專(zhuān)利名稱(chēng)：體表心電峰值記錄分析方法及其標(biāo)測(cè)圖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)創(chuàng)心電診斷技術(shù)和心電記錄的自動(dòng)分析技術(shù)，具體涉及體表心電各峰值記錄分析方法和應(yīng)用該方法進(jìn)行體表心電峰值測(cè)試的體表心電峰值標(biāo)測(cè)圖裝置，可用以診斷心肌梗塞的部位和范圍、局部傳導(dǎo)組織障礙、原發(fā)性和繼發(fā)性心肌病、束支傳導(dǎo)障礙以及預(yù)激綜合癥等。本發(fā)明在實(shí)踐中已證明當(dāng)代臨床上所謂“無(wú)Q性”心梗的理論依據(jù)不足，因?yàn)榛颊叽_有由病理Q波組成的Q圖，不過(guò)它被常規(guī)12導(dǎo)心電圖所漏診。本發(fā)明還從宏觀上對(duì)心室復(fù)極的正、負(fù)T圖在體表的分布和時(shí)程(提早或延遲)進(jìn)行分析，證明當(dāng)代醫(yī)學(xué)上所謂“非特異性ST-T改變”實(shí)際上在許多疾病(如冠心病、心肌病、糖尿病等)中各具特征表現(xiàn)，可作定位和定量分析，有助于確切的診斷。
眾所周知，利用心電圖來(lái)檢測(cè)心臟電生理變化是當(dāng)前最簡(jiǎn)便和有效的無(wú)創(chuàng)診斷方法。當(dāng)常規(guī)心電圖機(jī)檢查得出的心電圖對(duì)診斷前間隔前壁、下壁和側(cè)壁的心肌梗塞多數(shù)是有效的，但陽(yáng)性率不高(約50～70%)，而且由于不能提供梗塞范圍的大小，對(duì)許多疑難的病例不能作出判斷，僅由分散的12個(gè)導(dǎo)聯(lián)電極點(diǎn)上得到的信息量少而分散，必然會(huì)出現(xiàn)漏診，而且不能從病變的面積概念上來(lái)估計(jì)病情的嚴(yán)重程度。又由于當(dāng)代12導(dǎo)聯(lián)心電圖及其診斷方法的理論基礎(chǔ)是建立在單一等效電偶學(xué)說(shuō)之上的，即把心臟視為一個(gè)無(wú)窮大容積的球形的勻?qū)w中心的一個(gè)相當(dāng)小的電偶。在心動(dòng)周期內(nèi)，由于心臟的心電變化而產(chǎn)生的無(wú)數(shù)電偶可歸結(jié)為近似于從某一固定點(diǎn)發(fā)出的一系列瞬間綜合向量，這些綜合向量在體表記錄電極上信息才符合物理學(xué)上容積導(dǎo)體中電荷和電場(chǎng)關(guān)系的一般規(guī)律。然而，這種假設(shè)與實(shí)際情況相差很遠(yuǎn)，人的軀體不是球體，人體各部分組織的導(dǎo)電性能不均勻，心臟位于體內(nèi)一側(cè)，軀體與心臟在容積上相比也不是無(wú)窮大。盡管許多心電現(xiàn)象用這一學(xué)說(shuō)來(lái)解釋是正確的，但有些在常規(guī)的心電圖中確實(shí)存在的心電現(xiàn)象用該學(xué)說(shuō)解釋不通，因此心電圖機(jī)在臨床使用中不能令人滿意。
目前，無(wú)創(chuàng)心電診斷還可以使用體表多導(dǎo)聯(lián)瞬間同步等電位標(biāo)測(cè)圖儀(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“SIM”)，該儀器通過(guò)前胸后背全軀干大面積復(fù)蓋的電極(一般85～200個(gè))陣列，按預(yù)定的瞬間間隔提取全心動(dòng)周期內(nèi)每一瞬間的體表心電電位，以獲得“全信息”，再經(jīng)放大和濾波后送給計(jì)算機(jī)去處理，然后可從顯示屏幕上按照預(yù)定的時(shí)間間隔(毫秒量級(jí))順序地看到一系列瞬間體表心電等電位圖，并同時(shí)由打印機(jī)同步打印記錄出圖。由于該儀器是多導(dǎo)聯(lián)的，所獲得的信息量大而全、從理論上來(lái)說(shuō)似乎無(wú)漏診現(xiàn)象。由這種體表等電位標(biāo)測(cè)圖儀得出的數(shù)十張至數(shù)百?gòu)報(bào)w表等電位圖從大量動(dòng)態(tài)變化的圖形中進(jìn)行分析比較，可以得出心電改變的面積概念，因而可以提高陽(yáng)性診斷率。該體表等電位標(biāo)測(cè)圖儀的理論基礎(chǔ)是多電偶學(xué)說(shuō)，亦即承認(rèn)在心臟除極過(guò)程中在不同的瞬間同時(shí)存在多個(gè)朝不同方向推進(jìn)的除極面，局部心肌包括病理心肌的心電產(chǎn)生的異常電偶都是相對(duì)獨(dú)立的，并且對(duì)應(yīng)于體表上某一部位區(qū)域。這一學(xué)說(shuō)發(fā)展了心電學(xué)理論，用它解釋各種心電現(xiàn)象可以得出較符合實(shí)際情況的結(jié)果，從而提高心電診斷的能力。但是，由于該體表等電位標(biāo)測(cè)圖儀是按時(shí)間順序成圖，因此每一個(gè)心動(dòng)周期里可取得幾十張甚至數(shù)百?gòu)埶矔r(shí)圖讓醫(yī)生依次閱讀、分析和診斷。分析這些繁雜、大量類(lèi)似和不分主次的體表心電等電位圖不僅在方法學(xué)上很難掌握，而且直觀性差很不容易得出心電全貌概念。用該體表等電位測(cè)圖進(jìn)行心電診斷不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)工，而且由于該儀器的電路系統(tǒng)復(fù)雜，它的多個(gè)信道中的每一個(gè)信道包括一個(gè)前置放大器、一個(gè)濾波器、一個(gè)放大器，因此每個(gè)信道作到一致是不容易，而體表電位分布又要求各信道在時(shí)間上和放大量上得作得一致，因此該儀器存在上述問(wèn)題，由于采用的元器件多，體積龐大，不能攜帶外出使用不便，因而至今難于廣泛推廣使用。此外，其導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)采用金屬電極，使用時(shí)需在患者身上逐個(gè)貼敷，工作繁瑣，患者有不適感。
