Elaborazione del segnale ECG

Un elettrocardiogramma (ECG) viene utilizzato per catturare il riflesso delle condizioni del cuore per un periodo di tempo. È collegato alla pelle attraverso elettrodi esterni e convertito in segnali elettrici per la raccolta. Ogni membrana cellulare formata al di fuori del cuore ha una carica associata, che si depolarizza durante ogni battito cardiaco. Appare sulla pelle sotto forma di piccoli segnali elettrici, che possono essere rilevati e ampliati dall'elettrocardiogramma.

Già nel 1900, Willem Einthoven inventò il primo elettrocardiogramma pratico. Il sistema è voluminoso e richiede a molte persone di manipolarlo. Il paziente deve posizionare le braccia e le gambe in un grande elettrodo contenente elettrolita. Le apparecchiature di monitoraggio ECG di oggi sono compatte e facili da trasportare, in modo che i pazienti possano anche trasportarle quando camminano. Un ECG a dodici piloti per uso domestico può essere trasportato in tasca.

Nozioni di base sull'ECG:

Il termine "piombo" sull'elettrocardiogramma in questo articolo si riferisce alla differenza di tensione tra i due elettrodi, che è la differenza registrata dal dispositivo. Ad esempio, "Lead_i" è la tensione tra gli elettrodi del braccio sinistro e destro. Sia Lead_i che Lead_ii si riferiscono ai lead degli arti. V1-V6 si riferisce ai cavi toracici. Il monitoraggio ECG V1 è la differenza tra la tensione VC1 (la tensione dell'elettrodo toracico) e la tensione media di Lead_i, Lead_II e Lead_III. Un sistema ECG a 12 lead standard include otto valori reali e quattro valori derivati. La tabella 1 fornisce una breve descrizione delle varie tensioni di piombo (reali e derivate).

Note di calcolo del nome lead

Questo è un vero vantaggio, mostrato nella traccia ECG.

Tabella 1: nomi di lead e posizioni di registrazione ECG.

Una forma d'onda ECG tipica è mostrata nella Figura 1. L'asse x rappresenta la scala temporale. Qui, ogni griglia (5 mm) corrisponde a 20 ms. L'asse Y mostra l'ampiezza del segnale catturato. Ogni divisione (5 mm) sull'asse Y corrisponde a 0,5 mV. (10 mm / mV e 25 mm / s)

Figura 1: forma d'onda ECG tipica.

Caratteristiche ECG:

Il primo passo nella progettazione di un sistema ECG include la comprensione dei tipi di segnali che devono essere acquisiti. Il segnale di elettrocardiogramma include una tensione a bassa ampiezza presente in bias e rumore elevati. La Figura 2 mostra le caratteristiche del segnale ECG. C'è un elevato offset nel sistema a causa della tensione a mezza cellula prodotta dagli elettrodi. Ag / AgCl (cloruro d'argento-silver) è l'elettrodo più comune in un sistema di elettrocardiogramma e la sua tensione di offset massima è +/- 300mV. Il segnale previsto effettivo è +/- 0,5 mV sovrapposto sull'offset dell'elettrodo. Inoltre, il sistema chiuderà anche il rumore di 50 / 60Hz dalla linea di alimentazione per formare un segnale di modalità comune. L'ampiezza del rumore della linea di alimentazione può essere molto grande e deve essere filtrata.

Figura 2: le caratteristiche del segnale ECG da ottenere.

Acquisizione ECG

L'elaborazione anteriore analogica è una parte importante del sistema ECG perché deve distinguere tra rumore e segnale desiderato (l'ampiezza è piccola). Il circuito di elaborazione anteriore analogico include un amplificatore di misurazione per ridurre il segnale in modalità normale. L'amplificatore di misurazione funziona a +/- 5 V e viene generalmente utilizzato per aumentare l'intervallo di tensione di ingresso. Questo amplificatore di misurazione dovrebbe avere un'impedenza di input elevata perché l'impedenza della pelle può essere molto grande. È necessario un amplificatore operazionale per l'elaborazione del segnale del dispositivo elettrocardiogramma. La catena di segnale del sistema di acquisizione ECG include amplificatori di misurazione, filtri (che possono essere implementati da AMP OP) e ADC.