一種偶發性心臟病檢測裝置設計

摘要：本文采用“事件”和“循環記錄”相結合的方法采集心臟病患者的心電圖進行記錄，彌補了心電圖機和HOLTER的不足，是一種偶發性心臟病檢測裝置。

關鍵詞：偶發性心臟病，心電采集，循環記錄，事件

引言

心電圖機屬于醫療衛生機構基本的一線常規診斷工具，但其只能在病人就診時給予檢測、診斷。Holter(24小時動態心電事件記錄儀)可連續記錄24小肘心電活動的全過程，能夠發現常規ECG不易發現的心律失常和心肌缺血，是臨床分析病情、確立診斷、判斷療效重要的客觀依據，但現有的HOLTER只能存儲24－72小時的數據，對無明顯自覺癥狀的心律失常、心肌缺血、偶發／一過性心悸、胸痛的確診等尚不完全適用。

對于偶發性心臟病，使用HOLTER和常規的心電圖機等短程分析方法不易發現，為了彌補了心電圖機和HOLTER的不足，采用“事件”和“循環記錄”相結合的方法采集心臟病患者的心電圖進行記錄，是對現代醫學心電記錄儀器功能的完善和補充。

本文設計的“一種偶發性心臟病檢測裝置”就是采用“事件”和“循環記錄”相結合的方法進行設計的，將人體的心電信息記錄后傳輸到PC機進行分析處理，本系統組成如圖1所示。

整體方案設計

本系統中的記錄儀是通過電極采集病患的心電圖，經放大濾波后進行A／D轉換，將轉換后的心電數據記錄到存儲設備SD卡中，記錄結束后將數據通過USB端口傳輸到Pc機上進行數據管理、顯示、分析、打印等操作、如圖2所示。

本系統不僅可同步循環記錄當前24小時患者全信息心電的動態變化、還可以單獨記錄病人發病時的前30分鐘和后30分鐘的動態心電變化作為“事件”，“事件”可以記錄10個。這樣就完善和彌補了HOLTER的不足，醫生就可以直接通過“事件”去觀察病人發病前后的心電圖，方便醫生確診。

硬件設計

參考國家計量檢定規程將采集的心電信號頻率范圍定在0.67Hz～40Hz。將人體的心電信號通過采集放大濾波后，經A／D轉換后。由MCU將采集的心電信號存儲到SD卡中。

信號采集電路

心電采集放大由一級差分放大電路、高通濾波電路、低通濾波電路和二級放大電路組成，如圖3所示。由U1和C7組成一級差分放大電路，差分放大器采用TI公司的儀表運放INA321，直接將INA321的1腳和6腳連在一起放大5倍。之所以選擇第一級放大5倍，是因為皮膚和表皮電極之間會因極化而產生極化電壓，這就要求有一個不受極化電壓影響的放大器裝置，心電圖標準中要求通過±300mV的耐極化電壓檢測，本文設計的一種偶發性心臟病檢測裝置是便攜設備，使用電池供電，供電電壓選擇為3V、所以第一級放大只能選擇在1～10倍，本設計中選擇s倍。R24、C24組成高通濾波電路。使高于0.67HZ的信號通過。U2A、R14、R26、c27組成第二級放大電路和有源低通濾波，由于人體的心電信號為0.5～5mV，AD采樣基準電壓為2.5V，所以第二級放大100倍，總共放大S00倍，滿足設計要求。

存儲部分

采用SD卡進行數據存儲、微控處理器將采集的心電信號進行AD轉換，將轉換后的心電數據通過SPI口寫入到SD卡中，電路連接如圖4所示。

USB部分

采集完成后，通過USB接口將數據傳輸到PC機中，本設計中采用臺灣創惟科技的GL827USB接口控制器，GL827采用高速USB2.0接口，PC端無需驅動，將設備與PC機連接后可以直接在PC機上認出可移動存儲設備，如圖5所示。

軟件設計

軟件主要完成信號的AD采集和sD卡的存儲。在第一次將設備開機時，在sD卡中建立十一個文件，文件一循環存儲當前24小時數據，文件二到文件十一分別存儲按下的十個事件。存儲示意圖如圖6所示。

心電信號通過采集電路后送入微控處理器的AD采樣接口，本裝置采用TI公司的MSP430作為主控處理器芯片，將轉換后的心電數據存儲到sD卡中，最終的數據通過USB接口傳給PC機進行處理，程序流程如圖7所示。

其中ADCT作在連續采樣模式，采樣頻率設置為512sps，使用其內部的DMA，A／D轉換結果通過DMA直接存放在單片機的內存中。設置內存滿中斷，中斷后直接將數據寫入sD卡中。在單片機內存中開辟了兩塊256字的空間，A／D轉換后的數據直接通過DMA存入到第一塊中，存滿后DMA中斷，通過串口將數發出，同時通過DMA存另一塊，如此循環，如圖8所示。

結論

本設計的檢測方法不僅可供大醫院使用，也可普及推廣應用于中、小醫院、職工醫院，提高整個社會醫療部門對于心血管疾病的診斷水平，對于心血管疾病的確診、早期檢測和防治有重要作用，對減少心血管疾病死亡率、提高平均壽命有積極意義。