EKG sinyal işleme

Kalbin durumunun bir süre boyunca yansımasını yakalamak için bir elektrokardiyogram (EKG) kullanılır. Cilde harici elektrotlar aracılığıyla bağlanır ve toplama için elektrik sinyallerine dönüştürülür. Kalbin dışında oluşan her hücre zarı, her kalp atışı sırasında depolarize olan ilişkili bir yüke sahiptir. Cilde elektrokardiyogram tarafından tespit edilebilen ve genişletilebilen küçük elektrik sinyalleri şeklinde görünür.

1900 gibi erken bir tarihte, Willem Einthoven ilk pratik elektrokardiyogramı icat etti. Sistem hantaldır ve birçok insanın onu manipüle etmesini gerektirir. Hastanın kollarını ve bacaklarını elektrolit içeren büyük bir elektrota yerleştirmesi gerekir. Bugünün EKG izleme ekipmanı kompakt ve taşıması kolaydır, böylece hastalar yürürken de taşıyabilir. Ev kullanımı için on iki lider EKG bir cebinde taşınabilir.

EKG Temelleri:

Bu makaledeki elektrokardiyogram üzerindeki "kurşun" terimi, cihaz tarafından kaydedilen fark olan iki elektrot arasındaki voltaj farkını ifade eder. Örneğin, "Lead_i" sol ve sağ kol elektrotları arasındaki voltajdır. Hem Lead_i hem de Lead_ii ekstremite kurşunlarına atıfta bulunur. V1-V6 göğüs kurşunlarını ifade eder. EKG izleme V1, VC1 voltajı (göğüs elektrodunun voltajı) ile Ortalama Voltajı, Lead_ii ve Lead_iii'nin ortalama voltajı arasındaki farktır. Standart bir 12 derivasyon EKG sistemi sekiz gerçek değer ve dört türetilmiş değer içerir. Tablo 1, çeşitli kurşun voltajlarının (gerçek ve türetilmiş) kısa bir açıklamasını vermektedir.

Kurşun Adı Hesaplama Notları

Bu, EKG izinde gösterilen gerçek bir ipucudur.

Tablo 1: Kurşun adları ve EKG kayıt yerleri.

Tipik bir EKG dalga formu Şekil 1'de gösterilmiştir. X ekseni zaman ölçeğini temsil eder. Burada, her ızgara (5 mm) 20 ms'ye karşılık gelir. Y ekseni, yakalanan sinyalin genliğini gösterir. Y eksenindeki her bölünme (5 mm) 0.5 mV'ye karşılık gelir. (10mm / mV ve 25mm / s)

Şekil 1: Tipik EKG dalga formu.

EKG özellikleri:

Bir EKG sisteminin tasarımındaki ilk adım, edinilmesi gereken sinyal türlerini anlamayı içerir. Elektrokardiyogram sinyali, yüksek önyargı ve gürültüde bulunan düşük genlikli bir voltaj içerir. Şekil 2, EKG sinyalinin özelliklerini göstermektedir. Elektrotlar tarafından üretilen yarım hücre voltajı nedeniyle sistemde yüksek bir ofset vardır. Ag / AgCl (gümüş-silver klorür) bir elektrokardiyogram sistemindeki en yaygın elektrottur ve maksimum ofset voltajı +/- 300mV'dir. Beklenen gerçek sinyal, elektrot ofseti üzerine üst üste bindirilmiş +/- 0.5mv'dir. Buna ek olarak, sistem ortak bir mod sinyali oluşturmak için güç hattından 50 / 60Hz gürültüsünü de kapatacaktır. Güç hattı gürültüsünün genliği çok büyük olabilir ve filtrelenmesi gerekir.

Şekil 2: EKG sinyalinin elde edilecek özellikleri.

EKG satın alma

Analog ön uç işlem EKG sisteminin önemli bir parçasıdır, çünkü gürültü ve istenen sinyal arasında ayrım yapması gerekir (genlik küçüktür). Analog ön uç işlem devresi, sinyali normal modda azaltmak için bir ölçüm amplifikatörü içerir. Ölçüm amplifikatörü +/- 5V'de çalışır ve genellikle giriş voltaj aralığını arttırmak için kullanılır. Bu ölçüm amplifikatörünün yüksek giriş empedansına sahip olması gerekir, çünkü cildin empedansı çok büyük olabilir. Elektrokardiyogram cihazının sinyal işlenmesi için bir OP AMP gereklidir. EKG edinme sisteminin sinyal zinciri, ölçüm amplifikatörlerini, filtreleri (OP AMP'leri tarafından uygulanabilecek) ve ADC'leri içerir.