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1、1998年11月内蒙古大学学报(自然科学版)Nov.1998第29卷第6期ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisNeiMongolVol.29No.6 文章编号:1000-1638(1998)0620815219X心功能自动检测系统的设计112周润景,李翠清,彭承琳(1.内蒙古大学电子工程系,内蒙古呼和浩特,010021;2.重庆大学生命科学院,重庆,400042)摘要:给出了用微型计算机无创检测心脏收缩期、舒张期及心输出量的整体方案,检测信号为导纳心动微分信号、心电信号、心音信号及颈动脉波信号.关键词:无创检测,心功能,心电图,心音图,导纳微分图分
2、类号:TP216.1文献标识码:A 心功能的检测有两种方法,即创伤性检测和无创伤性检测,创伤性检测给患者造成了痛苦,因此一般情况下很少使用,无创伤性检测利用传感器在体表获取有关人体心脏活动的生理信号,通过多道生理信号记录仪进行同步记录,然后对这些生理信号进行处理,从而得到各种心功能参数.本心功能检测仪器具备以下特点:成本低、速度快、准确度高、稳定性好,能克服基线漂移,实时处理,操作简便,设计方案如下.1 系统结构 该系统配置了心电图机,心音测量电路,颈动脉波测量装置,导纳图仪,AöD采样卡,多路生理信号放大器,微型计算机及相应配件等,以检测心脏收缩功能,心脏舒张功能和心输出量,其硬件框
3、图如图1所示.图1 系统框图Fig.1Systemchart图1所示系统用心电、心音、颈动脉波测量心脏收缩功能,当颈动脉脉搏传感器用来检测心尖搏动信号时,则可检测心脏舒张功能;用心电、颈动脉波、导纳微分图测量心脏泵血功能.2 信号介绍及提取2.1 心电图(ECG)X收稿日期:1998205205基金项目:四川省“七五”科技攻关课题资助作者简介:周润景,男,内蒙古大学讲师©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.816内蒙古大学学报(自然科学版)1998年 反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中生物电变化.在
4、一次心动周期中,可以记录出五个波形即P、Q、R、S和T波,其中P、R、T波为正波,Q、S波为负波,心电图可以由心电电极提取,一般采用标准Ê导联,其波形如图2(各波的意义及正常值见有关文献).2.2 心音图(PCG)心动周期中,血液对心电管壁的加压或减压作用以及涡流等因素引起的机械振动,由周围组织传递到胸壁形成的心音、心音图分为三大类型,即低频率,中频率和高频率心音图,正常心音有四个心音即第一心音S1、第二心音S2、第三心音S3和第四心音S4、S1和S2在PCG上必定有,S3和S4可能有,也可能没有,各心音的意图2 心电图波形义及正常值见有关文献.心音信号可用置于胸部的压电晶体微音Fig.2
5、WaveformofECG器提取,其图形见图3.2.3 颈动脉搏动图(CPT)记录了颈总动脉的动脉管壁和一张一缩的波形,CPT由叩击波、潮波和重搏波组成,它由压电晶体传感器提取,记录时,把传感器用辅助装置或手固定于颈总支脉上,在吸气后憋气记录,图形见图4.图3 正常心音图的示意图图4 颈动脉搏动图Fig.3ThediagrammaticsketchofthenormalPCGFig.4CPT2.4 导纳微分图(ICG)反映了血管容积的周期性变化,习惯上将反映心血管变化的电导纳图叫做心脏血流图,ICG的测量电路如图5所示.Ts公式简化为:SV=Q3L3L3∫(dyödt)3dt02阻抗法为:
6、SV=Qõ(LöZ0)õ(dZödT)maxõT(其中Q为血液电阻率,L为控测电极间距,Z为基础阻抗,(dZödT)maxõT为阻抗微分图的面积,T为心室射血时间)图5 恒压式导纳图仪原理框图Fig.5TheschematicdiagramoftheconstantvoltageICGinstrument©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第6期周润景等 心功能自动检测系统的设计817 传统的阻抗法在测量上存在不少问题,如dzödt和T两项测量的定基线、定标准信号、数图纸上的格数等问题,不但麻烦且引
7、起测量误差的因素较多,特别是T值在走纸不快的情况下,更容易产生误差.还有关于T值的始点和终点尚无完备统一的标准,因此这种方法还不是十分成熟.故我Ts们采用了恒压式导纳图求积法.从此的方法的计算式SV=Q3L3L3∫(dyödt)3dt可知此方法0Ts仅需测量三个项目Q、L和面积∫(dyödt)3dt,面积可用机械求积仪方便求出,如此不仅减少了误0差,而且测量的手续也简化了,还免去了定基线麻烦,呼吸的影响也相对减少.3 软
