專利名稱：18導(dǎo)同步心電信息檢測的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同步心電信息檢測的方法與裝置，尤其是18導(dǎo)同步心電信息檢測的方法與裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的心電信息檢測的方法與裝置的用12導(dǎo)聯(lián)、正交3導(dǎo)聯(lián)心電圖的儀器和采集分析，已經(jīng)具有高頻心電圖、常規(guī)心電圖、心室晚電位、心房晚電位、頻譜心電圖、心向量圖、心率變異性、自主神經(jīng)信息、體表希氏電位自動分析和心電數(shù)據(jù)庫等功能。但對心電的采集分析和觀察范圍仍有局限。現(xiàn)有的高頻心電圖和心率變異性測量裝置已經(jīng)采用。本申請人申請的心率變異性CN95240462和高頻心電圖儀CN91206324均是現(xiàn)有技術(shù)的代表，但未有報導(dǎo)18導(dǎo)同步心電信息檢測的方法與裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種同時在18導(dǎo)聯(lián)上描記同一心動周期的心電信號信息檢測的方法與裝置。得到一種觀察范圍大且直接的心電信號信息檢測的方法與裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的18導(dǎo)同步心電放大器包括14個獨(dú)立的放大通道，同步放大14導(dǎo)聯(lián)心電信號(II、III、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C3R、C4R、C5R)，剩余的4導(dǎo)聯(lián)(I、aVR、aVL、aVF)通過以后的計(jì)算獲得。14個通道放大器的電路結(jié)構(gòu)完全相同，性能基本一致。
心電信號是模擬信號，必須轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才能被計(jì)算機(jī)采集處理。系統(tǒng)使用參考電壓為5V的12位A/D轉(zhuǎn)換器采集信號，其分辨率為5V/(212-1)＝1.22mV。轉(zhuǎn)換板有16個模擬量輸入通道，-5～+5V雙極輸入，最高采樣頻率為100KHz(即轉(zhuǎn)換時間10μS)，能滿足系統(tǒng)采樣頻率最高為70KHz的14通道(每通道5KHz)的要求。轉(zhuǎn)換板由單片機(jī)控制數(shù)據(jù)采集，并通過USB口向微機(jī)傳輸數(shù)據(jù)、接收微機(jī)控制信號。
心率變異測定電路包括微分電路和絕對值線性檢波電路(ABS電路)，差動放大電路輸出連接微分電路，微分電路輸出連接ABS電路，ABS電路輸出連至單片機(jī)的A/D采樣口，其中ABS電路由運(yùn)放電路構(gòu)成的將雙極性信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗤瑯O性的限輻放大器組成。
心率變異性進(jìn)行長時間的記錄，可對任意5分鐘數(shù)據(jù)段進(jìn)行分析。18導(dǎo)同步心電信息檢測與分析系統(tǒng)(以下簡稱系統(tǒng))由導(dǎo)聯(lián)電極、導(dǎo)聯(lián)、18導(dǎo)同步心電放大器和附屬配件微機(jī)、顯示器、打印機(jī)等組成；具有高頻心電圖、常規(guī)心電圖、心室晚電位、心房晚電位、頻譜心電圖、心向量圖、心率變異性、自主神經(jīng)信息、體表希氏電位自動分析和心電數(shù)據(jù)庫等功能。18導(dǎo)聯(lián)心電圖系指在常規(guī)12導(dǎo)聯(lián)(I、II、III、aVR、aVL、aVF、C1、C2、C3、C4、C5、C6)外，附加C7、C8、C9、C3R、C4R、C5R六個導(dǎo)聯(lián)。本系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是18導(dǎo)同步心電圖的采集功能，即可同時在18導(dǎo)聯(lián)上描記同一心動周期的心電信號。