本發(fā)明的發(fā)明人在多年的臨床實(shí)踐中不斷總結(jié)心電圖學(xué)的波型和所在導(dǎo)聯(lián)的反映以及病理診斷的關(guān)系，在對(duì)各導(dǎo)聯(lián)點(diǎn)上分別提取的Q、R、S、T等波的分布部位、出現(xiàn)時(shí)間、幅值及波寬的分析中發(fā)現(xiàn)心電向量各峰點(diǎn)(指正波的峰點(diǎn))和谷點(diǎn)(指負(fù)波的谷點(diǎn))的幅值要比它的上升支或下降支上任何一點(diǎn)更具有代表局部向量的大小、方向和時(shí)程的特征，相鄰導(dǎo)聯(lián)點(diǎn)上各峰點(diǎn)和谷點(diǎn)的出現(xiàn)在時(shí)間和電位上均有延續(xù)性，絕非雜亂無(wú)章。這些峰值信息是體表心電信息中的優(yōu)質(zhì)信息，用這些峰值電位和時(shí)程的信息可以代替上述SIM得出的那些繁雜、大量重復(fù)、不分主次的信息。這些正、負(fù)峰值和時(shí)程可由計(jì)算機(jī)取樣，自動(dòng)繪制正波和負(fù)波的幅值分布圖(如Q、R、S、+T、-T圖等)，各圖均以其正、負(fù)電位最大值為中心，逐漸向外電位遞減，以表示正、負(fù)電偶在體表上的心電活動(dòng)(出現(xiàn)和移動(dòng))在時(shí)間和空間上的規(guī)律。由于每一瞬間體表上的極大值和極小值的移動(dòng)不是勻速運(yùn)動(dòng)，而是集中在體表某些特定部位滯留，在那里呈現(xiàn)顯著的電位。
本發(fā)明的發(fā)明人力圖提取優(yōu)質(zhì)信息，將時(shí)程折迭，以五或六張這樣具有體表部位(座標(biāo)為X、Y)、電位和相對(duì)時(shí)間(即各瞬間)的四維分布圖可以取代上述SIM的數(shù)十張至上百?gòu)埶查g等電位圖，以避免上述SIM的繁雜、大量重復(fù)和不分主次的瞬間等電位圖閱讀和分析上的困難，并克服SIM直觀性差，不易得出心電全貌以及不易作出病變部位診斷，難以定量分析和無(wú)法在各例之間進(jìn)行比較的缺點(diǎn)。
為此，本發(fā)明的主要目的是提供一種提取和記錄體表心電優(yōu)質(zhì)信息并分別繪制表達(dá)體表心電各峰值電位和時(shí)間的等電位圖和等時(shí)圖，用以無(wú)創(chuàng)分析和診斷心臟病，特別是心肌梗塞和心肌病等的方法。該方法容易掌握，分析迅速，診斷敏感性高而且便于推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種這樣的體表心電峰值標(biāo)測(cè)圖裝置，該裝置自動(dòng)提取和記錄體表心電優(yōu)質(zhì)信息，自動(dòng)分析并繪制出按部位分布的心電各波的峰值等電位圖和等時(shí)圖，具有自動(dòng)診斷能力，并且性能可靠，使用簡(jiǎn)便。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種這樣的體表心電峰值標(biāo)測(cè)圖裝置，由該裝置得出體表心電各波峰值的等電位圖和等時(shí)圖，該圖直觀性強(qiáng)，可進(jìn)行定量分析，可以給出心肌梗塞的明確部位和靜態(tài)面積范圍和診斷出局部心肌除極和復(fù)極提早或延遲的程度。
本發(fā)明又一目的是提供一種這樣的體表心電峰值標(biāo)測(cè)圖裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、便于攜帶。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種有彈性的電極背心，其中，電極采用導(dǎo)電布為導(dǎo)電材料，包著2～3毫米厚的泡沫塑料，然后將預(yù)定個(gè)數(shù)(一般為85～200個(gè))這樣的電極固定在一個(gè)彈力背心的前胸和后背預(yù)定的電極位置上構(gòu)成一個(gè)方陣?；颊咴跍y(cè)量心電之前，只需穿上電極背心即可測(cè)試，其導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)的電極貼體舒適，接觸良好，臨床使用方便。
為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)提取心電在體表的優(yōu)質(zhì)信息，本發(fā)明的本發(fā)明人研究了多導(dǎo)聯(lián)體表心電標(biāo)測(cè)圖的成圖原理，并制成了多導(dǎo)聯(lián)體表心電標(biāo)測(cè)圖裝置，該裝置能自動(dòng)記錄、分析和診斷。該裝置的成圖直觀性強(qiáng)，能明顯提高心肌梗塞診斷率，并作出梗塞部位和相對(duì)范圍的估計(jì)，也能反映局部心肌傳導(dǎo)延緩。本裝置在應(yīng)用中，已證明大多數(shù)被當(dāng)代醫(yī)學(xué)診斷為“無(wú)Q性”心肌梗塞實(shí)際上都是有Q波的。應(yīng)用本裝置對(duì)許多病所得出的數(shù)據(jù)分析有一些被當(dāng)代認(rèn)為心電圖上的非特異性ST-T改變，其實(shí)是各具特征性表現(xiàn)，如表現(xiàn)在+T圖和/或-T圖的電壓量、分布部位和時(shí)程的改變等方面。
