一种自动化及标准化心电图采集系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种自动化及标准化心电图采集系统和方法。所述系统包括电极、机械臂、检查床、人体轮廓识别子系统、压力分布测试子系统、皮肤处理测试子系统、电子语音子系统和主控计算机。所述人体轮廓识别子系统用于获取被检者人体轮廓信息，计算四肢及胸壁位置信息；所述压力分布测试子系统用于采集被检者体重的压力分布信息，并在胸壁上加压测定以计算胸壁解剖部位位置信息；所述皮肤处理测试子系统用于执行皮肤处理，并在压力恒定条件下测定电阻值衡量是否达标；所述电子语音子系统用于播报说明或操作指令。本发明专利技术使心电图采集更加客观科学，可提高心电图记录质量，也避免了心电图检查中医患直接接触，实现了心电图采集的自动化及标准化。

【技术实现步骤摘要】
一种自动化及标准化心电图采集系统和方法
本专利技术涉及医疗健康和人工智能领域，具体地说，涉及一种自动化及标准化心电图采集系统和方法。
技术介绍
心电图(ECG或者EKG)是利用心电图机从体表记录心脏每一心动周期所产生的电活动变化图形的技术。心电图是临床最常用的检查之一，应用广泛，应用范围包括但不限于：1.记录人体正常心脏的电活动；2.帮助诊断心律失常；3.帮助诊断心肌缺血、心肌梗死、判断心肌梗死的部位；4.诊断心脏扩大、肥厚；5.判断药物或电解质情况对心脏的影响；6.判断人工心脏起搏状况。在常规心电检查，都要用到心电导联线组件，将心电导联线组件的电极放置在人体不同部位，以记录和反应心脏的电活动。通常安放4个肢体导联电极和V1～V66个胸部导联电极，记录12导联心电图，即常规的心电导联线组件共有10个电极(图1)，其中4个电极为肢体电极(常采用夹子夹持在皮肤上)，导联线为黑色，标识颜色分别为红，黄，绿，黑；另外6个是胸部电极(常采用吸球吸附在皮肤上)，导联线为白色，标识颜色分别为红，黄，绿，褐，黑，紫，编号为V1，V2，V3，V4，V5，V6。无论是肢体电极还是胸部电极，都要求颜色和位置一一对应。图2是肢体电极安放部位示意图，右上肢是红色导联线，左上肢是黄色导联线，左下肢是绿色导联线，右下肢是黑色导联线。图3是胸部电极安放部位示意图，V1导联：胸骨右缘第4肋间，V2导联：胸骨左缘第4肋间，V3导联：V2与V4连线的中点，V4导联：左锁骨中线与第5肋间处，V5导联：左腋前线与V4同一水平处，V6导联：在腋中线与V4同一水平处。由于电极的位置是依据颜色标识区分的，在实际使用中往往会出现电极位置错误的情况。如胸部导联的V1，V2，V3，V4，V5，V6位置错误(可能有6的阶乘即720种组合)，或肢体导联位置错误(可能有4的阶乘即24种组合，最常见的是左右手接反)。此外，人工放置电极位置依据视觉或触觉主观判断，会导致电极位置偏离标准位置或位置偏差，而电极位置错误或位置偏差往往会造成心电图形态变化，使医生对心电图诊断出现偏差，导致错误的诊断结论。除此之外，专利技术人在长期的临床实践工作中注意发现和总结问题，意识到目前的心电图采集方法还存在以下缺陷：心电图采集过程中被检者肌肉未放松会导致记录的心电图波形质量下降，严重者导致错误的诊断结论；心电图采集过程中皮肤处理不良可导致电极与皮肤之间电阻增大，记录的心电图波形质量下降，严重者导致错误的诊断结论；胸部导联的固定目前多为橡胶吸球，吸球老化会发生漏气，内部压力降低，导致记录的心电图波形质量下降，严重者导致错误的诊断结论；心电图采集过程需要医务人员参与，容易造成医患矛盾，泄露被检者隐私。专利文献CN106889985A，公开日2017.06.27，公开了一种心电图肢体导联模块与十二导联心电采集与传输系统。所述肢体导联模块包括记录与传输模块和电极导联部分，所述记录与传输模块集成于盒体内，用于记录所述电极导联部分采集到的心电信号并将所述心电信号传输出去；所述电极导联部分包括四根肢体导联线和与所述导联线分别对应连接的四个电极；所述四根肢体导联线与所述记录与传输模块相连，分别从所述盒体的边缘引出。所述十二导联心电采集与传输系统包括所述的肢体导联模块和胸部心电图导联定位带，所述胸部心电图导联定位带包括柔性穿戴部分和心电导联装置，所述心电导联装置设置于所述柔性穿戴部分上，其中，所述心电导联装置包括六个心前导联对应的六个电极(V1-V6)、六条心电导联线和导联接口，所述六个电极(V1-V6)分别与所述六条心电导联线相连，所述六条心电导联线与所述导联接口的六个连接端子相连；所述肢体导联模块的所述导联连接口与所述胸部心电图导联定位带上的所述导联接口可拆卸地连接。所述胸部心电图导联定位带上设有定位基准标志，所述定位基准标志包括定位基准线和定位点，所述定位基准线为一条直线，通过所述电极(V1)和电极(V2)的中心，所述定位点为所述电极(V1)和电极(V2)的中心连线的中点。