码(13)及存储器(14)组成，其中，电路(12)与存储器(14)连接，电路(13)与存储器(14)连接，存储器(14)与芯片(10)连接，电路(11)分别与电路(12)、电路(13)连接。
  5. 5、根据权利要求1或2或3所述的动态心电监测装置，其特征在于：显示电路(5)与芯片(10)、电路(11)直接相连。
  6. 6、根据权利要求1所述的动态心电监测装置，其特征在于：微机芯片及大规模外围接口电路(6)所存程序可以执行下列步骤：
    <1>进入开机预处理模块A；
    <2>进入初始化模块B：按照要求从接口电路(4)传入必要的设置参数存于微机芯片及大规模外围接口电路(6)中；
    <3>进入记录模块G：启动A/D转换分别将心电信息经心电信息探头(1)、前置放大器(2)传至微机芯片及大规模外围接口电路(6)的模拟信号进行A/D转换后暂存，滤波后送大容量存储电路(7)存贮，同时微机芯片及大规模外围接口电路(6)对比模拟信号进行分析，当发现有异常时进行报警事件处理；
    <4>进入编辑与修改模块D：微机芯片及大规模外围接口电路(6)按照接口电路(4)所传入的指令对所记录和分析的结果进行编辑与修改；
    <5>进入评价与分析模块C：微机芯片及大规模外围接口电路(6)对大容量存储器(7)中的心电信息进行心电分析和统计并产生心电分析报告和报警报告。
  7. 7、根据权利要求2或3所述的动态心电监测装置，其特征在于：微机芯片及大规模外围接口电路(6)所存程序可以执行下列步骤：
    <1>进入开机预处理模块A；
    <2>进入初始化模块B：按照要求从接口电路(4)传入必要的设置参数存于微机芯片(10)中；
    <3>进入记录模块G：启动A/D转换分别将心电信息经心电信息探头(1)、前置放大器(2)传至微机芯片(10)的模拟信号进行A/D转换后暂存于大规模外围接口电路(11)中，滤波后由微机芯片(10)控制大规模外围接口电路(11)、地址切换电路(12)，地址译码电路(13)将心电信息送至存储器(14)存储，微机芯片(10)对此模拟信号进行分析；
    <4>进入编辑与修改模块D：按照接口电路(4)所传入的指令对所记录和分析的结果进行编辑与修改；
    <5>进入评价与分析模块C：微机芯片(10)对存储器(14)中的心电信息进行心电分析和统计并产生心电分析报告和报警报告。
  8. 8、根据权利要求7所述的动态心电监测装置，其特征在于：微机芯片及大规模外围接口电路(6)所有程序可以执行下列步骤：根据接口电路(4)的传入指令进行心率变异分析并产生心率变异分析报告。
  9. 9、根据权利要求7所述的动态心电监测装置，其特征在于所述微机芯片及大规模外围接口电路(6)在对心电进行实时分析的同时，根据异常心电的情况执行下列步骤：对异常心电波的危险级别进行判断，对于III级异常波发出第一报警信号，对于II级异常波发出第二报警信号；对于I级异常波不发报警信号；但对所有异常心电波均做特殊记录处理。
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