起搏伪像的检测及算法 - ADI公司：心脏起搏伪像的检测与识别

　　起搏伪像的检测

　　要高性价比地检测所有的起搏伪像，并抑制所有可能的噪声源，这种方法是不可能的。面临的挑战很多，如起搏检测必须监护的心室数量，遇到的干扰信号，以及所用起搏器的各类脉冲宽度。起搏伪像的检测可以有从硬件实现到数字算法的多种方案。

　　心脏再同步装置的起搏导联不会全是一个方向。右心房导联通常与II导联（lead II）对齐，但有时可能直接指向胸外，因此可能需要一个Vx（胸前导联）方向才能看到它。右心室导联通常置于右心室的顶端，因此一般与I I导联很好地对齐。左心室起搏导联穿过冠状窦，实际上位于左心室的外面。这根导联一般会与II导联对齐，但可能有一个V轴方向。

　　有时候，植入式除颤器与再同步装置的起搏导联会放在没有梗塞的心区。围绕梗塞区放置导联是系统采用三向量的主要原因，并需要一种高性能的起搏伪像检测功能。

　　大多数植入式心脏装置都采用H场遥测法， 这是一个重要的噪声来源。其它噪声源有：对胸廓呼吸阻抗的测量、电灼器，以及从病人身体所连接其它医疗设备传导过来的噪声。

　　由于各家起搏器制造商采用不同的遥测法， 从而使采集起搏伪像的问题更加复杂化。有些情况下，某家制造商还可能为不同型号的植入设备采用不同的遥测系统。很多植入设备可以同时使用H 场遥测，以及通过ISM 或医疗植入通信服务（ MICS ） 频段做通信。不同型号装置采用的不同H 场遥测， 使得滤波器设计更复杂化。ECG 设备必须是Class CF （ 最严格的类别） ，因为它与心脏有直接的导电接触，而其它医疗设备则可能只需满足较低的Class B或BF要求，但它们较高的漏电流却可能影响到ECG采集设备的性能。

　　检测起搏伪像的AFE

　　ADAS1000 （图4）是一台五通道模拟前端，设计目标是要满足低功耗、低噪声、高性能的固定式或便携式ECG系统的设计挑战。该AFE针对监护级与诊断级ECG测量而设计，包括五个电极输入端，以及一个专门的右腿驱动（RLD）输出基准电极。除了支持基本ECG信号监护单元以外，AFE还能够做呼吸测量（胸廓阻抗）、导联/电极连接状态、内部校准，以及起搏伪像的检测等。

　　

图4 ADAS1000模拟前端的框图

　　一台ADAS1000支持五个电极输入，采用传统的六导联ECG测量法。如级联一台ADAS1000-2设备，则可以放大成为一个真12导联测量系统；如果级联三台以上设备，则可以成为15导联甚至更多的测量系统。

　　检测算法

　　设备的前端包含了一个数字起搏伪像检测算法，它遵照AAMI和IEC标准，检测宽度从100μs~2ms，幅度从400μV~1000mV区间内的起搏伪像。图5是算法的流程图。

　　

　　图5： 流程图显示了数字起搏器对起搏伪像算法的决策过程，它能检测从100μs ~ 2 ms宽度，400μV~1000mV幅度的起搏伪像。

　　起搏检测算法会针对四个可能导联（I、II、III或aVF）中的三个，运行三个数字算法的实例。它运行在高频ECG数据上，同时做内部抽取与过滤，并返回一个标志，表示在一根或多根导联上检测到了起搏信号，提供所检测信号的高度与宽度。对于希望运行自有数字起搏算法的用户，ADAS1000还提供了一个高速起搏接口，能给出128kHz速率的ECG数据；在标准接口上，经过滤和抽取的ECG数据保持不变。

　　ADAS1000算法中建有一个每分钟换气量过滤器。从双极线环传导到起搏器外壳的MV脉冲通过检测呼吸速率来控制起搏速度。它们的宽度永远小于100μs，可在约15μs~100μs之间变化。

　　三向量同步起搏系统可以在噪声环境中检测到起搏伪像。三个起搏算法实例中，可以对每一个做编程设定，以检测不同导联（I、II、III或aVF）上的起搏信号。预编制的阈值水平可用于修改算法中给出的被检测脉冲的宽度与高度，内部数字滤波器用于抑制心跳、噪声与MV脉冲。当某次起搏在起搏信号实例中通过了验证时，设备会输出一个标志，这样用户就可以标记或识别ECG图上的起搏信号。

　　对起搏伪像算法的采样速率选择是关键， 因为它不能恰好等于三家起搏系统公司（ BostonScientific、Medtronic和St Jude）的H场遥测载波频率。这三家供应商使用了不同的频率，各家还有很多不同的遥测系统。Analog Devices公司相信，ADAS1000的采样频率不与任何主流的遥测系统相重合。