前沿研究

新型可穿戴心电记录器基于生命体征模拟仪的功能试验

发布时间:2017-01-11 13:43:44      浏览  次

作者:楼理纲,郑骏,孙静,毛彬,陈双双,李顶立,冯靖祎

单位:浙江大学医学院附属第一医院 医学工程部

〔关键词〕心电记录器;生命体征模拟仪;功能试验

〔中图分类号〕TH772  〔文献标识码〕A

〔文章编号〕1002-2376(2016)15-0001-03

基金项目:浙江省公益性技术应用研究项目(可穿戴的心电智能终端及无线传输技术的研究2013C33G2010708)

心血管疾病是严重威胁人类健康的疾病,其发病率和病死率已超过肿瘤性疾病,跃居世界第一 [1]。在我国,心血管病的患病率、发病率及病死率也呈不断上升趋势,其死亡人数约占总死亡人数的 40% [2]。因为该病的表现形式及发病时间不一致,所以在现有的医疗模式和体系中,心血管疾病的预防及诊疗依然存在诸多不便。因此,对各类心脏病患者进行长期的心电监测、记录和分析诊断,以便实现疾病的早期发现、诊断和治疗,具有重要的意义 [3-4]。高危人群家庭的早期介入,是预防心血管疾病的重要方法。开发家庭易用的心电记录设备是帮助解决上述矛盾的有效方法。

本研究采用双级可穿戴家用心电记录器和本院心电图室使用的动态心电记录仪百慧 CT-08分别对 Fluke ProSim8生命体征模拟仪产生的 8种早搏心电信号进行采样分析,并对分析结果进行对比。旨在通过该试验确定该双级可穿戴家用心电记录器的检测结果和动态心电图机的测量结果的一致等同性,从而进一步评价其应用价值。

1  双级可穿戴家用心电记录器系统

双级可穿戴家用心电记录器包括的结构示意框图,见图1。

图1 结构示意框图

系统工作模式为:电源模块为记录器供电,双极导联电极连接人体和信号滤波放大调理电路,把体表心电信号传导到信号放大电路的输入端,信号滤波放大调理电路对心电信号进行放大、滤波后,输出到单片机的 A/D转换模块输入端,单片机对采集到的心电数据进行缓冲存储,当缓冲数据达到一定量时,单片机以突发形式把数据写入记忆卡,用户通过开关 6、指示灯 7与单片机进行交互操作,实现记录的开始 /停止。存储卡中的数据可通过无线传输模块或者 USB通信模块发送至接收端。

2  与动态心电记录仪的对比实验

2.1  操作方法

Fluke ProSim8生命体征模拟仪 ECG信号设置波组:早搏;心率:70次/min;轴:中间;ST段漂移:关;幅值:1.00 mV;伪差:关。波形分别设置为:房性PAC;窦性 PNC;PVC1左心室;PVC1早搏,左心室;PVC1 R on T,左心室;PVC2右心室;PVC2早搏,右心室;PVC2 R on T,右心室;共8种。
      使用该双级可穿戴家用心电记录器和动态心电记录仪CT-08分别对生命体征模拟仪产生的 8种早搏心电信号进行采样分析。每种早搏信号各采集 3次,每次 1小时,共得到 24组数据。

动态心电记录仪 CT-08的 3个负极导联线连接生命体征模拟仪的 RA端,第 1通道正极连接生命体征模拟仪的V1端,第 2通道正极连接生命体征模拟仪的 V2端,第 3通道正极连接生命体征模拟仪的 V3端,RL导联连接生命体征模拟仪的 RL端;双级可穿戴家用心电记录器的负极连接到生命体征模拟仪的 RA端,正极连接到生命体征模拟仪的 V3端。

使用我院在用的动态心电图分析软件 Holter System,软件版本 1.2.0.0,对采集到的 24组数据进行分析,得到总心搏数、平均心率、最快心率、最慢心率、早搏总数、早搏比例共 6种数据结果。

2.2  统计学处理

采用 SPSS 19.0统计软件进行分析。计量资料以 x-±s表示,组间比较采用 t检验,以 P<0.05为差异有统计学意义。

2.3  结果

通过分析软件 Holter System处理后,得到该双级可穿戴家用心电记录器和动态心电记录仪 CT-08对生命体征模拟仪产生的 8种早搏心电信号的采样心电波形。

该双级可穿戴家用心电记录器和动态心电记录仪CT-08对生命体征模拟仪产生的 8种早搏心电信号进行采样分析得到的心电波形基本一致,但是该双级可穿戴家用心电记录器采集得到的心电波形存在干扰信号,分析可能为工频干扰,见图2。

图2 模拟波形对比图

通过动态心电图分析软件 Holter System分析后,发现双级可穿戴家用心电记录器和动态心电记录仪 CT-08采集的生命体征模拟仪产生的 PVC1 R on T,左心室早搏心电信号由于早搏提前量与 T波重合导致无法被软件识别为早搏信号,排除该类 3组数据,共得到 21组有效数据。该双级可穿戴家用心电记录器和动态心电记录 CT-08得到的采集分析结果除 PVC1 R on T、左心室早搏心电信号两种设备都无法被软件识别外,平均心率结果完全相同,总心搏数、最快心率、最慢心率、早搏总数、早搏比例的检测值结果比较,差异均无统计学意义( P>0.05)。见表1。

表 1 两种心电记录仪结果比较(x-±s)

该双级可穿戴家用心电记录器和动态心电记录仪CT-08分别对 Fluke ProSim8生命体征模拟仪产生的 8种早搏心电信号进行采样分析,并对分析结果进行对比后发现,两种设备采集到心电波形基本一致。除了 PVC1R on T,左心室早搏心电信号由于早搏提前量与 T波重合,导致该双级可穿戴家用心电记录器和动态心电记录仪 CT-08的采样数据均无法被软件识别为早搏信号,平均心率结果完全相同,总心搏数、最快心率、最慢心率、早搏总数、早搏比例的检测值结果比较后均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

3  讨论

应用过程中主要存在以下问题:该双级可穿戴家用心电记录器采集到的 Fluke ProSim8生命体征模拟仪产生的心电信号存在工频干扰,分析原因可能为该设备信号采集时对工频干扰的屏蔽性能不足或者信号模拟滤波器滤波效果不佳。工频干扰会使得心电信号的信噪比大大降低[5-6],需要进一步改进设计。

综上所述,该双级可穿戴家用心电记录器作为一款家庭用小型心电记录器,具有结构紧凑、携带方便、操作简单、可无线传输数据的特点,同时可通过软件进行诊断分析。该穿戴家用心电记录器性能较好,具有一定的应用价值。

[参考文献]
[1] 胡大一.世界心脏病学术大会2006/欧洲心脏病学术大会2006综合报道[J].中国医药导刊,2006,8(5):380-384.
[2] 王薇,赵冬.我国心血管病及其主要危险因素的流行病学研究[J].首都医科大学学报,2005,26(2):143-146.
[3] 林玉川.我国老年人心血管疾病的现状分析与对策研究[J].井冈山医专学报,2008,15(3):12-13.
[4] 赵冬.我国心血管疾病和心血管危险因素流行病学现状[J].中国社区医师,2011,39(13):5.
[5] Rieger R, DengSL. Double-differentialrecordingand AGCusing microcontrolled variable gain ASIC[J]. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng, 2013, 21(1): 47-54.
[6] Ribeiro DMD, Fu LS, Cunha JPS. A novel dry active biosignal electrode based on an hybrid organic-inorganic interface material[J]. IEEE Sensors Journal, 2011, 11(10):2241-2245.

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