Spracovanie signálu EKG

Elektrokardiogram (EKG) sa používa na zachytenie odrazu stavu srdca po určitú dobu. Je spojená s pokožkou cez vonkajšie elektródy a prevedie sa na elektrické signály na zber. Každá bunková membrána vytvorená mimo srdca má spojený náboj, ktorý depolarizuje počas každého srdca. Na koži sa objavuje vo forme malých elektrických signálov, ktoré je možné zistiť a zväčšiť elektrokardiogramom.

Už v roku 1900 vynašiel Willem Einthoven prvý praktický elektrokardiogram. Systém je objemný a vyžaduje, aby s ním manipuloval veľa ľudí. Pacient musí umiestniť ruky a nohy do veľkej elektródy obsahujúcej elektrolyt. Dnešné monitorovacie zariadenie EKG je kompaktné a ľahko sa prenáša, aby ho pacienti mohli tiež prenášať pri chôdzi. Vo vrecku je možné prenášať dvanásťosvetvový EKG na domáce použitie.

Základy EKG:

Termín „olovo“ na elektrokardiograme v tomto článku sa vzťahuje na rozdiel napätia medzi dvoma elektródami, čo je rozdiel zaznamenaný zariadením. Napríklad „Lead_I“ je napätie medzi elektródami ľavého a pravého ramena. Lead_i aj Lead_II sa vzťahujú na vodiče končatín. V1-V6 sa vzťahuje na vedenie hrudníka. Sledovanie EKG V1 je rozdiel medzi napätím VC1 (napätie hrudnej elektródy) a priemerným napätím Lead_I, Lead_II a Lead_III. Štandardný 12-vedený systém EKG obsahuje osem skutočných hodnôt a štyri odvodené hodnoty. Tabuľka 1 uvádza stručný opis rôznych napätí olova (skutočné a odvodené).

Poznámky k výpočtu názvu olova

Toto je skutočné vedenie, zobrazené v stope EKG.

Tabuľka 1: Názvy vodičov a miesta nahrávania EKG.

Typický tvar vlny EKG je znázornený na obrázku 1. Os x predstavuje časovú stupnicu. Tu každá mriežka (5 mm) zodpovedá 20 ms. Os y ukazuje amplitúdu zachyteného signálu. Každé rozdelenie (5 mm) na osi y zodpovedá 0,5 mV. (10 mm / mV a 25 mm / s)

Obrázok 1: Typický tvar vlny EKG.

Funkcie EKG:

Prvý krok v návrhu systému EKG zahŕňa pochopenie typov signálov, ktoré je potrebné získať. Elektrokardiogramový signál obsahuje napätie s nízkou amplitúdou prítomným vo vysokom predpätí a hluku. Obrázok 2 zobrazuje charakteristiky signálu EKG. V systéme je vysoký kompenzovaný v dôsledku napätia polovičného buniek produkovaných elektródami. Ag / Agcl (chlorid strieborného napätia) je najbežnejšou elektródou v elektrokardiogramovom systéme a jeho maximálne posunové napätie je +/- 300 mV. Skutočný očakávaný signál je +/- 0,5 mV prekrývaný na kompenzácii elektród. Okrem toho systém tiež zatvorí šum 50 /60 Hz z elektrického vedenia, aby vytvoril signál spoločného režimu. Amplitúda hluku napájacieho vedenia môže byť veľmi veľká a musí sa filtrovať.

Obrázok 2: Charakteristiky signálu EKG, ktoré sa majú získať.

Získanie EKG

Analógové front-end spracovanie je dôležitou súčasťou systému EKG, pretože musí rozlišovať medzi hlukom a požadovaným signálom (amplitúda je malá). Analógový obvod na spracovanie front-end obsahuje zosilňovač merania na zníženie signálu v normálnom režime. Zosilňovač merania funguje pri +/- 5V a zvyčajne sa používa na zvýšenie rozsahu vstupného napätia. Tento zosilňovač merania by mal mať vysokú vstupnú impedanciu, pretože impedancia kože môže byť veľmi veľká. Na spracovanie signálu elektrokardiogramového zariadenia je potrebný OP AMP. Signálny reťazec systému získavania EKG zahŕňa meracie zosilňovače, filtre (ktoré môžu implementovať OP AMP) a ADC.