עיבוד אותות א.ק.ג

אלקטרוקרדיוגרמה (ECG) משמשת לתפוס את השתקפות מצבו של הלב לאורך תקופה. הוא מחובר לעור דרך אלקטרודות חיצוניות ומומר לאותות חשמליים לאיסוף. לכל קרום תא הנוצרת מחוץ ללב יש מטען קשור, המפליל במהלך כל פעימות לב. הוא מופיע על העור בצורה של אותות חשמליים זעירים, אותם ניתן לאתר ולהרחיב על ידי אלקטרוקרדיוגרמה.

כבר בשנת 1900 המציא וילם איינתובן את האלקטרוקרדיוגרמה המעשית הראשונה. המערכת מגושמת ומחייבת אנשים רבים לתפעל אותה. המטופל צריך להניח את זרועותיו ורגליו באלקטרודה גדולה המכילה אלקטרוליט. ציוד הניטור של א.ק.ג ניתן לשאת א.ק.ג.

יסודות ECG:

המונח "עופרת" על האלקטרוקרדיוגרמה במאמר זה מתייחס להבדל המתח בין שתי האלקטרודות, וזה ההבדל שנרשם על ידי המכשיר. לדוגמה, "read_i" הוא המתח בין אלקטרודות הזרוע השמאלית והימנית. גם Lead_i ו- Lead_ii מתייחסים לידי גפיים. V1-V6 מתייחס ליולי החזה. מעקב אחר א.ק.ג. מערכת א.ק.ג סטנדרטית עם 12 עופרת כוללת שמונה ערכים אמיתיים וארבעה ערכים נגזרים. טבלה 1 מציגה תיאור קצר של מתחי העופרת השונים (אמיתיים ונגזרים).

הערות חישוב שם עופרת

זהו מוביל אמיתי, המוצג ב- ECG Trace.

טבלה 1: שמות עופרת ומיקומי הקלטת א.ק.ג.

צורת גל ECG טיפוסית מוצגת באיור 1. ציר ה- X מייצג את סולם הזמן. כאן, כל רשת (5 מ"מ) תואמת 20 ms. ציר ה- Y מראה את המשרעת של האות שנלכד. כל חלוקה (5 מ"מ) על ציר Y תואמת 0.5 mV. (10 מ"מ / mV ו- 25 מ"מ / שניות)

איור 1: צורת גל טיפוסית של א.ק.ג.

תכונות א.ק.ג:

השלב הראשון בתכנון מערכת ECG כולל הבנת סוגי האותות שצריך לרכוש. האות האלקטרוקרדיוגרמה כולל מתח בעל משרעת נמוכה הקיים בהטיה גבוהה ורעש. איור 2 מציג את המאפיינים של אות ECG. קיימת קיזוז גבוה במערכת בגלל מתח חצי תאים המיוצר על ידי האלקטרודות. AG / AGCL (סילבר-סילבר כלוריד) הוא האלקטרודה הנפוצה ביותר במערכת אלקטרוקרדיוגרמה, ומתח הקיזוז המרבי שלה הוא +/- 300mV. האות הצפוי בפועל הוא +/- 0.5mV המונח על ידי הקיזוז האלקטרודה. בנוסף, המערכת תסגור גם את הרעש של 50 /60 הרץ מקו החשמל ליצירת אות מצב נפוץ. משרעת הרעש של קו החשמל עשויה להיות גדולה מאוד והיא צריכה להיות מסוננת.

איור 2: המאפיינים של אות ECG שיש לקבל.

רכישת א.ק.ג.

עיבוד אנלוגי קדמי הוא חלק חשוב ממערכת ECG מכיוון שהוא צריך להבחין בין רעש לאות הרצוי (המשרעת קטנה). מעגל העיבוד הקדמי האנלוגי כולל מגבר מדידה להפחתת האות במצב רגיל. מגבר המדידה פועל ב- +/- 5V ומשמש בדרך כלל להגברת טווח מתח הקלט. מגבר מדידה זה צריך להיות בעל עכבת קלט גבוהה מכיוון שהעכבה של העור יכולה להיות גדולה מאוד. נדרש מגבר OP לעיבוד אותות של מכשיר האלקטרוקרדיוגרמה. שרשרת האותות של מערכת רכישת ECG כוללת מגברי מדידה, פילטרים (שניתן ליישם על ידי מגברי OP) ו- ADCs.