摘要： 目的 为提高心电检测的准确度，在Windows 95平台下建立了一个标准十二导心电信号同步检测分析系统。 方法 硬件上，采用多处理器的方法，实现十二导心电信号同步采集，以及采集和波形显示的并行操作。软件上，在时域和频域中，分析心电信号的各种不同参数及形态。 结果 该系统进行了临床检测和分析，满足了临床的要求。 结论 十二导心电信号的同步采集，以及时、频域心电图的同时分析对临床诊断是很有意义的。

中图分类号：R540.41文标识码：A文章编号：1002-0837(1999)03-0204-05

12-Synchronous-Lead ECG Analyzing System Based on Windows 95 and Its Clinical Test.

SHEN Yong-lin

SHEN Yong-lin.Department of Electrical

Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China

JIANG Ke,CHEN Wen-hui,WEI Ji-hang,LIANG Yu-hou.Space Medicine & Medical Engineering,1999,12(3):204～208

Abstract: Objective To improve the accuracy of ECG analysis,a system for detecting and analyzing the standard 12-Synchronous-Lead ECG was set up on Windows 95. Method The system uses the method of multi-processor and realizes sampling the standard 12-Synchronous-Lead ECG synchronously and the parallel operation of synchronous acquisition and display of ECG.ECG signal was analysed with all kinds of parameter and its pattern in time domain and in frequency domain.Result Clinical test was well done and the result is satisfying.Conclusion In clinical diagnosis,it is very important to sample the standard 12-Synchronous-Lead ECG synchronously and to analyze ECG simultaneously in time domain and in frequency domain.

Key words：12-Synchronous-lead ECG；freguency domain analysis;time domain analysis

常规十二导心电图是最传统、最经典的心电图记录方式。通过十二导心电图，医生可以对心脏的电活动有一个全面的了解，并通过对P波、QRS波群、S-T段及T波的形态和幅度的识别，诊断心脏的各种疾病。

但是，目前国内各医院广泛使用的仍是单导或三导心电图机，用这样的心电图机无法同时记录某一时刻的十二导心电信号。有些号称十二导的心电图机，也并非真实记录十二导心电图，而是采用软件导联的方法，从少数几个实际导联通过计算机推算得来的。或者，虽然是十二导，但是只用几个导联经多次切换得到的分时记录的十二导，并非同步记录的十二导。 众所周知，心脏活动是一个空间的整体，只有综合各方向(导联)的心电图结果，才能得到某一瞬间心脏活动的完整映象。在测量心电参数时，应以十二导联同步检测结果为依据。只记录二、三导，就有可能疏漏或错判。因此，发展十二导心电信号同步检测技术，可以为提高心电参数测量的准确度、建立心电图基本参数的标准化提供技术前提。

国际心脏联盟协会(ISFC)及欧共体心电图标准化小组(CSE)均推荐使用十二导同步心电图记录。国外已有同步十二导心电图仪，我国将发展常规十二导心电图同步记录技术，用以代替以往的单导或三导心电图机。

本文建立的十二导心电信号同步检测分析系统，有以下几个特点：（1）利用多处理器，实现了十二导心电信号同步采集，信号采集与显示并行操作；（2）采用Windows 95平台，用户界面友好，大大地方便了用户的使用；（3）本系统的心电信号的分析不仅包括时域分析，还包括了频域分析，两者结合，拓宽了心电图诊断的途径；（4）允许人工干预，尊重医生的权威。

系统建立

硬件系统方案系统硬件包括Wilson网络、前置放大器、隔离电路、主放大器、滤波器、A/D采集及高档微机。

传统心电图机在放大器的前端切换导联，这样，心电极化电压和电路的时间常数使传统心电图机无法实现心电信号的同步采集。为了实现常规心电图的十二导同步记录，本系统采用了十二道互相独立的放大器以及在放大器后端快速切换导联的方法，确保了心电信号的同步采集。