本發(fā)明的體表心電峰值記錄分析方法參照SIM的多導(dǎo)聯(lián)設(shè)置于全軀干安放的多個(gè)電極自右腋中線劃分將前胸和后背連成一個(gè)方陣，取威爾遜單極胸導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行記錄，并且充分依據(jù)百年來(lái)心電圖學(xué)以波型和所在導(dǎo)聯(lián)的表現(xiàn)來(lái)診斷疾病的基本原理，按各導(dǎo)聯(lián)的心電信息進(jìn)行提取記錄其特征在于對(duì)體表一整個(gè)心動(dòng)周期里每一導(dǎo)聯(lián)上的優(yōu)質(zhì)信號(hào)，亦即各峰值(正峰值)、谷值(負(fù)峰值)以及可能出現(xiàn)的次峰(次正峰值)、次谷(次負(fù)峰值)按其出現(xiàn)的先后分別進(jìn)行鑒別提取和記錄，并繪制出同各波的Q、R、S、r′，S′，+T和T等圖電位分布面積圖。閱讀和分析這些圖，根據(jù)等電位線分布的位置和坐標(biāo)、中心點(diǎn)的電位值、等電位線遞減的規(guī)律、等電位線的形態(tài)和密度(亦即異位Q圖區(qū)、多R中心、R凹陷和各中心電壓增減)變化以及低電位區(qū)的面積來(lái)判斷病變的確切部位和范圍。其優(yōu)點(diǎn)是它得出的一般為五或六張?bào)w表心電峰值等電位圖匯集了各導(dǎo)聯(lián)(即各部位)上的優(yōu)質(zhì)信息，因此直觀性強(qiáng)，容易分析閱讀和判斷，比起上述SIM省時(shí)省力并能準(zhǔn)確診斷病變部位和范圍，便于各例自身追隨和不同患者之間的比較。還可兼作常規(guī)12導(dǎo)心電圖之用。
本發(fā)明的體表心電峰值標(biāo)測(cè)圖裝置(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“EPM”)包括一個(gè)導(dǎo)聯(lián)裝置，該裝置包括一個(gè)有彈性的電極背心和一組肢導(dǎo)電極;一個(gè)前置處理器，在該前置處理器中含有多個(gè)體表心電信號(hào)信道，在每個(gè)信道中都設(shè)有一個(gè)前置放大器和濾波器、和一個(gè)直流抑制電路，另外還設(shè)有一個(gè)威爾遜電路，該威爾遜電路接收上述肢導(dǎo)電極的信號(hào)，在其輸出端上提供一個(gè)參考電位;一個(gè)多路開(kāi)關(guān)，它設(shè)置在上述前置放大器的后面;一個(gè)高速數(shù)據(jù)導(dǎo)集器，它包括一個(gè)主放大器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器、一個(gè)RAM、一個(gè)RAM地址計(jì)數(shù)器、一個(gè)數(shù)據(jù)總線緩沖器、一個(gè)地址判別器、一個(gè)中斷信號(hào)發(fā)生器、一個(gè)地址譯碼器、一個(gè)功能及時(shí)序控制器、一個(gè)控制字寄存器、一個(gè)信道地址鎖存器;一個(gè)計(jì)算機(jī)，它包括一個(gè)軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(包括診斷包);一個(gè)打印機(jī)和一個(gè)顯示器。本發(fā)明上述電路系統(tǒng)的特征在于上述導(dǎo)聯(lián)裝置中的有彈性的電極背心中在前胸后背部的多個(gè)預(yù)定部位上設(shè)置了多個(gè)軟電極;在上述前置處理器中多個(gè)體表心電信號(hào)信道的個(gè)數(shù)相應(yīng)于上述電極背心中軟電極的個(gè)數(shù)，并且每個(gè)上述電極提取的體表心電信號(hào)分別輸入給每路傳遞的前量放大器和濾波器，在每個(gè)前量放大器和濾波器的后面分別設(shè)置了一個(gè)直流抑制電路，該電路抑制各信道信號(hào)中的直流干擾，可使各信道的直流電平在不需任何調(diào)整的情況下取得一致性;上述多路開(kāi)關(guān)的路數(shù)相應(yīng)于上述前置處理器內(nèi)多個(gè)體表心電信號(hào)信道的個(gè)數(shù)，該多路開(kāi)關(guān)可使上述前置處理器內(nèi)的經(jīng)過(guò)處理的體表心電信號(hào)在上述計(jì)算機(jī)通過(guò)上述高速數(shù)據(jù)采集器中的上述功能及時(shí)序列控制器的控制下，按預(yù)定時(shí)間間隔進(jìn)行逐路切換;上述主放大器接收上述多路開(kāi)關(guān)的輸出信號(hào)和上述威爾遜電路的輸出信號(hào)，并在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)使上述兩個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行比較，由于多路經(jīng)過(guò)處理的體表心電信號(hào)均由一個(gè)主放大器進(jìn)行放大，因此保證了在各瞬間的上述體表心電信號(hào)的放大量一致性，并且節(jié)省元器件，降低了該裝置的成本。該電路系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是比先有技術(shù)的電路系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省了大量的元器件，提高了可靠性，改善了電路性能。
