本發(fā)明涉及一種新型多通道心電圖采集方案，包括心電放大電路和數(shù)字信號(hào)處理算法。

背景技術(shù)：

心電圖機(jī)是一種無(wú)創(chuàng)價(jià)廉的記錄心臟電活動(dòng)波形(即心電圖)的生理功能檢測(cè)儀器，可提供各種心臟病確診和治療的基本信息，有助于分析各類心律失常，了解某些藥物和電解質(zhì)紊亂以及酸堿失衡對(duì)心肌的影響，在心臟病的常規(guī)檢查中具有重要的地位。臨床中常用的心電圖機(jī)是通過在體表安放的四個(gè)肢體電極(L左肢電極、R右肢電極、F左腿電極、RF右腿電極)和六個(gè)胸電極(C1/C2/C3/C4/C5/C6)記錄標(biāo)準(zhǔn)的十二導(dǎo)聯(lián)心電圖。十二導(dǎo)聯(lián)的名稱分類和計(jì)算公式見下表：

表1常規(guī)十二導(dǎo)聯(lián)的名稱分類和計(jì)算公式

目前上市的十二導(dǎo)聯(lián)數(shù)字心電圖機(jī)基本上都采用了數(shù)字化信號(hào)處理技術(shù)，只需同步采樣八個(gè)導(dǎo)聯(lián)心電圖(I、II、V1、V2、V3、V4、V5、V6)，其他導(dǎo)聯(lián)通過公式(III＝II-I；aVR＝-II/2-I/2；aVL＝I-II/2；aVF＝II-I/2)計(jì)算得出。由于全部胸導(dǎo)聯(lián)(V1、V2、V3、V4、V5、V6)都與(L+R+F)/3有關(guān)，這里的(L+R+F)/3被稱為威爾遜中心電位。

由于體表心電圖信號(hào)幅度較小(約1mVp-p)內(nèi)阻較大(約51KΩ容性阻抗)且伴□著強(qiáng) 烈的由交流電網(wǎng)引入的共模干擾(約1Vp-p)，采用傳統(tǒng)方案的心電圖采集電路，需要采用兩級(jí)精密放大電路：第一級(jí)緩沖放大電路(高輸入阻抗)，同時(shí)合成威爾遜中心電位，第二級(jí)差分放大電路(高共模抑制比)消除共模干擾，產(chǎn)生八個(gè)心電圖導(dǎo)聯(lián)(I、II、V1、V2、V3、V4、V5、V6)，供給后級(jí)的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和中央處理器(CPU)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。

除十二導(dǎo)聯(lián)心電圖機(jī)之外，心電圖采集方案還應(yīng)用于心電監(jiān)護(hù)儀、十五/十六/十八導(dǎo)聯(lián)心電圖機(jī)等，這些心電圖應(yīng)用減少了胸導(dǎo)聯(lián)，或者增加了新的胸導(dǎo)聯(lián)，這些胸導(dǎo)聯(lián)均采用相同的信號(hào)處理方法：Vi＝Ci-(L+R+F)/3(i＝1，2，3，...，N)。

圖1是傳統(tǒng)方案的心電圖采集電路，第一級(jí)為緩沖放大器(1、2、3、4)消除電極的信號(hào)源內(nèi)阻，放大器11合成威爾遜中心電位，反相放大器5作為右腿驅(qū)動(dòng)電路接右腿RF電極，用來(lái)抵消和降低整個(gè)系統(tǒng)的共模電壓幅度。第二級(jí)為差分放大器(12、13、14)消除共模干擾同時(shí)放大心電信號(hào)，得到標(biāo)準(zhǔn)的心電圖導(dǎo)聯(lián)I、II、Vi(i＝1，2，3，...，N)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種新型多通道心電圖采集方案，包括心電放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和相關(guān)的數(shù)字信號(hào)處理算法。

上述的新型多通道心電圖采集方案，每個(gè)通道只需要單級(jí)運(yùn)算放大器即可同時(shí)完成緩沖放大(高輸入阻抗)和差分放大(高共模抑制比)，胸導(dǎo)聯(lián)不需要威爾遜中心電位。這種新型心電圖機(jī)采集方案可以減少將近一半的精密電阻和精密運(yùn)算放大器，大大簡(jiǎn)化了心電圖前置放大電路，節(jié)約成本而且減少PCB板空間，心電放大電路的簡(jiǎn)化減少了硬件故障率，同時(shí)也降低了運(yùn)算放大器引入的熱噪聲和外界環(huán)境引入的電磁干擾，可以改善心電圖波形的信噪比，效益顯著。

上述的新型多通道心電圖采集方案，先把某個(gè)肢電極(例如R電極)同相緩沖放大的輸出作為COM公共端，其他肢電極(L電極、F電極)、N個(gè)胸電極(Ci電極，i＝1，2，3，...，N)分別與該公共端組成多通道雙運(yùn)放儀表放大器，每個(gè)通道由單個(gè)運(yùn)算放大器同時(shí)完成緩沖放大和差分放大，輸出多通道心電圖波形X1、X2、XVi(i＝1，2，3，...，N)。該心電圖波形經(jīng)多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器同步采樣成為數(shù)字信號(hào)，由數(shù)字信號(hào)處理算法完成校正，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)的心電圖導(dǎo)聯(lián)I、II、Vi(i＝1，2，3，...，N)。