放大电路的性能是本系统的关键。心电信号是强噪声背景下的低频弱信号，因此，放大器前置级要求：高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声。而分立的集成运放电路，由于元件参数的分散性，很难达到要求的高共模抑制比。加上各个元件的工况不同，往往引入更大的噪声。经过试验，采用了精密的放大器芯片，改进了线路板的布线设计，终于制成了高质量的放大器。经过两年多的长期的各种环境的运行考验，放大器稳定可靠。

保证我们被检测者的安全是电生理仪器研制中最重要的一环。设计制作高质量的DC/ DC隔离电源，采用多级隔离方案，以确保人体的绝对安全。

信号采集为避免因各种因素造成的数据质量差而形成无效采集，保证得到高质量的采集数据，系统在信号采集的同时在显示器上监视采集到的心电信号波形。流行的Windows 95平台具有的多任务管理模式为此提供了条件，但要在十二导心电信号的采集的同时显示波形，有一定的困难，所以我们采用了多处理器的办法。采集系统的框图见图1。

图1采集系统框图

Fig.1Block diagram of the sampling system

多处理器实现数据采集显示时，用单片机智能控制具体的A/D转换、数据采集，PC主机则不参与A/D转换的具体工作，只负责采集数据的传送和对单片机的控制，这样使得PC机有足够的时间实现心电数据的波形显示，以及完成Windows自身的任务。

A/D转换器的转换时间为5μs，转换精度为12位，完全可以满足快速、准确地采集十二通道心电信号的要求。

软件构成软件设计的指导思想是建立功能强、界面友好的用户程序。首先软件功能要强,可以充分发挥硬件的功能,并且弥补硬件的不足,为应用奠定基础。而为用户提供一个易学易用的人机用户接口同样是极为重要的。Windows 95 是现在最流行的操作系统，它能提供强大的系统功能、极友好的用户界面接口，因此，它是本系统理想的系统设计平台。本系统软件结构如图2所示。

软件系统^［1］的主要功能包括：

·心电信号的采集、分析和显示；

·诊断报告的预览和打印；

·电子病历建立和数据库管理。

图2软件结构

Fig.2Software structure

心电图分析

心电分析流程心电分析的流程见图3。

图3心电分析流程图

Fig.3ECG analyzing flowchart

预处理是指去除心电信号采集过程中不可避免地混杂着的各种干扰，其中主要是工频干扰和基线漂移。除了在硬件电路中设置模拟滤波器外，还通过软件利用计算机技术和数字信号处理方法对采得的原始心电信号进行预处理来滤除干扰。

滤除工频干扰和基线漂移一般使用线性相位的数字滤波器，我们采用了一种可同时滤除心电中基线漂移和交流干扰的简便算法，具有处理速度快、运算量少的优点，效果较好。

QRS波检测中，单导QRS波检测相比P波、T波的检测要容易得多，检出率可高达99%以上。为了尽快完成一个病例长达60s的心电数据的QRS波检测，沿用传统的差分阈值法，先对QRS波形比较规则清晰的II导联信号进行单导联检测。对明显不合理的检测结果，再结合其它导联信号或使用其它方法进行修正，从而使耗费的时间与取得的效果之比更符合实用要求。

多导综合对于多导同步心电图来说，真正的心电特征点—P波起点、终点，QRS波群起点、终点，T波起点、终点—是唯一确定的^［2］。根据多导同步心电图的生理意义以及临床标准，应该按照以下原则定位心电特征点：在定位各子波起点时，应以来自各导联的所有相应起点中的最小值，即最早一个起点为准；反之，在定位各子波终点时，应以来自各导联的所有相应终点中的最大值，即最晚一个终点为准^［3］。

但在实际应用中，由于各导联的子波定位结果中难免有个别误差，因此在程序中要自动剔除这些可能带来较大误差的结果。在综合分析过程中，以下方法是可取的：所取的极值（起点为最小值，终点为最大值，简称极值）应在其它导联的相应检测结果中找到至少两个“同伴”—取值与该极值很接近，否则舍弃该极值取<