CN1545980A - 18导同步心电信息检测的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
18导同步心电信息检测与分析方法，在导联电极、导联、18导同步心电放大器构成的条件下将心电模拟信号转换成数字信号，18导同步心电放大器设有14个独立的放大通道，并同步放大14导联心电信号，剩余的4导联通过的计算获得，心电数据采集进行高频心电图、常规心电图、心室晚电位、心房晚电位、频谱心电图、心向量图、心率变异性、自主神经信息、体表希氏电位自动分析和心电数据库的采集。18导联心电图具有观察范围大且直接，尤其对心脏广泛面积ST、T改变的动态观察有其它仪器无法取代的优点。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种同步心电信息检测的方法与装置，尤其是18导同步心电信息检测的方法与装置。
二、背景技术
现有的心电信息检测的方法与装置的用12导联、正交3导联心电图的仪器和采集分析，已经具有高频心电图、常规心电图、心室晚电位、心房晚电位、频谱心电图、心向量图、心率变异性、自主神经信息、体表希氏电位自动分析和心电数据库等功能。但对心电的采集分析和观察范围仍有局限。现有的高频心电图和心率变异性测量装置已经采用。本申请人申请的心率变异性CN95240462和高频心电图仪CN91206324均是现有技术的代表，但未有报导18导同步心电信息检测的方法与装置。
三、发明内容
本发明目的是提供一种同时在18导联上描记同一心动周期的心电信号信息检测的方法与装置。得到一种观察范围大且直接的心电信号信息检测的方法与装置。
本发明的目的是这样实现的：
18导同步心电放大器包括14个独立的放大通道，同步放大14导联心电信号(II、III、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C3R、C4R、C5R)，剩余的4导联(I、aVR、aVL、aVF)通过以后的计算获得。14个通道放大器的电路结构完全相同，性能基本一致。
心电信号是模拟信号，必须转换成数字信号才能被计算机采集处理。系统使用参考电压为5V的12位A/D转换器采集信号，其分辨率为5V/(212-1)＝1.22mV。转换板有16个模拟量输入通道，-5～+5V双极输入，最高采样频率为100KHz(即转换时间10μS)，能满足系统采样频率最高为70KHz的14通道(每通道5KHz)的要求。转换板由单片机控制数据采集，并通过USB口向微机传输数据、接收微机控制信号。
心率变异测定电路包括微分电路和绝对值线性检波电路(ABS电路)，差动放大电路输出连接微分电路，微分电路输出连接ABS电路，ABS电路输出连至单片机的A/D采样口，其中ABS电路由运放电路构成的将双极性信号转变为相同极性的限辐放大器组成。
心率变异性进行长时间的记录，可对任意5分钟数据段进行分析。18导同步心电信息检测与分析系统(以下简称系统)由导联电极、导联、18导同步心电放大器和附属配件微机、显示器、打印机等组成；具有高频心电图、常规心电图、心室晚电位、心房晚电位、频谱心电图、心向量图、心率变异性、自主神经信息、体表希氏电位自动分析和心电数据库等功能。18导联心电图系指在常规12导联(I、II、III、aVR、aVL、aVF、C1、C2、C3、C4、C5、C6)外，附加C7、C8、C9、C3R、C4R、C5R六个导联。本系统的最大特点是18导同步心电图的采集功能，即可同时在18导联上描记同一心动周期的心电信号。
实时同步观察18导心电图变化有助于鉴别心绞痛与AMI和早期复极综合症；以及鉴别心源性与非心源性胸痛；提高急性右心室梗死和正后壁梗死的诊断率，防止漏诊；适用于观察急性透壁心肌梗死(6小时内)静态溶栓者溶栓过程中ST-T的改变。相比于常规12导联心电图，18导联心电图具有观察范围大且直接，尤其对心脏广泛面积ST、T改变的动态观察有其它仪器无法取代的优点。
本发明装置包括输入心电信号的导引电极，线性信号放大器，模数转换器，计算机及显示装置等，线性信号放大器由n路三运放电路并联构成后接低通滤波器，整个放大器放大倍数及带宽可变。
