摘要本文介绍一种高性能心电分析机，与其它心电分析机相比，该仪器具有多功能、精度高、可自动测量、自动计算、自动分析、自动打印图表等特点。是一种操作方便、性能可靠、满足实验应用需要的新型心电检测仪器。
一、引言
由于心脏病愈来愈成为威胁人类健康的一大疾病，据统计全世界因病死亡者有三分之一是死于心脏病，因此对于心脏病的早期诊断和治疗具有十分重要的意义。在国内，单一功能的计算化心电测试系统已有人研制，例如用Al)PLE计算机配以软、硬件检测心电向量图;用IBMPC/XT计算机配以软、硬件检测心室晚电位。但由于所用计算机功能的限制，使其检测精度和图形显示功能也受到一定的限制。临床希望能有更高效、准确的心电检测仪器。在国外，美国的Ma双plette公司虽然已有多功能的心电检测系统，但价格非常昂贵，每台售价4万多美元。
我们研制的DXF一3型多功能心电分析机是集常规心电图、心电向量图和心室晚电位为一体的多功能心电检测系统。
二、系统的构成与原理
DXF一3型多功能心电分析机主要包括:一台IBMPC386计算机及其相应的输出设备;一块自己研制的多通道12位AID转换板;两块自己研制的带增益控制和噪声抑制的用于放大心 电信号的放大器板(这些板都直接插在计算机总线插槽内)，以及用于获取心电信号的相应的两组导联体系。整个系统结构如图1所示。
2.1心电信号检测原理
心电信号是用电极在人体体表记录的心电活动信号。在系统功能选单，)选择心电图测试后，四个肢体电极(LL,RL,LA,RA)和6个胸部电极(C1~C6)组成心电测试电极系统。经ECG导联系统后组合成8个导联信号(I导联、B导联及V1~V6)，多极放大器完成对信号的放大、抑制噪声、滤除干扰，保证良好的信号质量，经多路开关送人A/D转换器，采样速率为12Hzo相应的计算机软件将8路信号形成常规12导联信号，各导联之间有严格精确的时间关系，便于对照分析。软件实现波形特征点识别(P波和QRS波检测)，能准确计算心室速率、PR间隔、RS间隔,QT/QTc及各心电轴数据，可对基线漂移自动校正，并去除伪迹影响，完成相应的分析和打印任务。
2.2心电向量的检测原理
心电向量图是心电活动在一正交系统两两互相垂直轴所组成平面上的投影，其记录轨迹呈环状，亦称向量环。任何心脏器质性和功能性的疾病都应在心向量中有所反映。心电向量图的分析对诊断心肌肥大、束枝阻塞和心肌梗死等症有重要的临床价值。心电向量信号的采集用Frank正交导联系统，由8个测试电极I.E,C,A,M,F,H,N产生的心电信号经Frank网络组合后形成Vx,VYy,Vz一组准正交的电压信号，经放大及A/D转换，计算机采样后再由软件对其进行分析计算。
在心向量测试中，我们采用高输人阻抗、高性能低噪声放大器，保证有良好的信号质量。屏幕彩色显示H平面、S平面和F平面上P波、QRS波及T波的全环和局部环，各环均可多级放大，便于观察。可进行近200个参数的计算，包括各平面最大P, QRS, RS, ST向量及瞬时向量的幅度和角度，平面及空间T向量、R/T比，各象限QRS比及向量旋转方向。
2.3心室晚电位检测原理
心室晚电位(LP)是在心电图QRS波终未及ST段出现的高频低幅碎裂波。典型的分析认为，在心肌局部梗死区，残活的细胞具有较慢的电信号传导速度，而且信号的传播路径弯曲和 更长些，这就导致在QRS综合波结束后出现低幅的信号。大量的临床应用表明，对LP的准确检测，对预防恶性心率失常或心室率过速引起碎死有十分重要的意义。
由于晚电位是一种幅度很低的微弱信号(为微伏量级)，经常淹没在噪声之中，因而晚电位的检测与分析，对系统的软、硬件都有较高的技术要求。考虑到本系统的多功能包括心向量分析，晚电位的分析也采用Frank导联系统，采样速率为1kHz，模拟信号带宽0.05一300Hz，放大器CMMR > 120dB, A/D为12bit。由于噪声为随机分布信号，而晚电位具有周期重复性，理论上经过N次的迭加再平均得到的信号，其信噪比可改进 倍。