實(shí)時同步觀察18導(dǎo)心電圖變化有助于鑒別心絞痛與AMI和早期復(fù)極綜合癥；以及鑒別心源性與非心源性胸痛；提高急性右心室梗死和正后壁梗死的診斷率，防止漏診；適用于觀察急性透壁心肌梗死(6小時內(nèi))靜態(tài)溶栓者溶栓過程中ST-T的改變。相比于常規(guī)12導(dǎo)聯(lián)心電圖，18導(dǎo)聯(lián)心電圖具有觀察范圍大且直接，尤其對心臟廣泛面積ST、T改變的動態(tài)觀察有其它儀器無法取代的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明裝置包括輸入心電信號的導(dǎo)引電極，線性信號放大器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，計(jì)算機(jī)及顯示裝置等，線性信號放大器由n路三運(yùn)放電路并聯(lián)構(gòu)成后接低通濾波器，整個放大器放大倍數(shù)及帶寬可變。
系統(tǒng)硬件包含三部分高性能18導(dǎo)同步心電放大器(包括18導(dǎo)聯(lián)和3導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng))；12位A/D轉(zhuǎn)換板；微機(jī)系統(tǒng)及其外圍設(shè)備。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
另外，本系統(tǒng)也具有常規(guī)12導(dǎo)聯(lián)、正交3導(dǎo)聯(lián)心電圖的采集分析功能。
系統(tǒng)所用微機(jī)為Intel PIII 733MHz，128MB內(nèi)存，20GB硬盤，配有SVGA卡支持的高分辨率(1024×768)彩色圖形液晶顯示器，光驅(qū)(50速)及激光打印機(jī)。其特點(diǎn)是運(yùn)行速度快，數(shù)據(jù)分析處理能力強(qiáng)四

圖1為本發(fā)明框圖
圖2為本發(fā)明通道放大器的電路圖五具體實(shí)施方式
如圖所示，單通道放大器電路如圖2所示。集成測量放大器U3(AD620)提供主要的電壓增益(500倍)和共模抑制比(90dB以上)；U12、U15A、U15B(LF353)三個運(yùn)算放大器構(gòu)成積分型反饋網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)基線穩(wěn)定及自動復(fù)位；光耦合器U6、U7(TIL117)與運(yùn)算放大器U5B、U8B(LF353)組成補(bǔ)償型線性信號隔離傳輸器實(shí)現(xiàn)線性光電隔離。18導(dǎo)同步心電放大器的導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)要求每次同時接通18路信號(在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中實(shí)際只需要14路信號)，由電子開關(guān)切換同時接通正交導(dǎo)聯(lián)的三路信號(X，Y，Z)或Frank導(dǎo)聯(lián)的三路信號(X’，Y’，Z’)。
本發(fā)明系統(tǒng)軟件包括心電數(shù)據(jù)采集模塊，心電數(shù)據(jù)庫(ECGDB)模塊，心向量(VCG)診斷分析模塊，高頻心電圖(HEECG)診斷分析模塊，心房晚電位(ALP)診斷分析模塊，CMP(心室晚電位VLP，希氏束電圖HBE)診斷分析模塊，心率變異性(HRV)診斷分析模塊。
心電數(shù)據(jù)采集模塊可進(jìn)行ECG，HFECG，HRV，CMP，VCG心電數(shù)據(jù)的采集。18導(dǎo)同步心電放大器的增益、頻帶寬度、導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)的切換可按照用戶選擇的類型自動調(diào)整，也可由用戶通過軟件自行設(shè)置；提供基線漂移的軟件復(fù)位方式；提供手動、自動兩種數(shù)據(jù)采集停止方式，采集停止后數(shù)據(jù)自動保存；提供50Hz軟件實(shí)時濾波，同時保存濾波前及濾波后數(shù)據(jù)；監(jiān)測波形的幅度及掃描速率可調(diào)。
心電數(shù)據(jù)庫(ECGDB)模塊可進(jìn)行18導(dǎo)同步ECG信號分析診斷以及病人心電數(shù)據(jù)及病歷檔案的管理。可增加、修改、刪除、查找、顯示病人檔案；回放存儲的心電數(shù)據(jù)，對心電波形可進(jìn)行無極放大，便于醫(yī)生觀察信號的細(xì)節(jié)；可給出平均心率、P波寬度、QRS波寬度、PR間期、QT間期、QTc、QTd、平均電軸的自動測量結(jié)果，并提供P波寬度、QRS波寬度、PR間期、QT間期、QTd的手動測量方法。
心向量(VCG)診斷分析模塊可顯示并分析連續(xù)心向量圖，平面心向量圖和空間心向量圖。可進(jìn)行P、T、QRS波寬度的標(biāo)定及連續(xù)向量的顯示；提供額面、橫面、右側(cè)面的VCG平面心向量圖，額面、橫面、右側(cè)面P環(huán)，QRS環(huán)，T環(huán)的空間心向量參數(shù)。