本發(fā)明的上述目的、特征、優(yōu)點(diǎn)和其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)閱讀下面的對(duì)示例性的實(shí)施例的詳細(xì)描述并參照以下附圖就會(huì)更加明瞭。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中全軀干上分布的85個(gè)導(dǎo)聯(lián)電極的部位圖;
圖2是用本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的體表心電峰值標(biāo)測(cè)圖裝置得出的廣泛性前壁心肌梗塞患者的異常Q圖和R圖以及正常人的Q圖和R圖的對(duì)照?qǐng)D;
圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的體表心電峰值標(biāo)測(cè)圖裝置的系統(tǒng)方框圖。
現(xiàn)在描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，參照?qǐng)D1，自人體右腋中線劃分在前胸上分布7行8列共56個(gè)軟電極，另外在前胸相當(dāng)于常規(guī)心電圖V3導(dǎo)聯(lián)部位加放一個(gè)作常規(guī)V3導(dǎo)聯(lián)心電圖用的電極。在背部分布成7行4列共28個(gè)軟電極。這樣，前后一共有85個(gè)軟電極構(gòu)成一個(gè)陣列。從這85個(gè)軟電極上提取的信息可對(duì)應(yīng)于心室壁不同部位在體表上的投射部位。這是從臨床175例正常人和600例各類(lèi)心臟病人測(cè)試結(jié)果經(jīng)流行病學(xué)上統(tǒng)計(jì)方法處理后得出的正常值和各類(lèi)病變的數(shù)學(xué)模型由計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)判別和診斷。在本實(shí)施例中有彈性的電極背心設(shè)有85個(gè)軟電極，其具體部位如圖1所示。這些軟電極用導(dǎo)電布制作。在導(dǎo)電布內(nèi)包有2～3毫米厚的泡沫塑料，然后縫制在彈力背心上，該背心是分片組裝式，連接部分用搭扣結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)在于使用方便、背心柔軟、貼體舒適、接觸良好、患者無(wú)不適感，便于臨床使用。
下面參照?qǐng)D2，圖2是患有廣泛性前壁心梗的病人用本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的體表心電峰值標(biāo)測(cè)圖裝置測(cè)出的異常Q圖和R圖以及正常人的Q圖和R圖的對(duì)照?qǐng)D。如圖所示，正常人Q圖主要分布在右上胸前后，它總是以坐標(biāo)A12及A1為中心向外周呈現(xiàn)電位遞減。由導(dǎo)常Q波組成的異常Q圖經(jīng)與正常Q圖相比較和判別是診斷相應(yīng)部位心肌梗塞的主要依據(jù)。R圖主要分布在左前胸，形狀象安全帽，頂圓下寬。R圖是心動(dòng)周期里最大的正電位面，以最大的R波電位為R圖中心向外呈電位遞減。大多數(shù)人(約90%)的R中心位于坐標(biāo)D6和C6，有其正常的分布部位、正常電位值的上、下限和遞變規(guī)律。在廣泛性前壁心梗的患者(如圖2所示)前胸出現(xiàn)異常Q圖。該患者的異常Q圖的中心電位為-1.1毫伏，電位自中心向外遞減，直至零電位線，構(gòu)成一個(gè)異常Q圖組成的病變范圍。該例的電位線間距很密，其R圖中心移至背部，形態(tài)畸變，電位明正常人低，僅為0.2毫伏。與正常人的Q、R圖分別對(duì)比，相差很大，從而可診斷出廣泛性前壁心梗。
下面參照?qǐng)D3，圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的體表心電峰值標(biāo)測(cè)圖裝置(EPM)的系統(tǒng)方框圖。該裝置包括一個(gè)導(dǎo)聯(lián)裝置1，它包括一個(gè)電極背心11和一組肢導(dǎo)電極12;一個(gè)前置處理器2;一個(gè)多路開(kāi)關(guān)3;一個(gè)高速數(shù)據(jù)采集器4;一個(gè)計(jì)算機(jī)5(包括軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，該軟盤(pán)又包括診斷包);一個(gè)打印機(jī)6和一個(gè)顯示器7。其中，在前置處理器2中有85個(gè)信道，每個(gè)信道的輸入信號(hào)來(lái)自電極背心11上的一個(gè)電極，每個(gè)信道都包括一個(gè)前置放大器和濾波器21和一個(gè)直流抑制電路22另外還包括一個(gè)威爾遜電路23。肢導(dǎo)電極2包括四個(gè)電極，來(lái)自這四個(gè)肢導(dǎo)電極的信號(hào)提供給威爾遜電路23，由此得出一個(gè)參考電壓送至主放大器41，使之與各路體表電壓進(jìn)行比較。高速數(shù)據(jù)采集器4包括主放大器41、A/D轉(zhuǎn)換器42、數(shù)據(jù)鎖存器43、44、RAM45、RAM地址計(jì)數(shù)器46、數(shù)據(jù)總線緩沖器47、RAM地址判別器46、中斷信號(hào)發(fā)生器49、地址譯碼器50、功能和時(shí)序控制器51、控制字寄存器52和通道地址鎖存器53。
