单片机心电信号数据采集系统的设计(三)

p;(4)QRS 波群 代表左右两心室的电激动过程。典型的 QRS 波群有三个相连的波动：第一个向下的波为 Q 波，它反映了室间隔兴奋，并由左向右扩布；随后向上的狭窄尖脉冲被称为 R 彼，它反映了左右心室兴奋过程：第三个波是向下的 S 波，它反映了心底发生的兴奋。这三个被紧紧相连，而且反映的都是心室的激动，所以合称 QRS 群，其宽度一般小于0.1 s，最大振幅不超过 5 mV。
 (5)ST 段 指 QRS 波群终点到 T 波开始一段，是自心室肌全部受到激动(产生 QRS 被群)以后，至心室复原再度在体表产生明显的电位差(T波)之前的一段平线。在正常范围的心电图中，ST 段可能较等位线稍高或略低。正常 ST 段压低(即向下偏移)不应超过 0.05 mV。
 (6)J 点 QRS 波群与 ST 段的结合点，也可以说是 QRS 波群的结束或S 波的结束。大多在等电位线上通常随 ST 段的偏移而发生移位；有时可因除极尚未完全结束，部分心肌已开始复极致使 J 点上移；也可由于心动过速等原因使心室除极与心房复极并存，导致心房复极波重叠于 QRS 波群的后段，从而发生 J 点下移。
 (7)T 波 T 波表示心室复极波，它是继 ST 段之后的一个幅度较低而占时较长的波。T 波由基线慢慢上升达到顶点，随即较快速下降，故上下两肢不对称，倒置的 T 波也是如此，但 T 波不应低于 R 波的 1/10。
 (8)U 波 在 T 波之后有时可以看到一个很小的正向波，它表示心肌激动的后继电位变化。
 2.2 心电图导联系统
 2.2.1 心电输入电极
 心电图输入电极用于引入人体体表电位，心电图多采用一次性电极贴附于体表各个导联位置，用金属扣与记录器的导线相连接以采集和记录心电信号。电极的好坏对心电图采集记录心电信号的质量至关重要，采用电极应贴用力强、透气性好、吸汗、电极导电性能好、极化电压低的优质电极，此外，还应该具有对皮肤刺激小、佩带舒适、拆卸方便等优点。通常采用表面镶有 AgCl 的可拆卸的一次性软电极，并在电极上涂有优质导电膏。
 2.2.2 心电图导联系统
 临床上为了统一和便于比较所获得的心电图波形，对描记的心电图的电极位置和引线与放大器的联接方式有严格的统一规定人们将这种电极联接系统和测量记录下的心电，称为心电图导联系统，简称心电图导联或导联。现在广泛应用的是标准十二导联，分别记为 I、II、III、aVR、aVL、aVF、V1~V6。I、II、III 导联为双极导联，aVR、aVL、aVF、V1~V6 为单极导联。获取两个测试点的电位差时，用双极导联；获取某一点相对干参考点的电位差时，用单极导联。
 (1)标准导联 I、II、III 导联称为标准肢体导联，简称标准导联。它是以两肢体间的电位差为所获取的体表心电，这种导联方式由爱因霍文首先在临床上采用。它基于以下三点假而近似成立：人体的左肩、右肩及臀部三点与心脏距离相等，构成等边三角形的三个项由心脏产生的电流均匀地传播于体腔，四肢仅作为传导体，肢体上任何一点的电位等于该肢体与体腔连接处的电位；等边三角形的中心为心脏，并与三角形在同一平面上；体腔是一个均匀导电的、相对心脏来说很大的球形容积导体、心脏的电活动过程为一对电偶，位于容积导体的中央，其偶极矩的方向斜向左下方并与水平线成一角度，叫做心电轴，如图 2-2 所认将以上称为爱因霍文三角学说(或称爱因霍文三角形)。从人体不是均匀导体来看，它是一个近似的模拟方法。
 
 
图2-2 爱因霍文三角形示意图
 三种双极标准导联如图 2-3 所示，图中 A 为放大器，电极安放位置以及与放大器的连接为：I 导联，左上肢(LA)接放大器正输入端，右上肢(RA)接放大器负输入端，如图 2-3(a)所示；II 导联，左下肢(LL)接放大器正输入端，右上肢(RA)接放大器负输入端，如图 2-3(b)所示；III 导联，左下肢(LL)接放大器正输入端，左上肢(LA)接放大器负输入端，如图 2-3(c)所示。以 VL、VR、VF分别表示左上肢、右上肢、左下肢的电位值，则
 VI=VL-VR， VII=VF-VR ，VIII=VF-VL              (2-1)
 每一瞬间都有
 VII = VI +VIII                           (2-2)
 标准导联的特点是能比较广泛地反映出心脏的大概情况，如后壁心肌梗塞、心律失常等，在 II 导联或 III 导联中可记录到清晰的波形改变。但是，标准导联只能说明两肢间的电位差，不能记录到单个电极处的电位变化。
 
 
 图2-3 标准导联I、II、III
 (2)单极导联 探测心脏某一局部区域电位变化时，用一个电极安放在靠近心脏的胸壁上(叫做探查电极)，另一个电极放置在远离心脏的肢体上(称为参考电极)，探查电极而所在部位电位的变化即为心脏局部电位的变化。使参考电极在测量过程中始终保持在零电位，称这种导联为单极肢体导联，简称为单极导联。
 
 
 
 
 图2-4  威尔逊中心点的电极连接图
 从实验中发现，当人的皮肤涂上导电膏后，右上肢、左上肢和左下肢之间的平均电阻分别为：1.5 kΩ、2 kΩ、2.5 kΩ，如果将这三个肢体连成一点作为参考电极点，在心脏电活动过程中，这一点的电位并不正好为零。首先由威尔逊(Wilson)提出在三个肢体上各串联一只 5 kΩ的电阻(可在 5~300 kΩ之间选，称为平衡电阻)，使三个肢端与心脏间的电阻数值互相接近，因而把它们连接起来获得一个接近零值的电极电位端动它为
 aVR = VR -VC ，VC = (VF +VL )/ 2                (2-3)
 因为向量和为零，即
 VL +VR +VF = 0                       (2-4)
 所以
 VC = -VR / 2， aVR = 3VR / 2               (2-5)
 

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