对于迭加信号的进一步处理，我们综合国内外流行的多种晚电位分析仪器之所长以及九十年代该领域的最新技术，采用时域和频域相结合的方法。在时域，为去除ST段低频成份的影响，必须对迭加信号高通滤波。为减少滤波器非线性相位畸变引起的Q间隔加宽，我们采用双向Buttenvorth四阶高通滤波器，它可以有效地消除滤波器本身引起的振铃效应。滤波 器的下限频率分别为25Hz, 40Hz和80Hz，可供选择。由于检测晚电位系统不同，即检测信号的硬件和数据处理方法不同，有许多种判定晚电位阳性的方法。我们采用Si~建议的标 准。
由于LP是Q终未部分高频成份，所以对迭加后的Q}综合波及ST段进行频谱分析，会有助于对LP阳性的判断。我们采用FFI'得到相应的频谱，LP阳性者的频谱在70Hz以上段应有高峰突起。
2.4系统硬件工作原理
电极系统及导联网络完成对信号的获取和组合。多路前置放大器采用带自动补偿的三运算放大器，它可以自动进行补偿以抵消由人体皮肤和电极接触而产生的极化电压，并保证整个放大器的低端频率响应，它和传统的RC隔直网络相比有频响快、跟踪快、稳定性高等优点。 滤波电路实现对信号噪声干扰的抑制或去除。多路开关完成对系统心电信号采集的控制选择。公共放大器对需采集的心电信号进一步放大，并由计算机控制其增益，以使A/D的模板输入在允许的有效范围内，并尽量利用A/D有效的分辨率。
三、系统软件功能
系统软件采用Turbo C和8086汇编语言混合方式编程，整个系统包括36个C源程序文件，5个汇编程序文件，4个数据文件。可完成对常规12导联心电图、心电向量和心室晚电位 的测试与处理，其主程序结构流程如图2所示。
整个软件系统采用窗口式多级选单驱动，功能选择和测试条件设置均通过人机会话方式完成，全汉字用户接口，使用非常方便。
每项测试处理功能下，又有文件操作、运行测试、参数计算等子功能，其流程如图3所示。其中文件操作模块可按指定的软、硬盘对测试数据进行存取操作，或显示软、硬盘上的相应文件目录;运行测试模块完成相应心电信号的采集和预处理;参数计算模块对测试出的或由磁盘装人的经预处理过的数据，先进行数字滤波，去除噪声和漂移，接着进行波形的自动识别; 图形显示模块将测试结果以图的形式显示出来，同时报以相应的参数;图形报告打印模块将供诊断用的图形和主要参数以诊断报告形式送打印机输出打印;定标测试模块完成对心电信号放大器的定标校准等。
统有很强的数字处理能力，能给出丰富的医用诊断参数和图形，能对测试数据进行适当的数字滤波和对心电波形作较准确的自动识别。测试图形以彩色显示或打印，清晰、美观，便于在医院推广使用。测试数据可以随意指定软、硬盘进行存取，便于积累数据，做心电方面的科学研究。
四、结束语
人类的心脏系统，无论从生理上还是电学上都是一个极其复杂的大系统。DXF一3型多功能心电分析机使得医务人员可以从多方位、多层次、多角度对心脏的功能及电学性质进行研究，综合分析，从而为多种心脏病的诊断提供重要的客观依据。自1992年7月起在省直一门诊部临床使用，做了数百例常规心电图、心向量图及心室晚电位测试，并将测试结果与省人民医院、省电力医院及第二人民医院的同类型机(多功能机或单一功能机)进行对比，其主要的性能达到或超过国际上八十年代末同类机水平。在国内，作为常规12导联心电图、心向量图和心室晚电位三合一多功能分析机尚属首创，技术上处于国内先进水平，有临床应用和推广价值。
参考文献
[1]l朱泽煌等，"MIT- BIH心电数据库的开发及用作检验标准”，《中国生物医学工程学报》，Vol.12, No.3 ,1993.
[2」谢正祥等，医学信号数字处理技术.科学技术文献出版社，1992.
