立體心電圖儀的製作方法
2023-04-28 17:46:31
專利名稱：立體心電圖儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種醫學診斷用心電圖儀，更確切地說是涉及一種從三維空間領域觀察診斷心臟生物電活動的儀器。
傳統一維線性表達的心電圖(ECG)是描記心臟生物電活動兩點間的電位差，圖形簡單、導聯數有限，所依據的是近似原理，並且存在V1與V6導聯的夾角盲區，無法360°全方位反映實際的心臟電活動，其振幅也不明確，難以提供出鑑別及診斷某些複雜心臟病所需的精確信息，也難以解釋清楚許多臨床現象，因而靠一維線性表達兩點間正負電位差的檢測技術已不能滿足心血管疾病檢測、診斷的需要。而平面環的心電向量圖(VCG)也只是停留在單周期心電描記術上，雖在心肌梗塞、房/室肥大、預激症候群和束枝阻滯等方面的診斷優於心電圖，但未能解決心律失常診斷的關鍵問題，未給臨床帶來更多的實際意義。
隨著科學技術的發展，在描記技術上已經經歷了幾代的發展，如從弦線電流計、電子管、電晶體到採用大規模集成電路的計算機時代，使醫療檢測技術有了突飛猛進的發展，人們開始探索、尋求一種能實實在在反映出人體解剖功能的立體全方位結構技術，包括檢測立體心臟生物電活動的技術手段。
立體心電圖(SECG)意在將傳統心電圖概念回復到立體空間上來，籍以觀察原來就是立體空間的實際心臟生物電活動。SECG的特點是採用三個軸向即X軸(左右)、Y軸(上下)、Z軸(前後)垂直相交來記錄心臟生物電活動的全過程。
本實用新型的目的是設計一種立體心電圖儀，能較好地反映出實際心臟解剖位置及立體心電活動變化，具有空間方位概念明確、位相關係好、圖形直觀、並能全面順序顯示心動周期中每一瞬時間心電活動與局部心肌除復極的對應關係，且細緻、解析度高。
本實用新型的目的是這樣實現的，立體心電圖儀，包括順序連接的導聯體系、多通道心電放大器、模數轉換器和微處理機，其特徵在於所述的導聯體系是由威爾遜導聯體系和佛蘭克導聯體系並聯構成的有16條導聯線的16通道導聯繫統；所述的多通道心電放大器由16個跟隨器、電阻導聯選擇網絡、15個前置放大器、15個增益放大器順序連接構成； 16個跟隨器的輸入端與16條導聯線對應連接，16個跟隨器的輸出端連接電阻導聯選擇網絡輸入端，電阻導聯選擇網絡輸出端連接15個前置放大器的輸入端，15個增益放大器的輸出端連接所述的模數轉換器。
還包括有分線盒，所述的16條導聯線分成兩股線與分線盒的底端連接，分線盒一側分引出6條心電向量圖導聯線，分線盒另一側分引出6條心電圖導聯線，分線盒上端分引出共用的4條線。
所述的前置放大器是由三運算差動放大器連接構成的低頻放大器。
本實用新型採用心電向量原理製作，用X、Y、Z三個軸垂直相交構成立體空間，利用成熟的計算機技術，以50毫米/秒的時速將空間向量環以額、橫及側三個平面方式連續、實時展開描記，故從傳統心電圖角度講是立體心電圖，遠較心電圖更加直觀、細緻、全面和準確。
本實用新型的立體心電圖儀在現有的心電
圖12導聯體系的基礎上增加6條導聯線而組成16導聯繫統，準同步地從人體表面取到12導聯心電圖信號和X、Y、Z導聯信號，將威爾遜(Wilson)和佛蘭克(Frank)導聯體系並聯輸入，經計算機處理後，可同步24導聯描記出12導聯心電圖、3導聯正交心電圖、9導聯時間心向量圖、變向時間心向量圖、連續心向量圖和分解/放大心向量圖的導聯信號，在計算機軟體控制下對各種導聯信號或導聯組合信號作模數變換，並將採集到的信號存入內存，再通過一系列的算法處理和數模變換，用顯示屏顯示出三維空間平面效果。也可準同步描記出24導聯的上述圖形，並可在繪圖儀上繪製出圖形。
