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心电检测系统的开发研制

摘要：

现代医学认为，心血管疾病已经成为危害人类健康的第一杀手。因此寻找更加安全、有

效和无创伤的心血管诊疗方法是当前医学界人士迫切的需求。脉搏血流动力-心电检测系统

正是适合这种潮流而研制出的医用电子仪器。

脉搏血流动力-心电检测系统是通过病人的脉搏和心电信号进行无创伤性的心血管血流

动力学诊断和床旁监护用的医疗仪器。它是计算机应用技术、数理医学理论与大量临床实践

经验相结合的产物。脉搏血流动力-心电检测系统是一个智能化的信号采集处理系统，在其

结构上主要分为系统软件部分和前端硬件部分，由这两部分配合工作完成系统功能，本文主

要说明前端硬件部分。它实现了心电图和脉图同时配合检查，系统同时采集病人的十二导联

心电图和脉搏图，实时在屏幕上进行显示，可随时能够对脉图和心电图波形进行分析处理，

来获得病人的血流动力学参数和心电图参数，为医生提供诊断与抢救的依据，并且能够根据

检查结果自动为医生提供诊断建议或进行诊断咨询，并打印结果报告。本文从计算机软、硬

件技术领域论述了脉搏血流动力-心电检测系统开发研制的整个过程以及相关的技术问题和

技术创新，并指出了系统目前存在的不足和今后发展的方向。

关键词：医疗器械脉搏心电图信号采集实时监控

第一章绪论

1．课题背景

现代社会随着人们生活水平的提高，生活方式、膳食结构的改变，高血压、冠心病等心

血管疾病已逐步成为医院临床上的常见病与多发病。要避免和减少高血压、冠心病这类心血

管疾病给人类健康带来的严重危害，有效的早期诊断治疗方法和设备，快速的发病后的救治

手段都是非常重要的，这些也正是当前广大医学界专家正在共同努力研究的重点。

虽然目前已有的心血管诊疗仪器设备多种多样，例如:比较成熟的技术有心电图检测、X

光透视、CT扫描检查、核磁共振、静脉数字减影造影等，还有目前临床应用较多的:超声心

动图、放射性核素心血管造影(核素显象)、心电机械图、阻抗心动图和阻抗微分波图等，但

这些手段要么操作复杂、费用昂贵，不容易反复进行检查，要么获得的诊断指标过少，对确

诊疾病作用有限，特别是当要全面了解对病人诊断治疗非常重要的心脏血流动力学情况时，

大部分体外检测仪器都无能为力了，目前临床只能采取体内插入式导管的检测方法，但这种

方法对病人是有着非常大的创伤和风险的，而且要求实施的医院有相当高的技术与设备条

件。所有这些现状都要求必须找到一种快速、有效、无创伤、安全可靠的检查手段，简单方

便的取得病人的心血管血流动力学指标，来对病人进行诊断治疗和临床监护。

2．课题理论基础

脉搏是人体活动最重要、最灵敏和最可靠的信息源。动脉搏动现象是人体循环系统动态

过程中一个可检测的生物信号，将该信号按时序记录下来的图形，就称为动脉搏动图，简称

脉图。脉搏搏动直接来自于心脏，不经过胸壁及其它软组织，也不受胸壁血流的影响，只要

用一个脉搏传感器安放在手腕挠动脉部位便可直接拾取脉搏波曲线。脉搏血流动力学是一种

无创伤的心血管血流动力学研究，吸引着许多医生学者在向这方面努力探索。在二十世纪七

十年代末期，国内从事脉图研究比较早的一位医学专家张大祥教授，运用生物电子技术，获

取动态的脉搏图形曲线，然后结合医学生理学经典的Frank·Starhng心脏定律中的两条心脏

活动的生理曲线，运用生物力学、高等数学为工具构建数学模型，并使用系统分析的方法，

建立起了心室收缩压力及心室舒张末期容积二条曲线的数学方程组。用该曲线方程组与

Frank-Starling曲线方程组进行曲线拟合，推导出了心脏力学参数计算方程，并结合血管力

推导出了血管力学及血流动力学参数计算方程，根据这套方程组，利用从

脉图中获得的数据信息便可方便地推算出大部分的人体心血管血流动力学参数。由此奠定了

脉博血流动力学的理论基础，并开创了使用脉搏血流动力学检测患者心血管疾病的先河。此

后又经过很多医学专家多年的艰苦探索，包括动物实验，心脏造影及心导管的有创对照，以

及在医院临床的无数病例的实验和验证，最终在实践中总结出了一系列的利用脉搏血流动力

学参数进行临床诊断和床前监护的标准、方法和经验。这一系列的标准、方法与经验在实际

的医疗应用中已经取得了非常好的效果，在快速、无创的对心血管疾病的诊断中准确率达到

以上，受到了使用过的患者的普遍好评。

计算机是现代先进的高速运算和控制工具，因此计算机技术和脉搏血流