本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)生物電信號檢測設(shè)備，具體涉及一種高性能多維實時心電成像系統(tǒng)電路。
背景技術(shù)：
心臟生物電活動具有方向、途徑、次序及時間規(guī)律，其變化反映到身體表面形成心電位，通過電子儀器記錄下來的這種電位變化就是心電圖。很多心臟疾病可以引起心臟電活動的異常。心電圖的記錄已有100多年歷史。電極在體表放置部位的不同，形成不同的心電圖導(dǎo)聯(lián)體系，從而記錄下不同的心電圖。心臟是一個立體的三維結(jié)構(gòu)，心臟的電活動也應(yīng)該是三維形式。然而目前的臨床心電圖只反映了綜合心肌動作電位的一維線性變化，其提取的信息量可能還不到整個心電信息量的10%。二維心電圖又稱為心電向量圖，臨床應(yīng)用不多。鑒于技術(shù)和設(shè)備的限制，三維空間心臟電活動基本上還處于實驗研究階段。
中國發(fā)明專利申請cn1206580a公開了一種“立體心電圖的成像方法及成像儀”，使用16通道記錄儀，記錄顯示了三維心電圖。然而由于其電極及導(dǎo)聯(lián)數(shù)較少，設(shè)備過于簡單，難以完成多維心電的實時采樣，達(dá)不到臨床應(yīng)用要求。中國發(fā)明專利申請cn103829941a公開了一種“多維心電成像系統(tǒng)及方法”，整合體表電位標(biāo)測技術(shù)和心電向量技術(shù)，描述了以解剖定位為基礎(chǔ)的心電功能成像方法，檢測跨壁心電活動信息，幫助心臟疾病的診斷。這種方法比較局限，還不能實現(xiàn)完整的三維心電向量的實時采樣及顯示。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，旨在提供一種高性能多維實時心電成像系統(tǒng)電路，實現(xiàn)對多達(dá)數(shù)百個通道心電信號實時同步采樣，重建完整三維心電向量圖的多維成像。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)的，其包括：心電電極接口、報警單元、前置信號處理器、電源模塊、板載存儲器、現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）控制器、外接存儲器、arm控制器、有線傳輸控制器、無線傳輸控制器及外部數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)。心電電極接口與前置信號處理器連接，前置信號處理器與現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）控制器連接，現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）控制器分別與板載存儲器、外接存儲器及有線傳輸控制器連接，arm控制器分別與板載存儲器、外接存儲器、有線傳輸控制器及無線傳輸控制器連接，有線傳輸控制器與外部數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)連接，無線傳輸控制器與外部數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)無線連接，電源模塊及報警單元為整機(jī)相關(guān)電路提供電源及處理報警信號。
本發(fā)明可以使用數(shù)十、甚至數(shù)百個電極與人體連接，再連接到心電電極接口，前置信號處理器采用基于asic的前端心電信號處理器，用于心電信號的放大、濾波及模數(shù)轉(zhuǎn)換。經(jīng)過前端處理系統(tǒng)產(chǎn)生的多維實時心電數(shù)字信號，再采用現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）控制器芯片進(jìn)行匯總和存儲?？梢圆捎冒遢d存儲器對心電數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，也可以采用大容量外接存儲器對心電數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，如sd卡，ssd硬盤等。arm控制器讀取板載存儲器或外接存儲器中的心電數(shù)據(jù)，通過有線數(shù)據(jù)傳輸控制器或無線數(shù)據(jù)傳輸控制器，傳輸至外部數(shù)據(jù)匯總、處理及顯示系統(tǒng)，輸出一維心電圖（常規(guī)心電圖）、二維心電圖（心向量圖）及多維實時心電成像圖。有線數(shù)據(jù)傳輸可以使用千兆以太網(wǎng)，無線數(shù)據(jù)傳輸可以使用藍(lán)牙、wifi等。如需高速數(shù)據(jù)發(fā)送，可使用fpga直接進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。
本發(fā)明可以實現(xiàn)任意兩個電極對的心電信號采樣監(jiān)測，或中心電極對其他任意電極的心電信號采樣監(jiān)測。
本發(fā)明可以實現(xiàn)交流或直流電源供電。各種類型的錯誤或者異常，由報警單元處理及報警。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：由于本發(fā)明使用了特別定制的專用的高度集成的數(shù)據(jù)處理芯片及技術(shù)，使得對大量心電信號的采樣、處理速度、處理效能、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)傳輸性能都有了大幅度提高。本發(fā)明可以連接多達(dá)數(shù)百個心電電極，由于采用基于asic的前端心電信號處理器，可以對多達(dá)數(shù)百個心電信號進(jìn)行實時采樣、放大、濾波及模數(shù)轉(zhuǎn)換。由于采用了先進(jìn)的arm控制器及現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）控制器芯片，可以對大量心電數(shù)據(jù)進(jìn)行高速匯總，分別存儲在板載存儲器或大容量外接存儲器中，有利于原始數(shù)據(jù)的保存、處理和交換?？梢匀我膺x擇高速有線、無線數(shù)據(jù)傳輸，使得本設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)功能大大增強(qiáng)，為后期的大數(shù)據(jù)及云計算打下了基礎(chǔ)。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明一種高性能多維實時心電成像系統(tǒng)電路，其包括：心電電極接口1、報警單元2、前置信號處理器3、電源模塊4、板載存儲器5、現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）控制器6、外接存儲器7、arm控制器8、有線傳輸控制器9、無線傳輸控制器10及外部數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)11。心電電極接口1與前置信號處理器3連接，前置信號處理器3與現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）控制器6連接，現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）控制器6分別與板載存儲器5、外接存儲器7及有線傳輸控制器9連接，arm控制器8分別與板載存儲器5、外接存儲器7、有線傳輸控制器9及無線傳輸控制器10連接，有線傳輸控制器9與外部數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)11連接，無線傳輸控制器10與外部數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)11無線連接，電源模塊4及報警單元3為整機(jī)相關(guān)電路提供電源及處理報警信號。
本發(fā)明實施例中，電極采用128通道，前置信號處理器采用特別定制的專用的高度集成的數(shù)字信號處理器芯片，arm控制器及現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）采用xilinxxc7a100t芯片，外部數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)使用高性能計算機(jī)系統(tǒng)工作站。
本發(fā)明不局限于上述具體實施方式，不論是否采用其他任何同類電路芯片，均落在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。