本實用新型的立體心電圖儀通過改進導聯體系、設計多通道放大器和利用模數轉換技術、計算機技術、顯示技術、繪圖技術及立體平面成像技術設計製作，可單獨或同步描記常規的12導聯心電圖、3導聯正交(直交X、Y、Z)心電圖、9導聯變向時間心向量圖、時間心向量圖、連續心向量圖和分解/放大心電向量圖，以用於不同心臟病的診斷，特別是對於心律失常診斷中的異位激動點空間定位、傳導途徑判斷和複雜心律失常的鑑別診斷等，有明顯作用，從而免去了傳統的靠經驗科學的一維線性表達的推理判斷。
綜上所述，本實用新型的立體心電圖儀的有益效果是1、可同步、連續、實時地描記心電活動中的每一個周期，看其時間的變化規律等，從心電圖角度看是立體心電圖或三維心電圖，從心電向量圖看是時間心向量圖，解決了單周期VCG無法連續描記心電活動的問題；2、可利用VCG空間電活動與心臟解剖的位向關係定起源點部位，尤其在異位激動點判斷上較ECG更直觀準確；3、可利用瞬時間「淚點」的疏密、軌跡等變化，反映心肌局部除復極時的擴布傳導徑路變化，也可反推傳導束的變化；4、採用現代計算技術可完全立體影像地再現出心臟原本一體的生物電和肌肉變化，免去傳統的靠經驗的推理判斷；5、SECG將理論科學的VCG與經驗科學的ECG結合起來同步描記，解決了VCG無法解決的心律失常診斷問題和ECG一維線性表達、靠描記心臟生物電兩點間正負電位差變化的局限性，使專業人員可重新認識傳統觀念及現象，對診斷、治療、病情發展、藥物觀察及預後處理等可建立全新的觀察手段。
下面結合實施例及附圖進一步說明本實用新型的技術
圖1是立體心電圖儀原理框圖圖2是
圖1中多通道心電放大器實施電路圖圖3是圖2中前置、增益放大器的實施電路圖圖4是立體心電圖儀的分線盒外形結構示意圖圖5是立體心電圖儀的軟體分析程序流程示意圖參見
圖1，本實用新型的立體心電圖儀主要包括16條導聯線1-16，由16個跟隨器101-116、電阻導聯選擇網絡20、15個前置放大器301-315、15個增益放大器401-415連接構成的多通道心電放大器100，模數A/D轉換器50和微處理機60，使用時可給心電圖像儀配備鍵盤61、高解析度顯示器70、高密軟碟機90和繪圖儀80或印表機。
16條導聯線經跟隨器101-116連接電阻導聯選擇網絡20構成威爾遜和佛蘭克導聯繫統，從人體表面取到標準12導聯心電圖信號和3導聯正交心電向量圖信號，經固定增益301-315、401-415放大後送模數轉換器50，在微處理機60的控制下對由16導聯繫統取得的各導聯信號或其組合信號進行採樣，並存入內存，按需要分別或同時提取心電圖、心電向量圖、變向時間心向量圖、時間心向量圖、分解/放大心向量圖和屏幕拷貝圖像，微處理機通過一系列的算法處理、三維立體平面成像的技術處理及數模D/A轉換，在顯示器70上立體空間平面地顯示出心臟生物電活動圖形，全方位地觀察。也可繪製或列印出圖形。
參見圖2、圖3，圖2示出
圖1中多通道心電放大器100的實施電路，圖3示出圖2中各方框(前置放大器與增益放大器)內的實施電路圖。
插接件JN1、JN2與16條導聯線連接，跟隨器101-116採用運算放大器LF347，有放大電流和穩定電壓的作用並形成隔離級。電阻R17-R38按威爾遜和佛蘭克氏導聯體系連接構成電阻導聯選擇網絡20，其輸出分別連接15個由前置放大器及增益放大器構成的固定增益放大電路，前置放大器採用典型的三運放(LF347)差動放大器，是具有高輸入阻抗、高增益、高共模抑制比的低頻放大器，它將人體體表的微伏級信號不失真地放大到伏特級，以便於後續處理。經前置放大後的信號，送至由低通濾波器和50HZ陷波器(電容、電阻微分電路)組成的濾波器，濾掉高頻噪聲和50HZ噪聲。濾波後的信號再送到由運算放大器(LF347)構成的增益調節級，兩級放大增益約1000倍。15個增益放大器的輸出分別為1-6、X、Y、Z、R、L、F、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。
