医疗电子中的心脏起搏伪像的检测识别方案
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2020-10-20
18:57:32
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医疗电子中的心脏起搏伪像的检测识别方案医疗电子中的心脏起搏伪像的检测识别方案
提示： . 通常，在普通ECG图上看不到单纯植入起搏器的活动，因为非常快的脉冲都被过滤掉了。不过，
掌握了起搏疗法的人员可以通过查看ECG曲线，确定起搏器的存在，并评估其与心脏的相互作用。 . 植入
起搏器的起搏伪像信号可以从2 mV ~700 mV , 持续时间为0.1 ms~2ms,上升时间在15μs~100μs之间。由于电气
噪声可能数倍于起搏伪像信号的幅度，因此难以检测。 . 大多数植入式心脏装置采用了H场遥测法，它是一
个重要的噪声源。 . ADAS1000 ECG模拟前端中嵌入了一个算法，它可以帮助识别出起搏伪像，并显示在
条形ECG图纸上。 如果一个植入了起搏
提示：提示：
. 通常，在普通ECG图上看不到单纯植入起搏器的活动，因为非常快的脉冲都被过滤掉了。不过，掌握了起搏疗法的人员
可以通过查看ECG曲线，确定起搏器的存在，并评估其与心脏的相互作用。
. 植入起搏器的起搏伪像信号可以从2 mV ~700 mV , 持续时间为0.1 ms~2ms,上升时间在15μs~100μs之间。由于电气噪
声可能数倍于起搏伪像信号的幅度，因此难以检测。
. 大多数植入式心脏装置采用了H场遥测法，它是一个重要的噪声源。
. ADAS1000 ECG模拟前端中嵌入了一个算法，它可以帮助识别出起搏伪像，并显示在条形ECG图纸上。
如果一个植入了起搏器的心脏病人去做心电图， 医生必须能够检测到起搏器的存在及其作用（ 见本文在线版的附文“ 心
脏的电气子系统发生故障时”,地址为： www.edn.com/4404758 ） .通常， 在普通ECG 图上看不到单纯植入起搏器的活动，
因为有低的显示分辨带宽（ 监视器/ 诊断带宽分别为40 Hz / 150 Hz ） , 滤掉了非常快的脉冲（ 典型宽度为数百微秒） .但可
以通过ECG波形的形态变化，推测出起搏器的信号。心电图是ECG导联在皮肤表面所记录的心脏自身电活动。
检测与识别起搏伪像信号非常重要，因为它们指示着起搏器的存在，并能帮助评估它与心脏的相互作用。但这种人工信号
幅度小、带宽窄，波形在不断变化，因此难于检测，尤其是当存在着可能数倍于其波幅的电噪声情况下。同时，起搏疗法已经
非常先进，有了多种起搏方式，从单室起搏到三室起搏。起搏器会产生导联完整性脉冲、每分钟换气（MV ）脉冲、遥测信
号，以及其它信号，这些都可能被误认为是起搏伪像，从而使检测更为复杂化。
采用实时起搏器遥测方法，可以在一个现已不太重要的ECG纸带里显示起搏伪像。有起搏治疗经验的人观看这个纸带，
有时就可以推测出病人所采用起搏治疗的类型，并确定该起搏器是否正常工作。
另外， 所有相关的医疗标准都要求显示起搏伪像， 不过对捕获起搏信号的高度与宽度有不同的特殊要求。适用的标准包
括： 美国医疗仪器促进协会（Associationfor the Advancement of MedicalInstrumentation ,AAMI ） 规范EC11:1991/（R）
2001/（R） 2007 和EC13:2002/（R）2007,以及国际电工委员会规范IEC60601-1ed .3.0b:2005、IEC 60601-2-25 ed.1.0b、
IEC 60601-2-27 ed. 2.0:2005和IEC 60601-2-51 ed. 1.0:2005.
起搏器工作原理起搏器工作原理
植入式起搏器（图1）通常既轻又小。它们包含了必要的电路，通过植入导联来监控心脏的电活动，按照需要刺激心肌，
确保规则的心跳。起搏器必须是低功耗设备，通常采用寿命10年的小电池。2010年，美国工程师协会曾估计每年有超过40万
部起搏器被植入病人体内（参考文献1）。
采用单极起搏方式时，起搏导联包括在单根起搏导联尖端的电极，以及包裹起搏器自身的金属外壳。在皮肤表面，这种方
式产生的起搏伪像幅度为数百毫伏，宽度达2ms.但单极起搏已不常用。
今天，大部分起搏伪像主要来自于双极起搏，它是以起搏导联尖端的电极激励心肌。返回电极是一个非常靠近尖端电极的
环形电极。这种类型导联所产生的起搏伪像要远小于单极起搏；皮肤表面的脉冲可以小至数百微伏，宽度25μs,平均信号值为
高度1mV和宽度500μs.如果检测方向未能与起搏导联方向对齐，则起搏伪像的幅度还可能小得多。
很多起搏器的脉冲宽度最小可以设定到2 5μs,但短脉宽设置一般只用于在电生理实验室中测试起搏器的阈值。将下限定到
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