系统硬件包含三部分：高性能18导同步心电放大器(包括18导联和3导联系统)；12位A/D转换板；微机系统及其外围设备。其结构框图如图1所示。
另外，本系统也具有常规12导联、正交3导联心电图的采集分析功能。
系统所用微机为Intel PIII 733MHz，128MB内存，20GB硬盘，配有SVGA卡支持的高分辨率(1024×768)彩色图形液晶显示器，光驱(50速)及激光打印机。其特点是运行速度快，数据分析处理能力强
四、附图说明
图1为本发明框图
图2为本发明通道放大器的电路图
五、具体实施方式
如图所示，单通道放大器电路如图2所示。集成测量放大器U3(AD620)提供主要的电压增益(500倍)和共模抑制比(90dB以上)；U12、U15A、U15B(LF353)三个运算放大器构成积分型反馈网络实现基线稳定及自动复位；光耦合器U6、U7(TIL117)与运算放大器U5B、U8B(LF353)组成补偿型线性信号隔离传输器实现线性光电隔离。18导同步心电放大器的导联系统要求每次同时接通18路信号(在本系统设计中实际只需要14路信号)，由电子开关切换同时接通正交导联的三路信号(X，Y，Z)或Frank导联的三路信号(X’，Y’，Z’)。
本发明系统软件包括心电数据采集模块，心电数据库(ECGDB)模块，心向量(VCG)诊断分析模块，高频心电图(HEECG)诊断分析模块，心房晚电位(ALP)诊断分析模块，CMP(心室晚电位VLP，希氏束电图HBE)诊断分析模块，心率变异性(HRV)诊断分析模块。
心电数据采集模块可进行ECG，HFECG，HRV，CMP，VCG心电数据的采集。18导同步心电放大器的增益、频带宽度、导联系统的切换可按照用户选择的类型自动调整，也可由用户通过软件自行设置；提供基线漂移的软件复位方式；提供手动、自动两种数据采集停止方式，采集停止后数据自动保存；提供50Hz软件实时滤波，同时保存滤波前及滤波后数据；监测波形的幅度及扫描速率可调。
心电数据库(ECGDB)模块可进行18导同步ECG信号分析诊断以及病人心电数据及病历档案的管理。可增加、修改、删除、查找、显示病人档案；回放存储的心电数据，对心电波形可进行无极放大，便于医生观察信号的细节；可给出平均心率、P波宽度、QRS波宽度、PR间期、QT间期、QTc、QTd、平均电轴的自动测量结果，并提供P波宽度、QRS波宽度、PR间期、QT间期、QTd的手动测量方法。
心向量(VCG)诊断分析模块可显示并分析连续心向量图，平面心向量图和空间心向量图。可进行P、T、QRS波宽度的标定及连续向量的显示；提供额面、横面、右侧面的VCG平面心向量图，额面、横面、右侧面P环，QRS环，T环的空间心向量参数。
高频心电图(HEECG)诊断分析模块可进行高频心电图(HFECG)频谱分析。可分别显示原始的和迭加后的波形；迭加所采用的基准导联可由用户选择；提供各个导联的频谱分析结果，包括各个频带的能量百分比以及相应的直方图。
心房晚电位(ALP)诊断分析模块主要完成心房晚电位(ALP)参数的测量分析。提供X、Y、Z导联波形图、经过带通滤波后的波形图及AR模型谱分析图；自动测量结果包括P波持续时间(standard P，total P)，最后20ms(Last 20ms)的均方根电压(RMS Voltages)和噪声电压(Noise)，同时给出P波向量幅度(Vector Magnitude)图；提供了手动测量的方法。
心房晚电位的测量方法：CMP(心室晚电位VLP，希氏束电图HBE)诊断分析模块完成CMP(心室晚电位VLP，希氏束电图HBE)参数的测量分析。用户可设置滤波器的下限频率和阶数；心室晚电位VLP的自动测量结果包括QRS波持续的时间(Total QRS)，在40uV以下的时间(Under 40uV)，总的均方根电压(RMS Voltages)Total QRS，最后40ms(Last 40ms)的均方根电压和噪声电压(Noise)，同时给出QRS波向量幅度(Vector Magnitude)图；希氏束电图HBE的参数通过手动测量的方式完成，包括P-A(P波起点和A波起点时间间距)，A-H(A波起点和H波起点的时间间距)，H-V(H波起点和V波起点的时间间距)，H波的宽度的测量。
