心电模块原理和设计

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1、心电（ECG）基本常识ECG是一种电生理活动的表现。在心脏跳动过程中会产生一系列的电生理变化，这些电生理变化会传导到体表。通过电极可以拾取这些电信号，在时间轴上展开就是心电波，称作体表ECG。一个完整的ECG波由P波、QRS综合波、T波、U波组成，反映了心脏跳动过程中的不同阶段。P波是QRS波前的一个幅度较小的波，在有些导联上不易察觉。QRS综合波是由Q波、R波、S波构成的波群，是ECG中特征最明显、最容易捕捉的。T波是QRS波后一个比较宽大的波。U波很小，甚至找不到或不明显。心跳周期指的是两个ECG波R波与R波之间的时间，其倒数即为心率。S-T段指的是QRS波终点至T波起点这一段。由于心

2、脏是一个主体，因此其电生理变化传导到体表不同位置也就有所不同。为了较全面反映心电的变化，可以在体表的不同位置安放电极来采集信号。经过长期的临床实践，形成了十二导联的标准。标准导联：I导联：左手(LA或L)为+，右手(RA或R)为－II导联：左脚(LL或F)为+，右手(RA或R)为－III导联：左脚(LL或F)为+，左手(LA或L)为－标准导联的电极连接方式和电极颜色有欧洲和亚洲适用的IEC标准和美国适用的AHA标准。IEC标准电极颜色：L：黄色--左臂R：红色--右臂F：绿色--左腿N：黑色--右腿(N是中性Neutral电极。)L+、R-采集Ⅰ导联F+、R-采集Ⅱ导联F+、L-采集Ⅲ导联

3、AHA标准电极颜色：LA：白色--左臂RA：黑色--右臂LL：红色--左腿RL：绿色--右腿加压导联：aVR：右手(RA或R)为+，左手与左脚的平均电流为－aVL：左手(LA或L)为+，右手与左脚的平均电流为－aVF：左脚(LL或F)为+，右手与左手的平均电流为－单极胸导：Vi+，左脚与左手与右手的中心电位。Vi－：V1~V6，左胸沿心脏位置的不同部位。不同导联测出的ECG的形状均不相同，包括各子波的幅度、方向等，但都有各自的典型形态，如形态发生变化，则反映了心脏活动的某一环节出了问题。ECG波形介绍心电图由一系列不相同的“波组”构成。一个典型的心电图包括下述各波及波段:P波（Pwave）

4、：反映左右心房的电激动过程电位和时间的变化。P-R间期（P-rinterval）：代表心房开始除极至心室开始除极的时间。P-R段（P-Rsegment）：代表心房激动通过房室交界区下传至心室的时间。QRS波群（QRSComplex）：反映左右心室除极过程电位和时间的变化，典型的QRS波群包括三个相连的波。第一个向下的波为“Q”波；继之向上的波为“R”波；继R波之后的向下波为“S”波。S-T段（S-Tsegment）：从QRS波群终点到T波起点的线段，反映心室早期复极过程电位和时间的变化。T波（Twave）反映晚期心室复极过程电位的变化。U波（Uwave）：代表心肌活动的“激后电位”（aft

5、erpotential）.Q－T间期（Q-tinterval）：从QRS波群起点到T波终点的时间；反映心室除极和复极的总时间。常用数字式十二导联心电图机的性能参数：导联：标准12导联；输入方式浮地及除颤保护；输入阻抗>50MΩ；输出阻抗<100Ω；频率响应0.05Hz～150Hz；时间常数>3.2s；灵敏度选择：5、10、20mm/mV,转换误差±5%；耐极化电压：±300mV；ECG输出：0.5V/mV±5%,单端输出≤100Ω；电源：交流电源：100-240V,50/60Hz；直流电源：14.4V可充电电池；安全类别：IECI类，CF型；操作方式：自动或手动操作；分析功能：心电参数自动

6、测量，自动分析；记录方式：热点阵打印；走纸速度：25、50mm/s±5%；记录纸规格：210mm×30m高速热敏卷纸。心电图(ECG或EKG)用于测量随时间变化的心肌电信号，并将测量结果用图形显示出来。ECG的应用范围涵盖了简单的心率监测到特殊的心脏状况诊断。任何应用中，ECG的测试原理是相同的，但设计细节以及对电子元件的要求差别很大，从价格低于200美元的便携设备到超过5000美元、大小与传真机等同的台式设备。有些应用中，甚至把ECG嵌入到其他仪器中，例如病人监护仪、自动体外除颤器(AED)等，如图1所示。图1病人监护仪所显示的ECG和血氧读数所有ECG都通过连接在身体特殊部位的电极采集

7、心电信号，身体产生的心电信号幅度只有几个毫伏，通过连接在身体特定位置的电极，可以从不同的角度观察心电活动，每个位置都可以作为ECG的一个输出通道显示并打印，每个通道代表两个电极之间的差分电压或某一电极与几个电极平均电压的差值，电极间的不同组合可以显示出比电极数更多的通道。这些通道一般称为“导联”(或“通道”)，一个12导联的ECG设备具有12个独立的图形显示通道。基于不同应用，导联数量可以在1～12之间选择。问题是，连接