Zpracování signálu EKG

Elektrokardiogram (EKG) se používá k zachycení odrazu stavu srdce po určitou dobu. Je připojen k pokožce prostřednictvím vnějších elektrod a přeměněn na elektrické signály pro sběr. Každá buněčná membrána vytvořená mimo srdce má přidružený náboj, který se depolarizuje během každého srdečního rytmu. Objevuje se na kůži ve formě malých elektrických signálů, které lze detekovat a zvětšit pomocí elektrokardiogramu.

Již v roce 1900 vynalezl Willem Einthoven první praktický elektrokardiogram. Systém je objemný a vyžaduje, aby mnoho lidí manipuloval. Pacient musí umístit ruce a nohy do velké elektrody obsahující elektrolyt. Dnešní monitorovací zařízení EKG je kompaktní a snadno se přenáší, aby ho pacienti mohli také nést, když chodí. V kapse může být přenášeno dvanáctém EKG pro domácí použití.

Základy EKG:

Termín „olovo“ na elektrokardiogramu v tomto článku se týká rozdílu napětí mezi dvěma elektrodami, což je rozdíl zaznamenaný zařízením. Například „Lead_I“ je napětí mezi elektrodami levého a pravého ramene. Oba Lead_i a LEAD_II se odkazují na vedení končetin. V1-V6 odkazuje na vedení hrudníku. Sledování EKG V1 je rozdíl mezi napětím VC1 (napětí elektrody hrudníku) a průměrné napětí Lead_i, Lead_ii a Lead_III. Standardní 12-vodicí systém EKG zahrnuje osm reálných hodnot a čtyři odvozené hodnoty. Tabulka 1 uvádí stručný popis různých olověných napětí (skutečné a odvozené).

Poznámky k výpočtu názvu olova

Toto je skutečný náskok, zobrazený ve stopě EKG.

Tabulka 1: Názvy potenciálních zákazníků a umístění nahrávání EKG.

Typický tvar vlny EKG je znázorněn na obrázku 1. Osa X představuje časovou stupnici. Zde každá mřížka (5 mm) odpovídá 20 ms. Osa y ukazuje amplitudu zachyceného signálu. Každá divize (5 mm) na ose y odpovídá 0,5 mV. (10 mm / mV a 25 mm / s)

Obrázek 1: Typický tvar vlny EKG.

Funkce EKG:

První krok v návrhu systému EKG zahrnuje pochopení typů signálů, které je třeba získat. Signál elektrokardiogramu zahrnuje napětí s nízkou amplitudou přítomné ve vysokém zkreslení a šumu. Obrázek 2 ukazuje charakteristiky signálu EKG. V systému je vysoký posun v důsledku polovičního napětí produkovaného elektrodami. Ag / AgCl (chlorid stříbrný stříbrný) je nejběžnější elektrodou v elektrokardiogramovém systému a jeho maximální posunné napětí je +/- 300 mV. Skutečný očekávaný signál je +/- 0,5 mV překrývající se na posun elektrody. Kromě toho systém také uzavře hluk 50 /60 Hz z elektrického vedení a vytvoří signál běžného režimu. Amplituda šumu elektrického vedení může být velmi velká a musí být filtrována.

Obrázek 2: Charakteristiky signálu EKG, který má být získán.

Akvizice EKG

Analogové front-end zpracování je důležitou součástí systému ECG, protože musí rozlišovat mezi šumem a požadovaným signálem (amplituda je malá). Analogový front-end zpracovatelský obvod obsahuje měřicí zesilovač pro snížení signálu v normálním režimu. Měřicí zesilovač pracuje na +/- 5V a obvykle se používá ke zvýšení rozsahu vstupního napětí. Tento měřicí zesilovač by měl mít vysokou vstupní impedanci, protože impedance kůže může být velmi velká. Pro zpracování signálu zařízení elektrokardiogramu je vyžadován operační zesilovač. Signální řetězec systému získávání EKG zahrnuje zesilovače měření, filtry (které lze implementovat OP AMPS) a ADC.