无形电极辅助采集信号的12导联移动心电图仪的制作方法

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1.本发明是一种适合在医院内外各种场景下，方便移动检测和自我检查的心电图仪。其检测的原理、绘制的心电图、诊断标准、报告单与目前国内外医院使用的心电图检查完全一致。
2.心电图是记录人体表面反映心脏电位差的曲线轨迹，用于分析诊断人体心脏的生理和病理状况。医生通过分析判断心电图，来确定心脏的功能状况，进行诊断治疗。心电图检查是心脏疾病最重要最简便最快速的检查项目。
3.本发明是通过多种技术措施和心电图仪装置的改进，简化心电图检查的操作流程，方便检查，并能马上得到检查结果。


背景技术：

4.目前的心电图必须在医院内检查，要有心电图机和心电图医生，才能进行检查和诊断。对于行动有困难和临床症状比较严重的病人，或者要经常了解心脏状况的病人和老年人，必须要去医院，很不方便。有些病人症状很严重，不能及时到医院做检查，但是到了医院，症状已经缓解了，往往记录不到对疾病有诊断价值的依据。所以，心电图检查的及时性就比较差，影响病因的检出率。
5.随着人口的老化，寿命的延长，心脏的发病率正在快速增长。心源性猝死和心脏疾患发病率的提高，使心电图检查成为病人、老年人和亚健康人的一道至关重要的防护缇。
6.目前有很多公司为了扩展心电图检查的资源，能方便及时检查，开发了许多可穿戴产品，如心电手表等。由于这些产品只能显示单导联心电图或脉波图，不能显示全信息的12导联心电图，不能达到临床需求，所以不能成为有实际效能的医疗器械。
7.要将医院外任何场景检查的心电图，达到目前医院内检查的效果，简便易操作，并且能自我检查，是当前病人和医生最大的需求和愿望。即要做到：1、心电图信息的完整，必须是12导联心电图；2、检查能及时，随时随地可做检查，捕捉一过性偶发的心电图病理变化；3、检查后，马上能拿到检查报告单，知道结果和怎么处理；4、随时能自我检查心电图，像电子血压计那样方便检查。


技术实现要素：

8.本发明是在移动心电图仪的基础上，对wilson体系胸部导联的部分电极作无形化改进。此方法也可用于各种心电图机胸部导联的电极改进。
9.人体心脏每瞬间的生物电变化连续，形成三维空间的心电向量环，投影在随时间移动的导联轴上，形成了心电图。图3是横面(水平面)心电向量环投影在v1-v6导联轴上的极性和量值示意图。投影在正侧，电压为正；投影在负侧，电压为负。投影在导联轴上的长度越大，则电压的绝对值越高。计算导联轴上的投影长度，即为该导联的电压值。
10.临床上通用的12导联心电图系统的电极按放位置(图1)，减少4个胸部电极(v2、v3、v4和v6)，作为无形电极，留剩2个胸部采集电极(v1和v5)(图2)，以方便操作者为他人检
查或自我检查。
11.无形电极无物理形状，不与人体接触，但该导联上电位值仍能获取，效能尚在，故称“无形电极”。其电压值数据与通用心电图电极采集的数据完全一致，符合wilson导联体系的理论。无形电极减少了4个采集电极，余下电极(v1和v5)的按放位置很容易确定，尤其方便自我检查。
12.省去无形电极导联(v2、v3、v4和v6)对人体的信号采集，利用通用电极采集人体信号导联(v1和v5)的数据，通过三角函数计算出无形电极导联的电压数据。
13.wilson体系横面坐标系上，无形电极的导联轴(v2、v3、v4和v6)与通常采集电极的导联轴(v1和v5)相交的夹角示意图(图3)。心脏每瞬间产生综合电动势形成的空间心电向量环，投影在采集电极的导联轴上，其投影长度，即为该导联的电压(如v1、v5导联)，根据射影定理，投影是垂直的，呈直角；无形电极的导联轴(如v2、v3、v4、v6)与采集电极的导联轴(v1、v5)之间的夹角，如v1与v2的夹角等，是wilson体系的经典规则。所以，利用已知的1个夹角(wilson体系的经典规则)、一个直角(投影形成)和1条边(采集电极导联上的值)，采用直角三角函数、射影定理或余弦定理，即可计算出无形电极导联轴上的长度，即该无形电极导联轴的电压数值。
14.直角三角函数：cos a＝∠a的邻边(b)/斜边(c)；∠c为直角。(图4)
15.射影定理：a＝b
×
cos c+c
×
cos b b＝c
×
cos a+a
×
cos c c＝a
×
cos b+b
×
cos a
16.余弦定理：a^2＝b^2+c^2-2bc cos a
17.公式为：cos a＝b/c(a为v1与v2导联轴的夹角，b、c为v1、v2导联的电压值)。其它导联的计算类推。v3、v4和v6无形电极导联轴上的数值，也可用v5的值替代v1的值来计算，计算方法相同。
附图说明
18.图1是人体12导联心电图的电极位置示意图
19.图2是采用无形电极检查心电图时，需粘贴电极位置的示意图
20.图3是wilson胸部导联体系v1-v6的夹角和心电向量环的投影示意图
21.图4是直角的三角函数示意图：角a的顶点相当于图3中各导联轴的交汇点，角a为已知两导联间的夹角；角c是直角；边长b为已知测量电极导联轴上的数值；边长c是需要计算无形电极导联轴上的数值。
22.本发明的有益效果：
23.通用的wilson系统有6个胸部导联的心电图曲线，就有6个胸部的采集电极。本发明无形化了胸部导联中的4个电极，胸部导联的采集电极只有2个，胸部导联心电图曲线还是6条。心电图采集电极的个数少于心电图曲线的条数，简化了操作，使心电图检查和自我检查更方便了。
24.无形电极的位置是根据经典wilson胸部导联的横面向量理论，计算出各导联夹角的。wilson根据人体心脏、皮肤组织、骨骼的结构和血液等因素的影响，以及电偶模型使用设计的，一直沿用至今。本发明按照该理论计算无形电极的体表位置，符合wilson胸部导联的横面向量理论，比人工安放电极位置更准确，人工安放电极的位置往往会受到胸廓形状
的不同、人体胖瘦、女性乳房、身高等影响。
25.能够自我检查心电图是本发明最大的有益效果，因为只有自我检查才能达到随时随地可做心电图检测，才能在自己感觉不适时，马上做心电图检查，了解当时心脏的状况，捕捉一过性和偶发性的心律失常，也可排除非心脏原因引起的不适，对心脏疾病的诊断和鉴别诊断有特别重要的判定价值。
具体实施方式：
26.本发明在自我做心电图检查时，为了方便双手操作检查，四肢导联的电极采用一次性电极粘贴。按mason-likar导联体系的位置连接：将右上肢电极(ra)贴在右锁骨右方下端；将左上肢电极(la)贴在左锁骨左方下端。将右下肢电极(rl)贴在肚脐水平与右乳头垂直线交点；将左下肢电极(ll)贴在肚脐水平与左乳头垂直线交点。实际采集信号的电极v1就接在胸骨右缘第四肋间，v5就接在左腋前线与第五肋间相交处(图2)。
27.本发明在为他人检查时，也可与常规心电图检查一样，采用通用的肢体夹，将上肢夹(la和ra)接在左右手腕的内侧，下肢夹(ll和rl)接在左右脚踝的内侧。
28.胸部无形电极导联的数据计算，是根据人体心脏每瞬间的生物电在三维空间的向量方位和矢量的数学模型，利用三角函数计算出相应导联轴上的投影长度值，即电压值。心脏生物电在三维空间形成连续变化的空间向量环，投影在v1和v5导联的长度值，作为基础值，用于计算左右心室增大等病症，以及计算出无形电极导联的电压值。wilson体系的各心电图导联轴在横面坐标系中的角度：v6(0度)，v5(22度)，v4(47度)，v3(58度)，v2(94度)，v1(115度)(图3)。
29.胸部无形电极导联可采用二种方式实施：
30.第一种方式：去除通常心电图机v2、v3、v4和v6导联的导联线、电极和心电数据采集放大电路的通道。通过v1和v5导联的数据，计算出无形电极导联的数据，绘制成通用的einthoven-wilson的12导联心电图。
31.第二种方式：在通用心电图机上增加无形电极导联的计算部分和v2、v3、v4、v6导联通道的信号检测部分。当系统检测到v2、v3、v4、v6导联无信号或者信号质量不好时，自动切换到无形电极模式，通过v1和v5导联的数据，计算出所需数据，绘制成心电图。此方法也可作为12导联心电图机某些导联数据丢失的备用方案。