心率变异性(HRV)诊断分析模块可完成任意5分钟数据段的心率变异性(HRV)参数分析和图形显示，包括了散点图分析，时域分析，傅立叶频谱分析，AR模型分析。散点图分析可选择显示心率变异散点图或RR间期散点图，时间长度可由用户调节；时域分析可进行变异系数，变异统计和心率显示；傅立叶频谱分析可进行数据的平均波形及综合显示；AR模型分析(自回归分析)可进行FFT显示、平均波形显示及综合显示。通过对数据获得的时间的设定起始和结束获得任意任意5分钟数据段，并进行分析。
以上各模块的分析结果均可给出诊断报告并打印。
如确定心率变异性的傅立叶频谱分析方法如下：R-R间期数据个数，开辟存放RR间期数据的内存空间、数据分组(256个一组，步长128，最后一组如不足256个数据用0补全)、分组组数为q，第q组256个数据相加得S，第q组256个数据各自与S/256相减后加海明窗存入复数数组a(256)，对其进行快速傅里叶变换FFT(a(256))。a(i)*a(i)/q/0.3958727436存入FFTDATA(i)，通过FFT(a(256))以信号处理技术分析获取的以3-8min时间段为步长的心率变异性信号。
设置滤波器的下限频率和阶数；心室晚电位VLP的自动测量结果包括QRS波持续的时间(Total QRS)，在40uV以下的时间(Under 40uV)，总的均方根电压(RMS Voltages)Total QRS，最后40ms(Last 40ms)的均方根电压和噪声电压(Noise)，同时给出QRS波向量幅度(Vector Magnitude)图；希氏束电图HBE的参数通过手动测量的方式完成，包括P-A(P波起点和A波起点时间间距)，A-H(A波起点和H波起点的时间间距)，H-V(H波起点和V波起点的时间间距)，H波的宽度的测量。
Claims (7)
1、18导同步心电信息检测与分析方法，在导联电极、导联、18导同步心电放大器构成的条件下将心电模拟信号转换成数字信号，其特征是18导同步心电放大器设有14个独立的放大通道，并同步放大14导联心电信号，剩余的4导联通过的计算获得，心电数据采集进行高频心电图、常规心电图、心室晚电位、心房晚电位、频谱心电图、心向量图、心率变异性、自主神经信息、体表希氏电位自动分析和心电数据库的采集。
2、由权利要求1所述的18导同步心电信息检测与分析方法，其特征是指在常规12导联外，附加C7、C8、C9、C3R、C4R、C5R六个导联，同时在18导联上描记同一心动周期的心电信号。
3、由权利要求1所述的18导同步心电信息检测与分析方法，其特征是对18导同步心电放大器的增益、频带宽度、导联系统的切换自动调整；并提供基线漂移的软件复位方式。
4、由权利要求1所述的18导同步心电信息检测与分析方法，其特征是心率变异性信号进行长时间的记录，通过对数据获得的时间的设定起始和结束获得任意任意5分钟数据段，并进行分析。
5、18导同步心电信息检测与分析装置，包括输入心电信号的导引电极，线性信号放大器，模数转换器，计算机及显示装置等，线性信号放大器由n路三运放电路并联构成后接低通滤波器，18导同步心电放大器包括14个独立的放大通道，同步放大14导联心电信号，单通道放大器电路由提供电压增益和共模抑制比的集成测量放大器U3(AD620)；三个运算放大器U12、U15A、U15B(LF353)构成积分型反馈网络；光耦合器U6、U7(TIL117)与运算放大器U5B、U8B(LF353)组成补偿型线性信号隔离，由电子开关切换同时接通正交导联的三路信号(X，Y，Z)或Frank导联的三路信号(X’，Y’，Z’)。
6、由权利要求5所述的18导同步心电信息检测与分析装置，其特征是14个通道放大器的电路结构相同。
7、由权利要求5所述的18导同步心电信息检测与分析装置，其特征是设有的心率变异测定电路结构如下：包括微分电路和绝对值线性检波电路，差动放大电路输出连接微分电路，微分电路输出连接ABS电路，ABS电路输出连至单片机的A/D采样口，其中ABS电路由运放电路构成的将双极性信号转变为相同极性的限辐放大器组成。
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