高頻心電圖(HEECG)診斷分析模塊可進(jìn)行高頻心電圖(HFECG)頻譜分析。可分別顯示原始的和迭加后的波形；迭加所采用的基準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)可由用戶選擇；提供各個導(dǎo)聯(lián)的頻譜分析結(jié)果，包括各個頻帶的能量百分比以及相應(yīng)的直方圖。
心房晚電位(ALP)診斷分析模塊主要完成心房晚電位(ALP)參數(shù)的測量分析。提供X、Y、Z導(dǎo)聯(lián)波形圖、經(jīng)過帶通濾波后的波形圖及AR模型譜分析圖；自動測量結(jié)果包括P波持續(xù)時間(standard P，total P)，最后20ms(Last 20ms)的均方根電壓(RMS Voltages)和噪聲電壓(Noise)，同時給出P波向量幅度(Vector Magnitude)圖；提供了手動測量的方法。
心房晚電位的測量方法CMP(心室晚電位VLP，希氏束電圖HBE)診斷分析模塊完成CMP(心室晚電位VLP，希氏束電圖HBE)參數(shù)的測量分析。用戶可設(shè)置濾波器的下限頻率和階數(shù)；心室晚電位VLP的自動測量結(jié)果包括QRS波持續(xù)的時間(Total QRS)，在40uV以下的時間(Under 40uV)，總的均方根電壓(RMS Voltages)Total QRS，最后40ms(Last 40ms)的均方根電壓和噪聲電壓(Noise)，同時給出QRS波向量幅度(Vector Magnitude)圖；希氏束電圖HBE的參數(shù)通過手動測量的方式完成，包括P-A(P波起點(diǎn)和A波起點(diǎn)時間間距)，A-H(A波起點(diǎn)和H波起點(diǎn)的時間間距)，H-V(H波起點(diǎn)和V波起點(diǎn)的時間間距)，H波的寬度的測量。
心率變異性(HRV)診斷分析模塊可完成任意5分鐘數(shù)據(jù)段的心率變異性(HRV)參數(shù)分析和圖形顯示，包括了散點(diǎn)圖分析，時域分析，傅立葉頻譜分析，AR模型分析。散點(diǎn)圖分析可選擇顯示心率變異散點(diǎn)圖或RR間期散點(diǎn)圖，時間長度可由用戶調(diào)節(jié)；時域分析可進(jìn)行變異系數(shù)，變異統(tǒng)計(jì)和心率顯示；傅立葉頻譜分析可進(jìn)行數(shù)據(jù)的平均波形及綜合顯示；AR模型分析(自回歸分析)可進(jìn)行FFT顯示、平均波形顯示及綜合顯示。通過對數(shù)據(jù)獲得的時間的設(shè)定起始和結(jié)束獲得任意任意5分鐘數(shù)據(jù)段，并進(jìn)行分析。
以上各模塊的分析結(jié)果均可給出診斷報告并打印。
如確定心率變異性的傅立葉頻譜分析方法如下R-R間期數(shù)據(jù)個數(shù)，開辟存放RR間期數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間、數(shù)據(jù)分組(256個一組，步長128，最后一組如不足256個數(shù)據(jù)用0補(bǔ)全)、分組組數(shù)為q，第q組256個數(shù)據(jù)相加得S，第q組256個數(shù)據(jù)各自與S/256相減后加海明窗存入復(fù)數(shù)數(shù)組a(256)，對其進(jìn)行快速傅里葉變換FFT(a(256))。a(i)*a(i)/q/0.3958727436存入FFTDATA(i)，通過FFT(a(256))以信號處理技術(shù)分析獲取的以3-8min時間段為步長的心率變異性信號。
設(shè)置濾波器的下限頻率和階數(shù)；心室晚電位VLP的自動測量結(jié)果包括QRS波持續(xù)的時間(Total QRS)，在40uV以下的時間(Under 40uV)，總的均方根電壓(RMS Voltages)Total QRS，最后40ms(Last 40ms)的均方根電壓和噪聲電壓(Noise)，同時給出QRS波向量幅度(Vector Magnitude)圖；希氏束電圖HBE的參數(shù)通過手動測量的方式完成，包括P-A(P波起點(diǎn)和A波起點(diǎn)時間間距)，A-H(A波起點(diǎn)和H波起點(diǎn)的時間間距)，H-V(H波起點(diǎn)和V波起點(diǎn)的時間間距)，H波的寬度的測量。
權(quán)利要求
