پردازش سیگنال ECG

از الکتروکاردیوگرام (ECG) برای ضبط بازتاب وضعیت قلب در طی یک دوره زمانی استفاده می شود. از طریق الکترودهای خارجی به پوست وصل می شود و برای جمع آوری به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شود. هر غشای سلولی که در خارج از قلب تشکیل شده است ، یک بار مرتبط دارد که در طول هر ضربان قلب دفع می شود. روی پوست به شکل سیگنال های الکتریکی ریز ظاهر می شود ، که توسط الکتروکاردیوگرام قابل شناسایی و بزرگ شدن است.

در اوایل سال 1900 ، ویلم Einthoven اولین الکتروکاردیوگرام عملی را اختراع کرد. این سیستم حجیم است و بسیاری از افراد را به دستکاری آن نیاز دارد. بیمار باید بازوها و پاهای خود را در یک الکترود بزرگ حاوی الکترولیت قرار دهد. تجهیزات نظارت بر ECG امروز جمع و جور و حمل آن آسان است ، به طوری که بیماران نیز می توانند هنگام پیاده روی آن را حمل کنند. ECG دوازده سرب برای استفاده در منزل را می توان در جیب حمل کرد.

اصول اولیه ECG:

اصطلاح "سرب" در الکتروکاردیوگرام در این مقاله به اختلاف ولتاژ بین دو الکترود اشاره دارد ، که این تفاوت ثبت شده توسط دستگاه است. به عنوان مثال ، "Lead_i" ولتاژ بین الکترودهای بازوی چپ و راست است. هر دو LED_I و LEAD_II به سرب های اندام اشاره دارند. V1-V6 به سینه های سینه اشاره دارد. ردیابی ECG V1 تفاوت بین ولتاژ VC1 (ولتاژ الکترود قفسه سینه) و میانگین ولتاژ LED_I ، LEAD_II و LEAD_III است. یک سیستم ECG 12 سرب استاندارد شامل هشت مقدار واقعی و چهار مقدار مشتق شده است. در جدول 1 شرح مختصری از ولتاژهای مختلف سرب (واقعی و مشتق شده) ارائه شده است.

یادداشت های محاسبه نام سرب

این یک سرب واقعی است که در ردیابی ECG نشان داده شده است.

جدول 1: نام های سرب و مکان های ضبط ECG.

یک شکل موج ECG معمولی در شکل 1 نشان داده شده است. محور x مقیاس زمانی را نشان می دهد. در اینجا ، هر شبکه (5 میلی متر) با 20 میلی ثانیه مطابقت دارد. محور Y دامنه سیگنال ضبط شده را نشان می دهد. هر بخش (5 میلی متر) در محور Y با 0.5 میلی ولت مطابقت دارد. (10 میلی متر در میلی ولت و 25 میلی متر در ثانیه)

شکل 1: شکل موج معمولی ECG.

ویژگی های ECG:

اولین قدم در طراحی یک سیستم ECG شامل درک انواع سیگنال هایی است که باید به دست بیایند. سیگنال الکتروکاردیوگرام شامل ولتاژ کم دامنه موجود در تعصب و نویز بالا است. شکل 2 ویژگی های سیگنال ECG را نشان می دهد. به دلیل ولتاژ نیم سلولی تولید شده توسط الکترودها ، یک جبران زیاد در سیستم وجود دارد. AG / AGCL (کلرید نقره-سیلور) رایج ترین الکترود در یک سیستم الکتروکاردیوگرام است و حداکثر ولتاژ جبران آن +/- 300mV است. سیگنال مورد انتظار واقعی +/- 0.5mV در جبران الکترود قرار گرفته است. علاوه بر این ، سیستم همچنین سر و صدای 50 /60 هرتز را از خط برق بسته می کند تا یک سیگنال حالت مشترک تشکیل شود. دامنه سر و صدای خط برق ممکن است بسیار بزرگ باشد و باید فیلتر شود.

شکل 2: ویژگی های سیگنال ECG به دست می آید.

کسب ECG

پردازش جلوی آنالوگ بخش مهمی از سیستم ECG است زیرا باید بین نویز و سیگنال مورد نظر تمایز قائل شود (دامنه اندک است). مدار پردازش جلوی آنالوگ شامل یک تقویت کننده اندازه گیری برای کاهش سیگنال در حالت عادی است. تقویت کننده اندازه گیری در +/- 5 ولت کار می کند و معمولاً برای افزایش دامنه ولتاژ ورودی استفاده می شود. این تقویت کننده اندازه گیری باید از امپدانس ورودی بالایی برخوردار باشد زیرا امپدانس پوست می تواند بسیار بزرگ باشد. آمپر OP برای پردازش سیگنال دستگاه الکتروکاردیوگرام مورد نیاز است. زنجیره سیگنال سیستم اکتساب ECG شامل تقویت کننده های اندازه گیری ، فیلترها (که می تواند توسط AMP های OP قابل اجرا باشد) و ADC.