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1、動(dòng)態(tài)心電心阻抗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究 摘要：心血管方面的慢性疾病已成為威脅人類健康的主要疾病，心臟病是造成人類死亡的三大疾?。ㄐ呐K病、腦血管病和癌癥）之一。由于心臟病的發(fā)病有很大的偶然性和突發(fā)性，開展心臟功能的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)非常必要?，F(xiàn)有的Holter心電圖機(jī)只能監(jiān)測(cè)心臟的電學(xué)性能，無(wú)法對(duì)心臟的泵血能力進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)是衡量心臟收縮性能和泵血能力的重要指標(biāo)。為了克服現(xiàn)有系統(tǒng)的不足，文中設(shè)計(jì)了一種可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)用戶心電、心阻抗的傳感器系統(tǒng)，本系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確反映用戶心臟的電學(xué)傳導(dǎo)性能和機(jī)械泵血性能。 關(guān)鍵詞：心電；心阻抗；血流動(dòng)力學(xué)
2、參數(shù)；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 中圖分類號(hào)：TN710；TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2016）12-00-04 0引言11 由于人們生活方式和膳食結(jié)構(gòu)的改變，因心臟與循環(huán)系統(tǒng)不健康而導(dǎo)致的心血管疾病已逐步成為威脅人類健康的多發(fā)病癥，而且發(fā)病率、致殘率和死亡率逐年提高，已超越其他疾病高居首位，成為危害人類健康的第一殺手。目前我國(guó)城市人口中每5個(gè)成年人中就有1個(gè)人患有不同程度的心血管方面的疾病。中國(guó)每年有100萬(wàn)人死于該類疾病，有更多的人因此致殘[1]。由于常規(guī)的Holter心電圖機(jī)只能反映心臟的電學(xué)性能，無(wú)法反映
3、心臟的機(jī)械性能，因此不能對(duì)心臟功能做出綜合全面的評(píng)價(jià)，所以心電與血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的同時(shí)監(jiān)測(cè)變得尤為重要。 血流動(dòng)力學(xué)是研究和衡量循環(huán)系統(tǒng)中血液流動(dòng)循環(huán)效率、心臟收縮性能和泵血功能的重要指標(biāo)，其中心排量和脈搏量是兩個(gè)最重要的參數(shù)。心排量是每分鐘心臟泵出血液的總量，是評(píng)價(jià)心臟收縮功能的重要指標(biāo)，其變化能夠提供機(jī)體功能或基礎(chǔ)代謝率需求發(fā)生重大變化時(shí)的早期報(bào)警；脈搏量是評(píng)價(jià)左心室泵血功能的重要指標(biāo)，其變化是血流量和心肌收縮發(fā)生變化的早期信號(hào)。它們的監(jiān)測(cè)對(duì)于掌握病情、早期發(fā)現(xiàn)心血管功能異常，尤其對(duì)指導(dǎo)臨床針對(duì)性用藥、搶救血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定
4、的患者以及監(jiān)測(cè)用藥療效十分顯著?！ ⌒淖杩狗ǎ↖mpedanceCardiography，ICG）又稱胸阻抗法，是生物阻抗技術(shù)在血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)應(yīng)用。隨著心臟的收縮和舒張活動(dòng)，主動(dòng)脈內(nèi)的容積隨血流量變化，故其阻抗也隨血流量變化。心臟射血時(shí)，左心室內(nèi)的血液迅速流入主動(dòng)脈，主動(dòng)脈血容量增加，體積增大，阻抗減??；當(dāng)心臟舒張時(shí)，主動(dòng)脈彈性回縮血容量減少，體積減小，阻抗增大。由人體的電生理特性可知，血液的電導(dǎo)率要比胸腔中的其他組織高很多，電流在胸部傳導(dǎo)時(shí)會(huì)尋找阻力最小的路徑，而胸部的血液主要集中在主動(dòng)脈處[2]，因此胸部阻抗