技术特征：
1.一种采用无形电极替代胸部采集信号电极的12导联心电图仪的方案，其特征在于无形电极导联得到的体表心电信息，是利用胸部采集电极导联的体表数据计算获得，生成了6个胸部导联的心电图，与6个肢体导联采集的心电图，组成通用的12导联心电图。2.按照权利要求1所述的无形电极替代采集信号电极，获得了6个胸部导联心电图数据，其特征在于无形电极替代了胸部体表采集电极，使胸部体表采集电极的个数少于心电图上胸部导联曲线的条数。3.按照权利要求2所述的无形电极的导联和用于计算的采集电极导联，其特征在于可选择不同部位的导联和数量组成。4.按照权利要求1所述的无形电极替代胸部采集电极所获得的数据，其特征在于无形电极的导联v2、v3、v4和v6的数据，是利用体表采集电极导联v1和v5的数据，通过公式计算获得的。5.按照权利要求4所述的无形电极的导联v2、v3、v4和v6，其数据由体表采集电极导联v1和v5，通过三角函数、射影定理或余弦定理的公式计算获得，其特征在于应用的公式为三角函数：cos a＝b/c(a为v1与v2导联轴的夹角，b、c为v1、v2导联的电压值)，余弦定理：a^2＝b^2+c^2-2bc cos a，射影定理：a＝b
×
cos c+c
×
cos b，其它无形电极导联数据的计算方法相同。6.按照权利要求5所述的无形电极导联的三角函数计算公式，其特征在于三角函数计算公式中的a，是wilson导联体系理论中各导联之间的夹角，v2导联的计算，采用与v1导联的夹角；v3、v4、v6导联的计算，也可采用与v5导联的夹角，可作
±
10％的增减。

技术总结
本发明公开一种无形电极辅助采集信号的12导联心电装置，和移动通讯、人工智能、远程专家会诊网络组成的移动心电图仪的方案。心电图装置通过蓝牙通讯，将数据传输到手机，在手机上进行人工智能诊断，也可通过无线网络将数据传输到心电图诊断后台，进行远程专家会诊。12导联心电图系统的10个采集电极，4个胸前电极无形化，简化了装置，能方便为他人做心电图检查和自我检查。利用心脏生物电在三维空间的向量方位，计算出无形电极导联轴上的数值，相当于该导联获得采集的心电数据，符合Wilson心电图导联的理论，与通用的心电图一致。为操作者提供了随时随地可自我检查心电图的便利，能及时了解心脏状况，并可捕捉到自觉不适时的心电图变化，以利于诊断。以利于诊断。以利于诊断。


技术研发人员：贾乃仁 刘林军 杜喜宁 柳花湘 原永朋
受保护的技术使用者：深圳瑞爱心安移动心电信息服务有限公司
技术研发日：2023.02.06
技术公布日：2023/7/31