由于來(lái)自體表的心電電壓是毫伏級(jí)，而且主要的信號(hào)均在100赫茲以下，易受極化電壓和呼吸波等影響，經(jīng)常迭加在一個(gè)直流電平之上，該直流電平的大于因人而異，甚至同一人的體表不同部位都不相同，通常比心電波幅值的大很多倍，如不抑制此直流，信號(hào)經(jīng)主放大器41后，往往會(huì)超出A/D轉(zhuǎn)換器42的工作范圍，無(wú)法采集信號(hào)。因此在每路信道上在前置放大器(增益為10)和低通濾波器21之后設(shè)置了直流抑制電路22。該電路接成典型的二階高通濾波器，根據(jù)勃特活斯濾波器的特點(diǎn)使其選擇性因子在阻帶區(qū)提供40db/10倍頻程的正斜率。該直流抑制電路的截止頻率f0為0.2赫茲，既可有效地抑制直流，又不影響心電波形的有效頻率范圍，通過(guò)合理地選擇電路參數(shù)，可使各信道的直流電平無(wú)需任何電位器進(jìn)行調(diào)整，而得到良好的一致性，幅值在±5毫伏之內(nèi)。前置處理器2中85個(gè)信道的信號(hào)經(jīng)過(guò)多路開(kāi)關(guān)3送到主放大器41(增益為100)進(jìn)行放大到幾伏的量級(jí)。由于多路信號(hào)共用一個(gè)主放大器41來(lái)放大，從而保證了各路經(jīng)過(guò)處理的體表心電信號(hào)在每次采集瞬間的放大量一致性。多路開(kāi)關(guān)3受高速數(shù)據(jù)采集器4中的功能及時(shí)序控制器51的控制，而該功能及時(shí)序控制器又受到計(jì)算機(jī)5的控制。一個(gè)掃描周期為2ms，用于掃描上述85個(gè)信道的時(shí)間是幾百微秒，這就保證了各路信號(hào)掃描的同時(shí)性。
高速數(shù)據(jù)采集的過(guò)程如下在每次采集之前，程序用輸出指令向控制字寄存器52送一個(gè)8位的控制字，(該控制字包括預(yù)置采集數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)、RAM的讀寫(xiě)控制和電路中斷控制等)，地址譯碼器50將此控制字鎖存在控制字寄存器52的輸出端。
在采集數(shù)據(jù)時(shí)，控制字置為“寫(xiě)”。
這時(shí)，前置處理器2的85路輸出信號(hào)中的一路輸出信號(hào)送到多路開(kāi)關(guān)4的輸入端。地址譯碼器50將CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線送來(lái)的這第一路信號(hào)的信道地址鎖存在信道地址鎖存器53的輸出端，根據(jù)這一地址，多路開(kāi)關(guān)3將該路輸入信號(hào)送到主放大器41的正向輸入端前置處理器2的威爾遜電路23的輸出送到主放大器41的反向輸入端。主放大器41將其輸入信號(hào)差分，然后放大100倍后送到8位的A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端。
地址譯碼器50在鎖存信道地址的同時(shí)，觸發(fā)功能及時(shí)序控制電器51，使其作一延時(shí)，以給多路開(kāi)關(guān)3的導(dǎo)通時(shí)間和主放大器41從暫態(tài)到穩(wěn)態(tài)的過(guò)渡時(shí)間。然后功能及時(shí)序控制器51向A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)出轉(zhuǎn)換命令脈沖，使A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始。經(jīng)600毫微秒A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，A/D轉(zhuǎn)換器的EOC輸出端的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)產(chǎn)生跳變、觸發(fā)數(shù)據(jù)鎖存器43，將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)鎖存在數(shù)據(jù)鎖存器44的輸入端。
當(dāng)CPU送來(lái)第二路信道地址時(shí)，又重復(fù)上述過(guò)程。并在發(fā)出A/D轉(zhuǎn)換命令脈沖時(shí)，功能及時(shí)序控制器51一方面使地址計(jì)數(shù)器46加1，給RAM送出一個(gè)新地址，一方面選通數(shù)據(jù)鎖存器44和RAM45，將每一信道對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送到RAM45，以后依次進(jìn)行。