上述的新型多通道心電圖采集方案，把上述的COM公共端經(jīng)反相放大后，作為右腿驅(qū)動(dòng)電路反饋到右腿電極(RF電極)，用來(lái)抵消和降低整個(gè)系統(tǒng)的共模電壓幅度。

本發(fā)明的新型多通道心電圖采集方案，經(jīng)試產(chǎn)和臨床試用證明：達(dá)到設(shè)計(jì)要求，放大電路得到簡(jiǎn)化，能夠顯著降低生產(chǎn)成本、噪聲低、干擾小，心電圖波形的信噪比得到改善。

【附圖說明】

圖1是傳統(tǒng)方案的心電圖采集電路的電路原理圖；

圖2是本發(fā)明提供的多通道心電圖采集電路的實(shí)施例一的電路原理圖；

圖3是本發(fā)明提供的多通道心電圖采集電路的實(shí)施例二的電路原理圖；

圖4是本發(fā)明提供的多通道心電圖采集電路的實(shí)施例三的電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】

下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例一：R電極作為公共端；

請(qǐng)參考圖2所示：本例的多通道心電圖采集電路，以R電極的同相放大器1的輸出作為公共端COM，其他電極：L肢電極、F肢電極、Ci胸電極(這里只畫出1個(gè)通道)分別與該COM公共端組成典型的雙運(yùn)放儀表放大器2、3、4輸出X1、X2、XVi信號(hào)，在消除共模干擾的同時(shí)心電信號(hào)得到放大，放大倍數(shù)A由電阻值R1和R2決定(A＝1+R1/R2)。該公共端COM經(jīng)反相放大器5驅(qū)動(dòng)RF電極(右腿驅(qū)動(dòng)電路)。

由于雙運(yùn)放儀表放大器輸出的X1、X2、XVi信號(hào)與心電圖的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)存在差別，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器6完成同步采樣后，由以下的數(shù)字信號(hào)處理算法完成校正，得到標(biāo)準(zhǔn)的心電圖導(dǎo)聯(lián)：

依據(jù)：X1＝A*(R-L)；

X2＝A*(R-F)；

XVi＝A*(R-Ci)，這里i＝1，2，3，...，N

得出：I導(dǎo)聯(lián)＝-X1；

II導(dǎo)聯(lián)＝-X2；

Vi導(dǎo)聯(lián)＝-XVi+(X1+X2)/3，這里i＝1，2，3，...，N

實(shí)施例二：L電極作為公共端；

請(qǐng)參考圖3所示：本例的多通道心電圖采集電路，以L電極的同相放大器1的輸出作為公共端COM，其他電極：R肢電極、F肢電極、Ci胸電極(這里只畫出1個(gè)通道)分別該COM公共端組成典型的雙運(yùn)放儀表放大器2、3、4輸出X1、X2、XVi信號(hào)，在消除共模干擾的同時(shí)心電信號(hào)得到放大，放大倍數(shù)A由電阻值R1和R2決定(A＝1+R1/R2)。該公共端COM經(jīng)反相放大器5驅(qū)動(dòng)RF電極(右腿驅(qū)動(dòng)電路)。

由于雙運(yùn)放儀表放大器輸出的X1、X2、XVi信號(hào)與心電圖的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)存在差別，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器6完成同步采樣后，由以下的數(shù)字信號(hào)處理算法完成校正，得到標(biāo)準(zhǔn)的心電圖導(dǎo)聯(lián)。

依據(jù)：X1＝A*(L-R)；

X2＝A*(L-F)；

XVi＝A*(L-Ci)，這里i＝1，2，3，...，N

得出：I導(dǎo)聯(lián)＝X1；

II導(dǎo)聯(lián)＝X1-X2；

Vi導(dǎo)聯(lián)＝-XVi+(X1+X2)/3，這里i＝1，2，3，...，N

實(shí)施例三：F電極作為公共端；

請(qǐng)參考圖4所示：本例的多通道心電圖采集電路，以F電極的同相放大器1的輸出作為公共端COM，其他電極：R肢電極、L肢電極、Ci胸電極(這里只畫出1個(gè)通道)分別該COM公共端組成典型的雙運(yùn)放儀表放大器2、3、4輸出X1、X2、XVi信號(hào)，在消除共模干擾的同時(shí)心電信號(hào)得到放大，放大倍數(shù)A由電阻值R1和R2決定(A＝1+R1/R2)。該公共端COM經(jīng)反相放大器5驅(qū)動(dòng)RF電極(右腿驅(qū)動(dòng)電路)。

由于雙運(yùn)放儀表放大器輸出的X1、X2、XVi信號(hào)與心電圖的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)存在差別，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器6完成同步采樣后，由以下的數(shù)字信號(hào)處理算法完成校正，得到標(biāo)準(zhǔn)的心電圖導(dǎo)聯(lián)。

依據(jù)：X1＝A*(F-R)；

X2＝A*(F-L)；

XVi＝A*(F-Ci)，這里i＝1，2，3，...，N

得出：I導(dǎo)聯(lián)＝X1-X2；

II導(dǎo)聯(lián)＝X1；

Vi導(dǎo)聯(lián)＝-XVi+(X1+X2)/3，這里i＝1，2，3，...，N

以上應(yīng)用是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所做的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只限于這些實(shí)例。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思的前提下，還可以做出其他的簡(jiǎn)單推演和替換，都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。