模數轉換器50採用HY-1232AD/DA板，是一種IBM-PC XT/AT總線兼容A/D、D/A板，可直接插入到IBM-PC XT/AT總線兼容的微型計算機內的任一總線擴展槽中，構成微機數據採集控制系統。模數轉換器對其採樣保持器輸出的各路信號輪番進行A/D變換，然後送入微機內存。
參見圖4，為方便使用，與人體連接的16條導聯線先分成兩股線201、202與分線盒200連接，分線盒200的一側6條線完成心電向量圖連接，另一側的6條線完成心電圖連接，其頂端的4條線共用。
參見圖6，立體心電圖軟體分析系統501先執行步驟502進行信號採集；再在步驟603中對A/D板進行初始化，設定採樣率如1000點/秒，並設定採樣通道15導聯；步驟504中，採樣開始，並控制同步在顯示器上顯示，逐屏刷新；步驟505判斷導聯是否完好，若導聯不好則重新執行步驟504，若導聯良好則繼續執行步驟506，將採樣信息存入內存並顯示；然後完成步驟507自定義文件名；在步驟508作存檔操作；和在步驟509進入測盤項。繪圖包括心電(ECG)繪圖、心電向量(VCG)繪圖、頻域心電(FCG)繪圖、頻域心電向量(FVG)繪圖和立體心電(SECG)繪圖。其中對ECG和VCG，經濾波、波形識別、生成參數後，與病理指標比較可作分析評判、列印輸出報告；其中對FCG和FVG作波形疊加、波形識別、生成參數，與病理指標比較後可作分級評判、列印輸出報告；對SECG作波形識別，與病理指標比較後可作分析評判及列印輸出報告。
使用時，首先將16個體表電極接到人體表面的適當位置處，然後操作鍵盤，通過人機對話，可在顯示器上觀察圖形和在繪圖儀上繪製出圖形。
本實用新型的立體心電圖儀，以心電圖為時間域、以心電向量圖為空間域、以瞬時間和連續心電向量圖為時空域、以頻譜圖為頻率域，多項聯合同步採樣，構成多域、多層次、多角度、立體全方位地觀察心電活動，對心臟疾病的早期診斷，尤其是從三維空間領域觀察、描記、檢測各種心律失常，為診斷提供了有效的手段。
權利要求1.一種立體心電圖儀，包括順序連接的導聯體系、多通道心電放大器、模數轉換器和微處理機，其特徵在於所述的導聯體系是由威爾遜導聯體系和佛蘭克導聯體系並聯構成的有16條導聯線的16通道導聯繫統；所述的多通道心電放大器由16個跟隨器、電阻導聯選擇網絡、15個前置放大器、15個增益放大器順序連接構成；16個跟隨器的輸入端與16條導聯線對應連接，16個跟隨器的輸出端連接電阻導聯選擇網絡輸入端，電阻導聯選擇網絡輸出端連接15個前置放大器的輸入端，15個增益放大器的輸出端連接所述的模數轉換器。
2.根據權利要求1所述的立體心電圖儀，其特徵在於還包括有分線盒，所述的16條導聯線分成兩股線與分線盒的底端連接，分線盒一側分引出6條心電向量圖導聯線，分線盒另一側分引出6條心電圖導聯線，分線盒上端分引出共用的4條線。
3.根據權利要求1所述的立體心電圖儀，其特徵在於所述的前置放大器是由三運算差動放大器連接構成的低頻放大器。
專利摘要本實用新型涉及一種心臟疾病診斷儀,是一種立體心電圖儀。主要包括由16條導聯線構成的威爾遜和佛蘭克導聯體系,並聯輸入,由16個跟隨器、電阻導聯選擇網絡、15個前置放大器、15個增益放大器連接構成的多通道心電放大器,模數轉換器和微處理機。該16通道系統,經信號採集、轉換,加之計算機處理及成像技術,來表達心臟生物電活動。可配備顯示器及繪圖儀,從三維空間觀察、描記、檢測各種心電活動,提供有效診斷。
文檔編號A61B5/0402GK2310547SQ9724872
公開日1999年3月17日 申請日期1997年12月8日 優先權日1997年12月8日
發明者趙峰 申請人:趙峰