1.18導(dǎo)同步心電信息檢測與分析方法，在導(dǎo)聯(lián)電極、導(dǎo)聯(lián)、18導(dǎo)同步心電放大器構(gòu)成的條件下將心電模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其特征是18導(dǎo)同步心電放大器設(shè)有14個獨(dú)立的放大通道，并同步放大14導(dǎo)聯(lián)心電信號，剩余的4導(dǎo)聯(lián)通過的計(jì)算獲得，心電數(shù)據(jù)采集進(jìn)行高頻心電圖、常規(guī)心電圖、心室晚電位、心房晚電位、頻譜心電圖、心向量圖、心率變異性、自主神經(jīng)信息、體表希氏電位自動分析和心電數(shù)據(jù)庫的采集。
2.由權(quán)利要求1所述的18導(dǎo)同步心電信息檢測與分析方法，其特征是指在常規(guī)12導(dǎo)聯(lián)外，附加C7、C8、C9、C3R、C4R、C5R六個導(dǎo)聯(lián)，同時在18導(dǎo)聯(lián)上描記同一心動周期的心電信號。
3.由權(quán)利要求1所述的18導(dǎo)同步心電信息檢測與分析方法，其特征是對18導(dǎo)同步心電放大器的增益、頻帶寬度、導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)的切換自動調(diào)整；并提供基線漂移的軟件復(fù)位方式。
4.由權(quán)利要求1所述的18導(dǎo)同步心電信息檢測與分析方法，其特征是心率變異性信號進(jìn)行長時間的記錄，通過對數(shù)據(jù)獲得的時間的設(shè)定起始和結(jié)束獲得任意任意5分鐘數(shù)據(jù)段，并進(jìn)行分析。
5.18導(dǎo)同步心電信息檢測與分析裝置，包括輸入心電信號的導(dǎo)引電極，線性信號放大器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，計(jì)算機(jī)及顯示裝置等，線性信號放大器由n路三運(yùn)放電路并聯(lián)構(gòu)成后接低通濾波器，18導(dǎo)同步心電放大器包括14個獨(dú)立的放大通道，同步放大14導(dǎo)聯(lián)心電信號，單通道放大器電路由提供電壓增益和共模抑制比的集成測量放大器U3(AD620)；三個運(yùn)算放大器U12、U15A、U15B(LF353)構(gòu)成積分型反饋網(wǎng)絡(luò)；光耦合器U6、U7(TIL117)與運(yùn)算放大器U5B、U8B(LF353)組成補(bǔ)償型線性信號隔離，由電子開關(guān)切換同時接通正交導(dǎo)聯(lián)的三路信號(X，Y，Z)或Frank導(dǎo)聯(lián)的三路信號(X’，Y’，Z’)。
6.由權(quán)利要求5所述的18導(dǎo)同步心電信息檢測與分析裝置，其特征是14個通道放大器的電路結(jié)構(gòu)相同。
7.由權(quán)利要求5所述的18導(dǎo)同步心電信息檢測與分析裝置，其特征是設(shè)有的心率變異測定電路結(jié)構(gòu)如下包括微分電路和絕對值線性檢波電路，差動放大電路輸出連接微分電路，微分電路輸出連接ABS電路，ABS電路輸出連至單片機(jī)的A/D采樣口，其中ABS電路由運(yùn)放電路構(gòu)成的將雙極性信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗤瑯O性的限輻放大器組成。
全文摘要
18導(dǎo)同步心電信息檢測與分析方法，在導(dǎo)聯(lián)電極、導(dǎo)聯(lián)、18導(dǎo)同步心電放大器構(gòu)成的條件下將心電模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，18導(dǎo)同步心電放大器設(shè)有14個獨(dú)立的放大通道，并同步放大14導(dǎo)聯(lián)心電信號，剩余的4導(dǎo)聯(lián)通過的計(jì)算獲得，心電數(shù)據(jù)采集進(jìn)行高頻心電圖、常規(guī)心電圖、心室晚電位、心房晚電位、頻譜心電圖、心向量圖、心率變異性、自主神經(jīng)信息、體表希氏電位自動分析和心電數(shù)據(jù)庫的采集。18導(dǎo)聯(lián)心電圖具有觀察范圍大且直接，尤其對心臟廣泛面積ST、T改變的動態(tài)觀察有其它儀器無法取代的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G06F17/00GK1545980SQ20031011264
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者寧新寶, 馬千里, 李錦 , 萬海音, 馬小飛 申請人:南京大學(xué)