當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)等于預(yù)置的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)時(shí)，地址判別器48觸發(fā)中斷信號(hào)發(fā)生器49，將中斷請(qǐng)求信號(hào)送給計(jì)算機(jī)5中的中斷控制器，向CPU請(qǐng)求中斷，CPU響應(yīng)中斷后，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，去讀數(shù)據(jù)。
在讀數(shù)據(jù)時(shí)，將控制字置為“讀”，每當(dāng)?shù)刂纷g碼器50被輸入指令選通后，功能及時(shí)序控制電路51一方面使地址計(jì)數(shù)器46加1，依次給出RAM中的數(shù)據(jù)地址，一方面選通RAM45，將RAM中的數(shù)據(jù)依次從數(shù)據(jù)總線送到CPU。
體表心電峰值記錄分析方法包括以下步驟數(shù)據(jù)預(yù)處理，心電信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)內(nèi)存后要由一些軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，先是信號(hào)迭加取平均值的處理，即把幾個(gè)心電周期的信號(hào)進(jìn)行迭加取平均值以減小隨機(jī)的噪聲，提高信噪比。接著，由梳狀結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波器進(jìn)行數(shù)字濾波，以抑制50赫茲的工頻干擾，用軟件濾掉50赫茲干擾的優(yōu)點(diǎn)是既可有效地抑制50赫茲干擾，又能盡可能多地保存電信號(hào)中的有用成分，這種濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。運(yùn)算速度快、濾波效果好可以滿足系統(tǒng)要求。然后，調(diào)整心電信號(hào)的基線，心電信號(hào)基線受低頻干擾引起漂移，這是難以避免的，常規(guī)的心電圖機(jī)采用電位器調(diào)整，本系統(tǒng)采用軟件調(diào)整心電信號(hào)基線，從每一時(shí)刻采樣點(diǎn)的電位值中減去該時(shí)刻采樣點(diǎn)相對(duì)于水平參考的偏移量。如若還有其它干擾信號(hào)，由相應(yīng)的處理軟件加以處理。假如出現(xiàn)個(gè)別數(shù)據(jù)丟失，可由數(shù)據(jù)丟失處理軟件進(jìn)行插補(bǔ)處理。經(jīng)過(guò)以上預(yù)處理的數(shù)據(jù)可以存入軟盤(pán)作為資料。
鑒別峰值，它是在福朗克綜合向量所劃分的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的。福朗克綜合向量是X、Y、Z三個(gè)向量的向量和，即F =V2X+V2y+V2Z0]]>。X、Y、Z分別是由電極背心上的C1與C8，A5與 ，C5與C10的心電信號(hào)向量相減得出的。經(jīng)計(jì)算得出向量
的模，F(xiàn)的模均大于零。因?yàn)槭蔷C合向量，所以體表各導(dǎo)聯(lián)上的Q、R、S被均落在 上的Q、R、S綜合向量之內(nèi)，各導(dǎo)聯(lián)的P、T波也分別落在 >上的P、T綜合向量之內(nèi)，所以\上的Q、R、S組合波的起始點(diǎn)就是心臟除極波(Q、R、S波)的起始點(diǎn)，而這一點(diǎn)也作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的時(shí)間參考點(diǎn)。Q、R、S波的終點(diǎn)為Q、R、S波群的終點(diǎn)。同理從 >的R、T波中找到P、T波的起始點(diǎn)和終點(diǎn)。對(duì)體表各電極點(diǎn)上的心電波形的Q、R、S波峰值的鑒別則可在Q、R、S波的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間進(jìn)行，在這個(gè)范圍內(nèi)，對(duì)各導(dǎo)聯(lián)波形進(jìn)行極大值計(jì)算，即可得出R的峰值。再以各導(dǎo)聯(lián)上的R峰值為分界點(diǎn)，算出在其前面出現(xiàn)的極小值即為Q波峰值，在其后面的極小值為S波峰值。T波峰值是在T被起點(diǎn)與終點(diǎn)之間計(jì)算得出的。對(duì)各導(dǎo)聯(lián)心電進(jìn)行極小值和極大值計(jì)算得出+T和-T峰值。同時(shí)可以得到P波峰值。
計(jì)算各峰值出現(xiàn)時(shí)間，通過(guò)各導(dǎo)聯(lián)上的Q、R、S、T峰值、相對(duì)于時(shí)間參考點(diǎn)的位置計(jì)算各波峰值出現(xiàn)的時(shí)間。
成圖，根據(jù)以上算出的數(shù)據(jù)，根據(jù)病情診斷的需要可分別選作Q、R、S、T的同名波峰值等電位圖和峰值等時(shí)圖。若將峰值等時(shí)圖的各時(shí)間將以不同顏色來(lái)表示，在其上迭加相應(yīng)峰值的等電位圖，還可在顯示器上看到該波形峰值等電位圖的四維顯示，即坐標(biāo)位置(x、y)、電位(v)和時(shí)間(t)的顯示。例如，在診斷心梗時(shí)可作峰值等電位圖以得出面積和部位的概念;要了解梗塞周?chē)欠裼袀鲗?dǎo)組織障礙可選作峰值等時(shí)圖;要進(jìn)行綜合分析可選作四維峰值圖。
