心電圖儀設(shè)計(jì)綜述

　　ECG設(shè)備類型遙測型ECG

　　遙測型ECG系統(tǒng)用于臨床環(huán)境下流動(dòng)患者的連續(xù)監(jiān)測，它包括一個(gè)置于患者端、帶無線(RF)收發(fā)功能的ESG和一個(gè)中心站，通過無線接收采集并分析患者的監(jiān)測數(shù)據(jù)。有些遙測系統(tǒng)還提供額外數(shù)據(jù)(例如血氧值)，這些數(shù)據(jù)用來驗(yàn)證治療效果或調(diào)整治療方案，并對即可能發(fā)生的問題告警。

　　許多遙測系統(tǒng)只有5個(gè)導(dǎo)聯(lián)，如果用滿12個(gè)導(dǎo)聯(lián)的話，則難以應(yīng)對病員的流動(dòng)性。通常，患者會(huì)連續(xù)幾天使用設(shè)備，因此此類設(shè)備多采用一次性電池。其他ECG也能增加遙測功能，不過“遙測ECG”專指在醫(yī)院內(nèi)部可移動(dòng)攜帶并能發(fā)送數(shù)據(jù)到本地接收站的移動(dòng)單元。對于此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，關(guān)鍵要考慮低功耗、低噪聲和小尺寸。

　　霍爾特(Holter)監(jiān)護(hù)儀

　　紐曼·霍爾特博士發(fā)明了移動(dòng)監(jiān)護(hù)儀對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并上傳到其他系統(tǒng)進(jìn)行分析。與遙測型設(shè)備不同，這些監(jiān)護(hù)儀不需要中心接收站，可以用于家庭、戶外乃至任何地點(diǎn)。對于Holter ECG監(jiān)護(hù)儀，因?yàn)?2導(dǎo)聯(lián)監(jiān)護(hù)儀不便移動(dòng)，多數(shù)情況下導(dǎo)聯(lián)數(shù)不會(huì)超過5個(gè)。一般用存儲(chǔ)卡從監(jiān)護(hù)儀轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)，當(dāng)然，也可以用USB盤或其他方法。多數(shù)患者只需要監(jiān)測1～2天，當(dāng)需要患者參與某些藥理研究時(shí)，則使用特殊的長期監(jiān)護(hù)儀，患者可能需要使用一年甚至更久。Holter ECG監(jiān)測儀設(shè)計(jì)的主要要求也是低功耗、低噪聲和小尺寸。

　　消費(fèi)類ECG

　　這類低端ECG可以方便地固定在手臂上，人們在家里就可以進(jìn)行ECG檢查，這些儀器能夠保存數(shù)據(jù)并顯示在內(nèi)置屏幕上。數(shù)據(jù)也可以傳送到計(jì)算機(jī)或通過電話線傳送到康復(fù)中心。有些儀器有掛接多個(gè)電極，有些則只是在機(jī)殼上安裝了兩個(gè)電極。內(nèi)置電極可以壓在胸部，或者把兩手分別放在兩個(gè)電極上。由此得到的心電圖可能質(zhì)量不是很好，卻為人們在異常時(shí)監(jiān)護(hù)自身狀況、采集心電數(shù)據(jù)提供了一個(gè)有效途徑。對消費(fèi)類心電儀的設(shè)計(jì)主要著眼于廉價(jià)和小尺寸。

　　自動(dòng)體外除顫器(AED)

　　為了在公眾場合應(yīng)對一些突發(fā)事件，大多在公共場所(如大型購物中心、健身房以及辦公室等)都會(huì)安裝AED設(shè)備。在心臟病發(fā)作時(shí)可以立即采用這些設(shè)備，對胸部釋放一個(gè)高能量的電脈沖，起搏心臟并使之恢復(fù)到正常心率。如果使用時(shí)機(jī)不當(dāng)，脈沖沖擊會(huì)造成生命危險(xiǎn)，因而，ECG在功能上必須能夠防止這種意外發(fā)生。AED一般只有1個(gè)導(dǎo)聯(lián)，其電極既用來釋放高壓脈沖，也用來采集心電信號(hào)。AED設(shè)備原理框圖如圖5所示。

　　AED可能數(shù)月或數(shù)年擱置不用，而使用這些設(shè)備的往往是沒有經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的人員，設(shè)備即使存在問題，他們也無從知道。需要使用AED時(shí)，要先開機(jī)、進(jìn)行一系列自檢確認(rèn)功能完好無損，然后再運(yùn)行一小段時(shí)間。所有心電數(shù)據(jù)以及除顫信息，需要記錄下來，用于隨后分析。使用有問題的AED弊大于利，因而可靠性和自診斷能力是AED設(shè)計(jì)首先要考慮的。

　　診斷型ECG

　　診斷型ECG設(shè)備用于醫(yī)院和醫(yī)生辦公室，提供高質(zhì)量ECG檢測，可以測試全部12導(dǎo)聯(lián)的ECG，并創(chuàng)建硬拷貝輸出。這些設(shè)備使用高性能AFE，通常可以通過調(diào)整增益、選擇適當(dāng)?shù)臑V波器來提高ECG檢測質(zhì)量。由于體積較大很少移動(dòng)，這些設(shè)備有空間實(shí)現(xiàn)更多功能，例如內(nèi)置打印機(jī)、各種通信接口、大尺寸顯示屏等。它們一般使用交流電源，通常也帶有可充電電池用作備份。設(shè)計(jì)診斷型ECG的關(guān)鍵在于低噪聲、高抗干擾能力和靈活性。

　　病人監(jiān)護(hù)儀

　　病人監(jiān)護(hù)儀用于監(jiān)測生命體征(脈搏、呼吸速率、血壓及體溫等)，另外也具備ECG功能，同時(shí)還可以監(jiān)測血氧、二氧化碳水平。把這些功能整合成一臺(tái)設(shè)備，可以使手術(shù)室更為簡潔，使用也更為方便。病人監(jiān)護(hù)儀的AFE類似于診斷型ECG，但要滿足射頻(RF)抑制要求，因?yàn)樵谑中g(shù)期間，會(huì)受到電子刀和氬離子凝固術(shù)(APC)設(shè)備的高強(qiáng)度RF干擾。另外，能夠從心臟除顫操作中迅速恢復(fù)也是這類AFE的基本要求。由于病員監(jiān)護(hù)儀采用交流供電，也配有備用電池，所以功耗也是重要指標(biāo)。外殼必須能防濺水并便于清潔，當(dāng)然這會(huì)影響冷卻通道，因此還要考慮散熱問題。除了功耗和散熱外，設(shè)計(jì)病人監(jiān)護(hù)儀的關(guān)鍵在于RF抑制和低噪聲指標(biāo)。