设计指南 4693
摘要 :本应用笔记介绍了心电图仪(ECG或EKG)的基本架构,讨论心电信号的电子测量和显示的基本原理,简述ECG设备的模拟前端(AFE)及信号通道如何数字化心率信号,讨论了各种ECG应用,包括自动体外除颤仪(AED)、病人监护仪和高端诊断型ECG及其所提供的多种功能。
概述
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的便携设备到超过$5000、大小与传真机等同的台式设备。有些应用中,甚至把ECG嵌入到其它仪器中,比如病人监护仪、自动体外除颤器(AED)等。
所有ECG都通过连接在身体特殊部位的电极采集心电信号,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至12之间选择。问题是,连接电极的导线有时也被称为导联,这样容易引起混淆,因为12导联(12通道)的ECG只需要10个电极(10条线),所以要仔细判断所使用的“导联”。
病人监护仪所显示的ECG和血氧读数
除了生物信号外,多数ECG还会检测两个人工信号,其中植入式心脏起搏器(简称为“起搏”信号)是最重要的信号。起搏信号时间相当短,从数十微秒到几毫秒,幅度从几毫伏到将近1伏。通常,ECG必须同时侦测是否存在起搏信号,以防干扰其它心电信号。
第二种人工信号用于检测“导联脱落”,即电极的接触不良。许多ECG需要在电极接触不良时发出报警指示。为此,ECG设备产生一个信号用于测量电极与人体间的阻抗,从而检测是否存在导联脱落。测量信号可以是交流或直流,也可以兼用。某些ECG还可以在检测导联脱落的状态时通过分析阻抗检测呼吸频率。应该连续检测导联脱落状态,而且不能妨碍心电信号的准确测量。
ECG总体功能框图,有关Maxim针对ECG设计