分析診斷，根據(jù)病情需要和分別選作的各圖中心電峰值等電位線分布的位置及其坐標(biāo)、中心點(diǎn)的電位值、電位線遞減規(guī)律、各部位電位線出現(xiàn)的時(shí)程(是否延遲)以及電位線的形態(tài)和密度(亦即異位Q圖區(qū)、多R中心、R凹陷和各中心點(diǎn)電壓增減變化)、及其低電位區(qū)的面積來(lái)診斷病變的確切部位和范圍、并診斷各部位心肌的傳導(dǎo)障礙等疾病。
可以理解，在讀完以上有示例性實(shí)施例的描述以后，本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人員還可以做出各種修改和變型，例如敬變電極個(gè)數(shù)和部位以及改變心電信號(hào)信道及其元件的個(gè)數(shù)等，但這些修改是不違背本發(fā)明精神，也不超出本發(fā)明的范圍，這些修改和變型都應(yīng)包括在本發(fā)明申請(qǐng)文件中所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種體表心電峰值標(biāo)測(cè)圖裝置，它包括一個(gè)導(dǎo)聯(lián)裝置(1)，該裝置(1)包括一個(gè)電極背心(11)和一組肢導(dǎo)電極(12)；一個(gè)前置處理器(2)，在該前置處理器(2)中含有多個(gè)體表心電信號(hào)信道，在每個(gè)信道中都設(shè)有一個(gè)前置放大器和濾波器(21)、和一個(gè)直流抑制電路(22)，另外在該處理器(2)中還設(shè)有一個(gè)威爾遜電路(23)，該電路(23)接收上述肢導(dǎo)電極(12)的信號(hào)，在其輸出端上提供一個(gè)參考電位；一個(gè)多路開(kāi)關(guān)(3)，它設(shè)在上述前置處理器(2)的后面。一個(gè)高速數(shù)據(jù)采集器(4)，它包括一個(gè)主放大器(41)、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器(42)數(shù)據(jù)鎖存器(43)和(44)、一個(gè)RAM(45)、一個(gè)RAM地址計(jì)數(shù)器(46)、一個(gè)數(shù)據(jù)總線緩沖器(47)、一個(gè)地址判別器(48)、一個(gè)中斷信號(hào)發(fā)生器(49)、一個(gè)地址譯碼器(50)、一個(gè)功能及時(shí)序控制器(51)和一個(gè)控制字寄數(shù)器(52)、一個(gè)信道地址鎖存器(53)；一個(gè)計(jì)算機(jī)(5)它包括含有診斷包的軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器；一個(gè)打印機(jī)(6)；一個(gè)顯示器；其特征在于上述導(dǎo)聯(lián)裝置(1)中的電極背心(11)中在其前胸后背部的多個(gè)預(yù)定部位上設(shè)置了多個(gè)軟電極；上述前置處理器(2)中多個(gè)體表心電信號(hào)信道的個(gè)數(shù)相應(yīng)于上述電極背心(11)中的軟電極的個(gè)數(shù)，并且每個(gè)上述電極提取的體表心電信號(hào)分別輸入給每路信道的前置放大器和濾波器(21)，其中部分電極兼作常規(guī)心電圖的胸導(dǎo)和向量心電圖用，在每一個(gè)前置放大器和濾波器(21)的后面分別設(shè)置一個(gè)直流抑制電路(22)，該電路(22)可使各信道的直流電平在不需任何調(diào)整的情況下取得一致性；上述多路開(kāi)關(guān)(3)的路數(shù)相應(yīng)于上述前置處理器(2)內(nèi)多個(gè)體表心電信號(hào)信道的個(gè)數(shù)，該多路開(kāi)關(guān)(3)可使上述前置處理器(2)內(nèi)的經(jīng)過(guò)處理后的各路體表心電信號(hào)在上述計(jì)算機(jī)(5)通過(guò)上述高速數(shù)據(jù)采集器(4)中的上述功能及時(shí)序控制器(50)的控制下，按預(yù)定時(shí)間間隔進(jìn)行逐路切換；上述主放大器(41)接收上述多路開(kāi)關(guān)(3)的輸出信號(hào)和上述威爾遜電路的輸出信號(hào)，并在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)使上述兩個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行比較，由于多路經(jīng)處理后的體表心電信號(hào)均由一個(gè)主放大器(41)進(jìn)行放大，因此保證了在各瞬間的上述體表心電信號(hào)的放大量一致性，并且節(jié)省元器件，降低了該裝置的成本。