ADIForum

心电图(ECG)设计的六大挑战及应对策略(五)——如何保持电噪声的总和尽可能小,不致影响ECG诊断

ADIForum 員工 在 2014-8-11 建立的討論區
最後回覆由ADIForum於2014-8-25提供

心电图(ECG)是一种常见的医疗记录,在许多恶劣的环境中,它也必须清晰可读并保持精确。随着ECG子系统越来越多地投入医院外应用,制造商面临着持续的降低系统成本并缩短开发时间,同时保持或提高性能水平的压力,这就给ECG设计工程师提出了相当严苛的要求:实现一种安全有效、 能够应对目标使用环境挑战的ECG子系统。

 

我们将分六个部分来谈将遇到的设计挑战,以及应对之道。上周我们谈到的主题是“如何才能达到ESD、环境和除颤器保护的要求”(http://ezchina.analog.com/thread/8683),本周主题——如何保持电噪声的总和尽可能小,不致影响ECG诊断

 

ECG信号可能会遭到多种干扰源破坏,包括电力线干扰、  电极与皮肤之间的接触噪声、运动伪像、肌肉收缩、来自  其他电子设备的电磁干扰等。任何数量的干扰源都可能引  起ECG基线偏移,或者显示出电噪声。对于临床医生,最  重要的是ECG信号清晰可读,所有电噪声的总和尽可能  小,不致影响ECG诊断。对于诊断性ECG应用,噪底应满  足10 µV峰峰值要求。

 

ECG设计师必须采取措施滤除或消除所有这些噪声源。对  等效输入噪底的要求随应用而异。对于监视级系统,如心  率监护仪(HRM)等,规定0.5 Hz至40 Hz带宽内大约25 µV峰  峰值的等效噪声值一般就足够了。在某些情况下,为了极  大地降低系统功耗,可以允许较高的噪底。即便在监视级  应用中,噪底也要求低于25 µV峰峰值,因此必须全面了解  临床环境和算法要求。 

 

设计一个完全诊断性12引脚ECG系统(10个电极)时,带宽  可能低至0.05 Hz到150 Hz,或者宽至0.05 Hz到2000 Hz。起  搏信号检测要求将带宽进一步提高到至少100 kHz。 

 

例如,在动态监护仪中,对ECG波形ST段的评估用于确定  STEMI(ST段抬高心肌梗死);可以选择0.05 Hz至40 Hz的带  宽来帮助降低整体噪底,即使要付出评估40 Hz以外较高频  成分的代价。在其他监护仪中,带宽可以是0.05 Hz至150 Hz,  甚至250 Hz,具体取决于病人和评估意图。 

 

其他噪声考虑包括电缆移动,它可能产生低频噪声(除非构建得当),以及突发噪声,也称为散粒噪声或电报噪声。此  类噪声会妨碍医生看到心脏周期不同部分的重要信息,包括ST段。 

 

为了处理噪声问题,ADI公司使用多种电路技术来消除典  型输入放大器的1/f噪声,同时仍然保持较低的高斯噪声和  出色的线性度。ADI公司CMOS工艺将电报噪声降低到非  常低的水平。

結果