【正文】 心電圖自動(dòng)分析方法 心電圖自動(dòng)分析程序 預(yù)處理程序 自動(dòng)識(shí)別程序 自動(dòng)測量程序 自動(dòng)診斷程序 主要是采用數(shù)字濾波的方法去除和抑制干擾信號(hào)，包括工頻干擾、高頻噪聲干擾，以及進(jìn)行基線校正，其目的是保留反映心電圖波形的完整信息。 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 36 心電測量及儀器 7. 心電圖自動(dòng)分析方法 20世紀(jì) 50年代以來，人們已開發(fā)了許多心電圖計(jì)算機(jī)自動(dòng)分析程序。所以在 50Hz陷波之后設(shè)置一級(jí)低通濾波器是必要的。 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 35 心電測量及儀器 6. 典型心電測量電路設(shè)計(jì) 由于近年來電源的諧波污染越來越嚴(yán)重，所以工頻干擾信號(hào)中除了 50Hz基波頻率分量外，還有較多的 100Hz、 150Hz等諧波頻率分量，這些頻率分量經(jīng) 50Hz陷波后仍然存留于心電信號(hào)中。 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 34 心電測量及儀器 6. 典型心電測量電路設(shè)計(jì) 盡管前置放大電路具有較高的共模干擾抑制能力，但正如前面所討論的那樣，有些工頻干擾是以差模形式進(jìn)入放大器的；還由于包含電極在內(nèi)的輸入回路的不穩(wěn)定等因素，所以前置放大電路輸出的心電信號(hào)中仍然不可避免地混有較強(qiáng)的工頻干擾。 此電路兼有電極脫落檢測功能。 為消除這一現(xiàn)象，特設(shè)計(jì)了 基線復(fù)零電路 ，其工作原理是這樣的：由 R12到 R1U3A、 U3B以及 D D2組成窗口比較器，門限設(shè)為 177。假設(shè)其輸入來一個(gè)較大的跳變（這在心電測量中會(huì)經(jīng)常發(fā)生），則其輸出也會(huì)跟隨跳變，然后緩慢地以指數(shù)曲線形式回到零。由于心電信號(hào)的頻率下限為 ，高通濾波器的截止頻率一般定為 ，由此算出時(shí)間常數(shù) RC約為 。這不僅會(huì)引起心電信號(hào)的基線漂移，也不利于后續(xù)電路的處理。 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 33 心電測量及儀器 6. 典型心電測量電路設(shè)計(jì) 前置放大器輸出的信號(hào)并不是純粹的心電信號(hào)，其中除了夾雜著不少的工頻干擾外，還有可觀的直流或低頻分量。右腿驅(qū)動(dòng) 是通過電路的共模電壓并聯(lián)負(fù)反饋將共模干擾抵消。通過兩個(gè)阻值相等的電阻 R R5可取出共模輸入電壓于 R R5的結(jié)點(diǎn)，此電壓經(jīng)集成運(yùn)放 TLC2252跟隨后加到導(dǎo)聯(lián)線的屏蔽層，實(shí)現(xiàn)屏蔽驅(qū)動(dòng)；與此同時(shí)，共模電壓經(jīng)另一運(yùn)放和 R R C3等組成的反相放大電路放大后經(jīng) R8加到右腿上，實(shí)現(xiàn)右腿驅(qū)動(dòng) 。除了用硬件加強(qiáng)濾波處理外，軟件上也可以采取適當(dāng)?shù)乃惴▉頊p輕或是消除這些因素的影響。除了在軟件或是硬件設(shè)計(jì)中進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波處理之外，臨床應(yīng)用中使病人避免較為劇烈的運(yùn)動(dòng)也是必要的。 肌電活動(dòng)是一種快速的電變化，其幅值在幾十微伏到幾毫伏，頻率為 2Hz到 10kHz（臨床應(yīng)用上限 5kHz就足夠了）。 2).電極極化干擾 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 30 心電測量及儀器 5. 心電信號(hào)干擾來源分析和解決辦法 肌電干擾 來自于人體的肌肉顫抖。 另一種情況是人的運(yùn)動(dòng)造成電極與皮膚接觸阻抗變化而引起的瞬時(shí)的（但非階躍）基線改變。但實(shí)際上，由于極化電壓與通過電極的電流大小、電極和皮膚的接觸情況等很多因素有關(guān)，所以不可避免會(huì)造成干擾。極化電壓的幅值一般較高，在 幾毫伏至幾百毫伏 之間。用電極引導(dǎo)生物電信號(hào)時(shí)，與電極直接接觸的是電解質(zhì)溶液，如導(dǎo)電膏、人體汗液或組織液，因而會(huì)形成一個(gè) 金屬 電解質(zhì)溶液界面 。環(huán)路面積必須限定在 m2以下，方可使感性耦合干擾電壓小于 10μV。 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 28 心電測量及儀器 5. 心電信號(hào)干擾來源分析和解決辦法 （ 3）磁場的感性耦合 1).工頻干擾 在人體和測試系統(tǒng)輸入回路構(gòu)成環(huán)路時(shí)，將在環(huán)路中感應(yīng)出干擾電壓，其幅值為 ωABcosθ,其中 ω為磁場的角頻率， A為環(huán)路面積， B為磁感應(yīng)強(qiáng)度， θ為 B與環(huán)路平面法線的夾角。除了盡量使人體遠(yuǎn)離干擾源或?qū)θ梭w采用昂貴的屏蔽措施外，并沒有比較有效的辦法。 縮短兩個(gè)電極之間的距離，減小體電阻，可以降低位移電流形成的干擾電壓。人體表面形成容性耦合的原理如下圖所示。 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 27 心電測量及儀器 5. 心電信號(hào)干擾來源分析和解決辦法 （ 2）人體表面形成容性耦合 1).