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的體表心電峰值標(biāo)測(cè)圖裝置，其中，所述的電極背心(11)中的多個(gè)軟電極是用導(dǎo)電布制成的，其內(nèi)包有2～3毫米的泡沫塑料，按該背心(11)的前胸后背上預(yù)定位置縫制在背心上的，該背心(11)是分片組裝的，其連接采用搭扣連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的電極背心，其前胸后背上的電極部位對(duì)應(yīng)于心室壁部位在體表上的投射部位，體現(xiàn)了心室除極階段和復(fù)極階段Q、R、S、T各圖在體表上的主要分布區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的體表心電峰值標(biāo)測(cè)圖裝置，其中，所述的電極背心(11)內(nèi)的電極個(gè)數(shù)為85個(gè)，自人體右腋中線劃分，在前胸上分布成7行8列共56個(gè)電極，右前胸相當(dāng)于左鎖骨中線第四肋間放一個(gè)電極，為做常規(guī)心電圖V3導(dǎo)用，在后背部分布成7行4列共28個(gè)電極，總共85個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體表心電峰值標(biāo)測(cè)圖裝置，其中上述前置處理器(2)中體表心電信號(hào)信道數(shù)為85，上述多路開(kāi)關(guān)(3)的路數(shù)為85。
6.在權(quán)利要求1中所述的體表心電峰值標(biāo)測(cè)圖裝置中，所應(yīng)用的體表心電峰值記錄分析方法，它包括以下步驟數(shù)據(jù)預(yù)處理，心電信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)內(nèi)存后要由軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，先是信號(hào)迭加取平均值的處理，即把幾個(gè)心電周期的信號(hào)進(jìn)行迭加取其平均值，以減小隨機(jī)噪聲，提高信噪比;接著由梳狀結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波器進(jìn)行數(shù)字濾波，以抑制50赫茲工頻干擾;然后調(diào)整心電信號(hào)的基線，從每一時(shí)刻采樣點(diǎn)的電位值中減去該時(shí)刻采樣點(diǎn)相對(duì)于水平參考線的偏移量，以消除低頻干擾;如若還有其它干擾信號(hào)，由相應(yīng)的處理軟件加以處理;假如出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失，可由數(shù)據(jù)丟失處理軟件插補(bǔ)處理;經(jīng)過(guò)上述預(yù)處理的數(shù)據(jù)可存入軟盤(pán)作為資料;其特征在于它還包括下列步驟;鑒別峰值，以體表各導(dǎo)聯(lián)點(diǎn)上的心電Q、R、S、T、P波在福朗克綜合向量所劃分的區(qū)域內(nèi)，確定出心臟除極波Q、R、S波的起點(diǎn)，也作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的時(shí)間參考點(diǎn)，Q、R、S組合波的終點(diǎn)為Q、R、S波群的終點(diǎn)，還確定心臟復(fù)極的正、負(fù)T和P波的起點(diǎn)和終點(diǎn)，在各波的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間進(jìn)行峰值鑒別，先計(jì)算出極大值即R峰值，以R峰值為分界點(diǎn)，算出其前面的極小值為Q峰值，其后面出現(xiàn)的極小值為S峰值，還計(jì)算出+T和-T峰值;計(jì)算各峰值出現(xiàn)時(shí)間，通過(guò)Q、R、S、T波相對(duì)于時(shí)間參考點(diǎn)的位置，計(jì)算出各波峰值出現(xiàn)的時(shí)間;成圖，根據(jù)以上計(jì)算的數(shù)據(jù)，根據(jù)病情診斷的需要，可分別選作Q、R、S、T各同各波峰值等電位圖和峰值等時(shí)圖，以及四維的峰值標(biāo)測(cè)圖，將峰值等時(shí)圖的各時(shí)間涂以不同的顏色，并在其上迭加相應(yīng)的峰值等電位圖，則可得到四維(即坐標(biāo)位置x、y、電位V和時(shí)間t)的峰值等電位標(biāo)測(cè)圖;分析診斷，根據(jù)上述峰值等電位線分布的位置及其坐標(biāo)值、中心點(diǎn)的電位值、電位線的遞減規(guī)律，各部位電位線出現(xiàn)的時(shí)程(是否延遲)及電位線的形態(tài)和密度(亦即異位Q圖區(qū)、多R中心、R凹陷和各中心電壓增減變化)以及低電位區(qū)的面積來(lái)診斷病變的確切部位和范圍，并診斷各部位心肌的傳導(dǎo)障礙等疾病。
全文摘要
本發(fā)明心電峰值記錄分析方法及其標(biāo)測(cè)圖裝置可用以診斷心肌梗塞的確切部位和范圍、原發(fā)性及繼發(fā)性心肌病、各類(lèi)傳導(dǎo)阻滯以及予激綜合癥，尤其是在目前常規(guī)心電圖上難以判斷的無(wú)Q性心肌梗塞可提供出明確的診斷。并證明“無(wú)Q性”心梗的診斷依據(jù)是不足的。該方法包括峰值鑒別、計(jì)算峰值出現(xiàn)時(shí)間、(繪制峰值等電位圖和分析診斷步驟。該裝置包括導(dǎo)聯(lián)裝置、前置處理器、多路開(kāi)關(guān)、高速數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、顯示器和診斷包等。
文檔編號(hào)A61B5/0402GK1043621SQ88108998
公開(kāi)日1990年7月11日 申請(qǐng)日期1988年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月30日
發(fā)明者聞穎梅, 王正平, 柳小潔, 章予平, 方期定, 王小寅, 沈純 申請(qǐng)人:中日友好醫(yī)院