Επεξεργασία σήματος ΗΚΓ

Χρησιμοποιείται ένα ηλεκτροκαρδιογράφημα (ΗΚΓ) για να καταγράψει την αντανάκλαση της κατάστασης της καρδιάς σε μια χρονική περίοδο. Συνδέεται με το δέρμα μέσω εξωτερικών ηλεκτροδίων και μετατρέπεται σε ηλεκτρικά σήματα για συλλογή. Κάθε κυτταρική μεμβράνη που σχηματίζεται έξω από την καρδιά έχει ένα σχετικό φορτίο, το οποίο αποπολωτεί κατά τη διάρκεια κάθε καρδιακού παλμού. Εμφανίζεται στο δέρμα με τη μορφή μικροσκοπικών ηλεκτρικών σημάτων, τα οποία μπορούν να ανιχνευθούν και να διευρυνθούν με ηλεκτροκαρδιογράφημα.

Ήδη από το 1900, ο Willem Einthoven εφευρέθηκε το πρώτο πρακτικό ηλεκτροκαρδιογράφημα. Το σύστημα είναι ογκώδες και απαιτεί από πολλούς ανθρώπους να το χειριστούν. Ο ασθενής πρέπει να τοποθετήσει τα χέρια και τα πόδια του σε ένα μεγάλο ηλεκτρόδιο που περιέχει ηλεκτρολύτη. Ο σημερινός εξοπλισμός παρακολούθησης του ΗΚΓ είναι συμπαγής και εύκολος στη μεταφορά, έτσι ώστε οι ασθενείς να μπορούν επίσης να το μεταφέρουν όταν περπατούν. Ένα ECG δώδεκα μολύβδου για οικιακή χρήση μπορεί να μεταφερθεί σε μια τσέπη.

Βασικά στοιχεία ΗΚΓ:

Ο όρος "μόλυβδος" στο ηλεκτροκαρδιογράφημα σε αυτό το άρθρο αναφέρεται στη διαφορά τάσης μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων, η οποία είναι η διαφορά που καταγράφεται από τη συσκευή. Για παράδειγμα, το "Lead_i" είναι η τάση μεταξύ των ηλεκτροδίων αριστερού και δεξιού βραχίονα. Τόσο το Lead_i όσο και το Lead_II αναφέρονται στους οδηγούς των άκρων. Το V1-V6 αναφέρεται στους οδηγούς του στήθους. Η παρακολούθηση ECG V1 είναι η διαφορά μεταξύ της τάσης VC1 (η τάση του ηλεκτροδίου θώρακα) και η μέση τάση των Lead_I, Lead_II και Lead_III. Ένα τυποποιημένο σύστημα ECG 12-Lead περιλαμβάνει οκτώ πραγματικές τιμές και τέσσερις προερχόμενες τιμές. Ο Πίνακας 1 δίνει μια σύντομη περιγραφή των διαφόρων τάσεων μολύβδου (πραγματικές και προερχόμενες).

Σημειώσεις υπολογισμού ονόματος μολύβδου

Αυτό είναι ένα πραγματικό μόλυβδο, που εμφανίζεται στο ίχνος ECG.

Πίνακας 1: Ονόματα μολύβδου και τοποθεσίες εγγραφής ΗΚΓ.

Μια τυπική κυματομορφή ECG φαίνεται στο σχήμα 1. Ο άξονας Χ αντιπροσωπεύει την χρονική κλίμακα. Εδώ, κάθε πλέγμα (5 mm) αντιστοιχεί σε 20 ms. Ο άξονας y δείχνει το πλάτος του συλληφθέντος σήματος. Κάθε διαίρεση (5 mm) στον άξονα Υ αντιστοιχεί σε 0,5 mV. (10mm / mv και 25mm / s)

Εικόνα 1: Τυπική κυματομορφή ECG.

Χαρακτηριστικά ECG:

Το πρώτο βήμα στο σχεδιασμό ενός συστήματος ΗΚΓ περιλαμβάνει την κατανόηση των τύπων σημάτων που πρέπει να αποκτηθούν. Το σήμα ηλεκτροκαρδιογράφημα περιλαμβάνει τάση χαμηλού πλάτους που υπάρχει σε υψηλή προκατάληψη και θόρυβο. Το σχήμα 2 δείχνει τα χαρακτηριστικά του σήματος ΗΚΓ. Υπάρχει υψηλή μετατόπιση στο σύστημα λόγω της τάσης μισού κυττάρου που παράγεται από τα ηλεκτρόδια. Το AG / AGCL (χλωριούχο ασημί-ασημένιο χλωριούχο) είναι το πιο κοινό ηλεκτρόδιο σε ένα σύστημα ηλεκτροκαρδιογραφήματος και η μέγιστη τάση μετατόπισης είναι +/- 300MV. Το πραγματικό αναμενόμενο σήμα είναι +/- 0.5mV που υπερβαίνει την μετατόπιση του ηλεκτροδίου. Επιπλέον, το σύστημα θα κλείσει επίσης το θόρυβο των 50 / 60Hz από τη γραμμή ισχύος για να σχηματίσει ένα κοινό σήμα λειτουργίας. Το εύρος του θορύβου της γραμμής ισχύος μπορεί να είναι πολύ μεγάλο και πρέπει να φιλτραριστεί.

Εικόνα 2: Τα χαρακτηριστικά του σήματος ΗΚΓ που πρέπει να ληφθεί.

Εξαγορά ΗΚΓ

Η αναλογική επεξεργασία εμπρός-άκρου αποτελεί σημαντικό μέρος του συστήματος ΗΚΓ επειδή πρέπει να διακρίνει το θόρυβο και το επιθυμητό σήμα (το πλάτος είναι μικρό). Το αναλογικό κύκλωμα επεξεργασίας μπροστινού άκρου περιλαμβάνει έναν ενισχυτή μέτρησης για τη μείωση του σήματος σε κανονική λειτουργία. Ο ενισχυτής μέτρησης λειτουργεί σε +/- 5V και χρησιμοποιείται συνήθως για την αύξηση της περιοχής τάσης εισόδου. Αυτός ο ενισχυτής μέτρησης θα πρέπει να έχει υψηλή αντίσταση εισόδου, επειδή η σύνθετη αντίσταση του δέρματος μπορεί να είναι πολύ μεγάλη. Απαιτείται ένας ενισχυτής OP για την επεξεργασία σήματος της συσκευής ηλεκτροκαρδιογραφήματος. Η αλυσίδα σήματος του συστήματος απόκτησης ΗΚΓ περιλαμβάνει ενισχυτές μέτρησης, φίλτρα (τα οποία μπορούν να εφαρμοστούν με ενισχυτές OP) και ADCs.