工頻干擾 人體與 50Hz的電源饋線之間存在分布電容，實(shí)際上是體表各部分的分布電容的總和。但是，實(shí)際上總存在不平衡，即使位移電流是相等的，電極接觸阻抗通常都有幾千歐的不平衡。 C C2表示各導(dǎo)聯(lián)線與電源饋電線之間的容性耦合 Z Z2為電極與皮膚的接觸阻抗 由于放大器輸入阻抗很高，所以導(dǎo)聯(lián)線分布電容中的位移電流 Id Id2不會(huì)流入放大器，而是經(jīng)過電極與皮膚的接觸阻抗Z Z2進(jìn)入人體。在強(qiáng)電磁環(huán)境中，通過長的導(dǎo)聯(lián)線與其它帶電導(dǎo)體之間的分布電容，足以引入周圍環(huán)境的各種干擾。由于心電信號(hào)檢測的信號(hào)源是人體本身，而人體又處在各種紛繁復(fù)雜的電磁環(huán)境中，所以心電信號(hào)中不可避免地會(huì)混有各種高強(qiáng)度的干擾。 微處理機(jī)、單片機(jī)、 DSP、嵌入式計(jì)算機(jī)等 PC機(jī)、 LCD顯示等 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 23 心電測量及儀器 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 24 心電測量及儀器 — 遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng) 監(jiān)護(hù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 25 心電測量及儀器 5. 心電信號(hào)干擾來源分析和解決辦法 （ 補(bǔ)充 ） 心電信號(hào)是一種低頻微弱電信號(hào)，檢測設(shè)備具有較高的靈敏度，所以對(duì)干擾很敏感。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADC）選用精度為 8bit，采樣頻率 200～ 1000Hz。 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 22 心電測量及儀器 通過模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)心電圖的特征和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別、測量，并給出診斷結(jié)果的方法，稱為心電圖的自動(dòng)診斷。 在檢測體表的心電圖時(shí)，不從生物電信號(hào)源吸取電流，為此心電圖機(jī)應(yīng)要求有較高的輸入膽抗，另外人體作為心電信號(hào)源來說，其信號(hào)微弱（僅 1～ 2 mV），內(nèi)阻較大，為了自體表獲職較大的信號(hào)。用一個(gè)低頻信號(hào)發(fā)生器將 1～ 100HZ的正弦波送入心電圖機(jī)，在 75Hz時(shí)，描筆幅度應(yīng)不低于 7mm（即下降至 70％，即半功率點(diǎn) 3dB處）。 心電圖的時(shí)間常數(shù)通常用來反映放大直流壓緩變信號(hào)的能力，它與放大器級(jí)間 RC耦合電路有關(guān)，時(shí)間常數(shù) =RC，通常是指在心電圖機(jī)中接入直流信號(hào)時(shí)，輸出波形自 100％下降到 37％所花費(fèi)的時(shí)間。心電圖機(jī)的共模抑制比遁常應(yīng)大于60dB。線性偏差應(yīng)少于輸出峰 —— 蜂值的 50％ 通常以共模抑制比（ CMRR）來表征該心電圖機(jī)的抗干擾能力。 心電圖機(jī)中的描筆處在不同位置時(shí)，若輸入的信號(hào)相同。在標(biāo)準(zhǔn)靈敏度狀態(tài)下，若噪聲大小為 11V，則在記錄紙上將有 。心電圖機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)靈敏度為 10mm／mV 噪聲是心電圖機(jī)中各個(gè)元器件內(nèi)部電子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的輸出 。（有時(shí)亦用50mm/s）。 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 20 心電測量及儀器 —— 心電圖機(jī) 結(jié)構(gòu) 5).心電測量 為了準(zhǔn)確地測量心電圖的幅值和心電圖各波的時(shí)間間隔．在心電圖機(jī)中還設(shè)有 l mv校正信號(hào)發(fā)生器．以校正靈敏度和正確測量心電波的幅值。熱筆通常有溫度調(diào)節(jié)電路，解決預(yù)熱和過熱間題。 動(dòng)圈式記錄器的原理和結(jié)構(gòu)與普通的萬用表頭相似，由固定不動(dòng)的磁路與可轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈組成。 光耦合 是另一種有效耦合方式，在前置放大器與主放大器間采用光耦合器可實(shí)觀前后級(jí)間完全的電隔離，前置放大器同樣可處在浮置狀態(tài)，這對(duì)提高心電圖機(jī)的抗干擾性和安全性也十分有利。 前置放大器與主放大器間的耦合方式亦可采用 變壓器耦合 的方式。 主放大器將心電信號(hào)進(jìn)一步放大。 該電路兼有 同相輸入、對(duì)稱差動(dòng)放大 的特點(diǎn)，因而具有 輸入阻抗高、共模抑制比高等 優(yōu)點(diǎn)，若輸入管的噪聲較低，則該電路能保證低噪聲、適當(dāng)?shù)脑鲆婧途哂辛己玫目垢蓴_能力 。 保護(hù)電路；為了使輸入放大器免受高壓（比如高壓除顫脈沖）擊穿的危險(xiǎn)，輸入電路中常加有輝光管等高壓保護(hù)器件。 導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)換器：