| BE2000型心电工作站的研制 |
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来自:医疗商务网 时间:2005-4-12 |
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摘要 BE2000型心电工作站由信号采集盒，计算机及系统软件所构成。心电采集盒具有20个独立的模拟通道，采用串行通讯口与计算机进行通讯。该系统可实现受试体心率变异性分析，高频心电图分析，心电向量分析，心室晚电位、频谱心电图、QT间期分析及独有的心收缩功能分析等。经实际应用表明，该系统完全符合临床诊断要求。
心电信号是采用技术手段而从人体体表提取的反映心脏电活动情况的电信号，它具有形态简单、稳定且变异性小的特点，因此在临床上获得了广泛应用。20世纪80年代以来，随着计算机技术的发展，出现了传统的热笔式心电图机的升级换代产品，即心电工作站，它采用高性能的信号放大器提取心电信号，结合计算机强大的运算处理能力，使心电图诊断技术出现了质的飞跃。
本文所介绍的BE2000型心电工作站相对传统的热笔式心电图机而言，具有明显的优势：提供同步12导联心电信号更能综合反映心脏电活动；采用新型算法，心电波形特征点识别分析精度高，并具有内置高精度电子尺，显著提高读图效率和精度；可长时间地监测病人的心电波形变化，并实现异常心电波形的捕捉和回放；能对心电波形进行存档、回放等，并具有强大的数据库管理功能；采用A4纸激光打印输出，运行费用低；提供心率变异性分析、高频心电图分析、心电向量分析、心室晚电位、频谱心电图，QT间期分析等功能，并且，本系统还提供了其它类似产品所不具备的心收缩功能分析。
1、系统组成
BE2000型心电工作站由独立的心电信号、心音信号及颈动脉信号采集盒，主流配置的计算机与配套软件，激光打印机3部分构成。
系统在工作时，首先由计算机向信号采集盒传输控制字，信号采集盒在收到控制信号后，打开相应的数据采集通道，开始向主机传输数据，当收到主机的停止控制字后，信号采集盒停止采集数据并关闭采样通道。计算机与信号采集盒之间采用串口进行通汛。
1.1、信号采集盒的组成
系统的信号采集盒主要由模拟信号放大器和数字电路部分组成。电路中采用了一片AT89C51单片机作整个系统的下位机，控制整个数据采集系统硬件的工作。在模拟电路中采用12路心电信号放大器，3路心电向量及3路心室晚电位信号放大器，l路心音信号放大器及l路颈动脉信号放大器，共20路独立的模拟放大器。数字电路部分采用2片MAXl97作A／D转换，共16路12位A／D转换通道，其中，为了减少A／D转换芯片，采用了一片MAX303高速开关来切换3路心电向量与心室晚电位信号。
工作中PC机作为上位机，发送控制字并接收所采集的病人心电信号、颈动脉搏动信号、心音信号，而数据采集卡上的单片机作为下位机，则根据接收的控制字通过译码电路选择响应的A／D转换芯片。转换通道以及控制数字电路的时序，完成数据的快速无损压缩并向PC机进行数据传输；模拟放大电路采用差动输入方式，由于人体体表的阻抗较大，因此前级放大必须具有很高的输入阻抗，同时，模拟部分还具有带通滤波、50Hz32频陷波、反馈、右腿驱动、屏蔽驱动等电路部分以消除干扰。
1.2
信号采集盒的主要技术指标
(1)共模抑制比>110dB；(2)额定电流<500mA；(3)短路噪声<2μV；(4)漏电流<0.05mA；(5)高通截止频率150Hz-1000Hz(可调)；(6)低通截止频率0.01Hz；(7)输入阻抗>1011Ω。
1.3 系统软件设计
BE2000心电工作站软件主要由面向对象的编程工具Micsoft公司的Visual Basic6.0及Borland公司的Delphi5.0混合编程，功能包有：数据管理，实现病人档案信息及医生信息的管理，采样数据文件的存储及查询等；心电、心音及颈动脉信号采样显示，实现与数据采集盒的通讯控制与信号解压及实时显示；可选数字滤波器实现信号的数字滤波及预处理；特征点分析识别，采用二进小波变换多分辨率算法[2]及神经网络算法[5]实现心电信号P、Q、R、S、T波各特征点的识别，区分第一心音、第二心音点以及颈动脉波的U、P，D点，鉴别高频心电图上的扭结、切迹点等；频谱分析，实现心电频谱分析功能，心室晚电位信号的频域分析功能；波形分类，实现心律失常的辨析及分类；手动定标，在自动算法结果出现偏差的情况下实现人工辅助分析，并实现在QT间期分析、心室晚电位分析、心率变异性分析中实现异常波形的人工辅助剔除；打印输出，实现数据打印及诊断结论的打印输出。
2、BE2000系统的应用
BE2000系统在使用过程中采集输出的部分数据，质量较好，信噪比大，基漂小，不失真，数据采集盒指标达到了设计要求。经多家医院的使用证明：BE2000系统完全符合临床诊断的要求。
3、展望
今后，BE2000系统的改进将沿几个方向进行：
(1)增加导联数目，使其达到30导以上，实现心电地形图的检测要求；
(2)添加心尖搏动检测通道等，更全面的评价心脏功能；
(3)舍弃目前采用的计算机串口传输数据方式，采用新的USB通讯口，提高数据传输速率，解决增加检测通道后数据量增大的矛盾；
(4)采用知识库及人工智能方法，为系统添加诊断知识库，建立系统知识的获取、分类、量化、训练、推理等机制，进一步提高自动分类及诊断准确度。 |
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