5、的變化主要來(lái)源于主動(dòng)脈血流的阻抗變化。對(duì)這種變化的阻抗信號(hào)進(jìn)行一定的分析處理就可以得到包括心排量在內(nèi)的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)，同時(shí)由于其具有簡(jiǎn)單、無(wú)創(chuàng)、安全、易操作、成本低等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于臨床，而且該方法便于和心電集成，因此決定采用心阻抗法來(lái)進(jìn)行血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)?！ ?心阻抗信號(hào)的檢測(cè)原理11 1.1激勵(lì)方式 生物阻抗測(cè)量的激勵(lì)方式分為采用幅值恒定的交流電流激勵(lì)來(lái)測(cè)量邊界點(diǎn)的電位差和采用幅值恒定的交流電壓激勵(lì)，測(cè)量流過(guò)被測(cè)對(duì)象的電流兩種?！ ∠鄬?duì)而言，在采用電壓激勵(lì)、電流檢測(cè)的方式時(shí)，由于無(wú)法預(yù)測(cè)被測(cè)對(duì)象的阻抗可能出
6、現(xiàn)的情況，流入被測(cè)對(duì)象中的電流大小不容易控制，當(dāng)生物體的阻抗較小時(shí)，通過(guò)生物體的激勵(lì)電流就有可能超出生物體所能承受的安全電流范圍，影響生物組織的活性，從而危及人身安全，因此需要對(duì)注入人體的電流大小加以控制。而采用電流激勵(lì)、電壓檢測(cè)的方式時(shí)，電流源激勵(lì)模式受未知接觸阻抗的影響小，且加到各電極的電流幅值恒定、可控，從而可以保護(hù)被測(cè)對(duì)象的人身安全。而且從檢測(cè)技術(shù)角度看，電壓檢測(cè)比電流檢測(cè)對(duì)檢測(cè)模塊的要求低，更容易實(shí)現(xiàn)，因此本文采用電流激勵(lì)、電壓檢測(cè)的方式來(lái)進(jìn)行心阻抗信號(hào)的采集?！ ?.2電極配置 常用的生物阻抗測(cè)量方法可以分為四電
7、極法和兩電極法，如圖1（a）和圖1（b）所示。四電極法需要4個(gè)電極，一對(duì)激勵(lì)電極用于引入恒定的激勵(lì)電流，一對(duì)檢測(cè)電極用于測(cè)量被測(cè)對(duì)象感應(yīng)出的電壓；而兩電極法需要2個(gè)電極，這兩個(gè)電極同時(shí)作為激勵(lì)電極和檢測(cè)電極使用。11 在進(jìn)行生物阻抗測(cè)量時(shí)，電極和皮膚之間存在接觸阻抗，若使用兩電極法測(cè)量生物阻抗，由于激勵(lì)和檢測(cè)電極為同一對(duì)電極，激勵(lì)電流同時(shí)流過(guò)接觸阻抗和被測(cè)對(duì)象，接觸阻抗將疊加在被測(cè)對(duì)象的生物阻抗上。由于電極和皮膚的接觸阻抗不是一個(gè)固定值，會(huì)隨接觸面積而改變，從而使測(cè)量結(jié)果受到較大的影響。 采用四電極法測(cè)量生物阻抗時(shí)，因檢測(cè)
8、電極和激勵(lì)電極分離，且檢測(cè)電極位于激勵(lì)電極之間，激勵(lì)電流不流經(jīng)檢測(cè)電極與皮膚間的接觸阻抗，激勵(lì)電流使被測(cè)對(duì)象感應(yīng)的電壓信號(hào)無(wú)衰減的通過(guò)檢測(cè)電極與皮膚之間的接觸阻抗[3]。故使用四電極法測(cè)量生物阻抗時(shí)，電極和皮膚的接觸阻抗對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響很小，因此本文采用四電極法進(jìn)行心阻抗信號(hào)
