Кабашнюк В.Ю., Кузнецов Д.Н.

Обоснование структуры входных цепей 12-канального электрокардиографа

Актуальность

По статистике смертность от сердечно-сосудистых заболеваний занимает одно из первых мест в мире [1]. Основным средством диагностики этих заболеваний является электрокардиограф (ЭКГ). Причем, для получения наиболее полной картины о состоянии пациента необходимо одновременно снимать все 12 стандартных отведений, что могут обеспечить лишь небольшое количество современных ЭКГ.

Цель и задачи:

Разработать портативный, недорогой 12-канальный ЭКГ на современной элементной базе с одновременным снятием 12 стандартных отведений.

Требования

Входные цепи ЭКГ должны усиливать довольно слабый сигнал в диапазоне напряжений 0,5-5 мВ в сочетании с постоянной составляющей величиной до ±300мВ, которая возникает при контакте электрода с кожей, плюс синфазная составляющая величиной до 1 В между электродами и общим проводом. Полоса частот, подлежащая обработке и анализу, составляет от 0,05 до 100 Гц [2].

Анализ кардиографических отведений

Существует 12 стандартных кардиографических отведений, каждое из которых является разностью потенциалов между определенными точками на теле человека. Перечислим их ниже:

Отведения Эйнтховена (Эйнтговена):

где L, R, F - потенциалы левой, правой руки и левой ноги соответственно.

Усиленные отведения Гольдбергера:

Грудные отведения Вильсона – Гольдбергера:

где Ci - точка на поверхности грудной клетки, i = 1..6 [3].

Таким образом, проанализировав вышеперечисленные формулы можно вместо непосредственного снятия усиленных отведений и III отведения Эйнтховена восстановить их программным способом, выразив их через I и II отведения Эйнтховена.

Переход на сигма-дельта АЦП

На рисунке 1 представлена типовая структура одноканального ЭКГ.

Рис.1. Типовая структура одноканального ЭКГ с АЦП низкого разрешения

Использование современных высокопроизводительных многоканальных сигма-дельта АЦП высокого разрешения с быстрым переключением каналов позволяет существенно упростить схемотехнику измерительных каналов ЭКГ [9]. Полученная структура представлена на рисунке 2.

Рис.2. Структура измерительного канала ЭКГ с сигма-дельта АЦП

Учитывая уменьшение непосредственно снимаемых отведений с 12 до 8 за счет восстановления 4 каналов программно, а также используя высокопроизводительный сигма-дельта АЦП высокого разрешения была получена структура входных цепей 12-канального ЭКГ, представленная на рисунке 3.

Рис.3. Предлагаемая структура входных цепей 12-канального ЭКГ

Выводы

Предложенная структура входных цепей 12-канального ЭКГ благодаря использованию высокопроизводительного многоканального сигма-дельта АЦП высокого разрешения характеризуется достаточно простой схемотехникой. Кроме того, обеспечивается одновременное снятие всех 12 стандартных отведений, что является залогом получения наиболее полной картины о состоянии пациента.

Перечень ссылок

1. Борис Хандрос. Остановилось сердце…//Зеркало недели .1996. №23. URL: http://www.zn.ua/articles/2854#article (дата обращения 26.03.2011).

2. Приборы для измерения биоэлектрических потенциалов сердца. Общие технические требования и методы испытаний. ГОСТ 19687-89 – М.: Издательство стандартов, 1989 – 19с.

3. П/ред. Аракчеева А.Г., Сивачева А.В. Техника ЭКГ. Лекция № 1. URL: http://usefulnurse.ucoz.ru/publ/19-1-0-123 (дата обращения 25.04.2011).