该专利技术优点在于可以准确确定心电图电极位置，可同时检测心前和肢体的心电信号，可方便地把检测到的信号传输给终端，能够实时快捷地对人体心电进行诊断，适于普通大众在非就医时间穿戴。然而，该专利文献公开的十二导联心电采集与传输系统仅适用于人们在医院外的自行心电检测，通过在胸部配备心电图导联定位带，在定位带上标注定位基准线和定位点的方式防止电极位置错误，该系统并不适用于院内专业的心电图检查，也并不能较好地防止位置偏差。专利文献CN104013399A，公开日2014.09.03，公开了一种心电图专用恒温器，其外壳体一侧上部设置有导温杆，与外壳体固定连接，外壳体一侧中上部设置有水位传感器和水温设置键，通过丝扣固定，外壳体底部设置有电热管和漏电保护插头，电热管通过丝扣与外壳体固定，在外壳盖上设置有注水口、圆柱形凹槽与椭圆形凹槽，外壳体与外壳盖固定连接；在使用时，把胸导联球状电极与消毒棉球缸分别放到椭圆形凹槽和圆柱形凹槽内，肢体导联夹夹在导温杆上面。该专利技术优点在于给患者做心电图时，上述医疗器具与被检查者的体温比较接近，使其感觉舒适思想放松，肌肉不紧张减少了肌电干扰，提高了心电图质量。然而，该专利文献只能在一定程度上令被检查者肌肉放松，但并不能检测被检查者是否达到真正的放松状态。综上，亟需一种能够避免电极位置放置错误或位置出现偏差，保证检查过程中被检者肌肉处于放松状态，确保皮肤处理良好，以提高记录质量，并且可以避免医务人员直接参与的自动化和标准化的心电图采集系统和方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种自动化及标准化心电图采集系统。本专利技术的再一的目的是，提供一种自动化及标准化心电图采集方法。本专利技术的另一的目的是，提供一种提高心电图记录质量的方法。为实现上述第一个目的，本专利技术采取的技术方案是：一种自动化及标准化心电图采集系统，包括：电极、机械臂、检查床、人体轮廓识别子系统、压力分布测试子系统和主控计算机；所述的人体轮廓识别子系统包括红外摄像头、参照红外光源、位置信息计算模块和位置信息结果输出模块；所述的红外摄像头用于拍摄获取包含被检者和参照红外光源的图像；所述的位置信息计算模块接收图像进行分析计算以确定四肢位置信息和胸壁位置信息；所述的位置信息结果输出模块用于输出四肢位置信息和胸壁位置信息；所述的压力分布测试子系统包含第一压力感受器探头矩阵、第二压力感受器探头矩阵、压力分布计算模块、位移计算模块、压力分布比对模块、压力分布结果输出模块；所述的第一压力感受器探头矩阵位于检查床的下方，用于检测被检者整个身体背侧的压力；所述的第二压力感受器探头矩阵位于检查床的上方，用于检测被检者胸壁的压力；所述的压力分布计算模块用于对第一压力感受器探头矩阵或第二压力感受器探头矩阵的压力进行转换，获得压力分布数据；所述的位移计算模块用于采集第二压力感受器探头矩阵的压力感受器的位移获得位移分布数据；所述的压力分布比对模块用于接收被检者整个身体背侧的压力分布数据，并与标准人体背侧压力分布数据进行比较，计算压力分布误差，与最小容许误差进行大小比较，得出被检者身体放松是否达标的结果，压力分布比对模块还用于接收被检者胸壁的压力分布数据和位移分布数据，根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动化及标准化心电图采集系统，其特征在于，包括：电极、机械臂、检查床、人体轮廓识别子系统、压力分布测试子系统和主控计算机；所述的人体轮廓识别子系统包括红外摄像头、参照红外光源、位置信息计算模块和位置信息结果输出模块；所述的红外摄像头用于拍摄获取包含被检者和参照红外光源的图像；所述的位置信息计算模块接收图像进行分析计算以确定四肢位置信息和胸壁位置信息；所述的位置信息结果输出模块用于输出四肢位置信息和胸壁位置信息；所述的压力分布测试子系统包含第一压力感受器探头矩阵、第二压力感受器探头矩阵、压力分布计算模块、位移计算模块、压力分布比对模块、压力分布结果输出模块；所述的第一压力感受器探头矩阵位于检查床的下方，用于检测被检者整个身体背侧的压力；所述的第二压力感受器探头矩阵位于检查床的上方，用于检测被检者胸壁的压力；所述的压力分布计算模块用于对第一压力感受器探头矩阵或第二压力感受器探头矩阵的压力进行转换，获得压力分布数据；所述的位移计算模块用于采集第二压力感受器探头矩阵的压力感受器的位移获得位移分布数据；所述的压力分布比对模块用于接收被检者整个身体背侧的压力分布数据，并与标准人体背侧压力分布数据进行比较，计算压力分布误差，与最小容许误差进行大小比较，得出被检者身体放松是否达标的结果，压力分布比对模块还用于接收被检者胸壁的压力分布数据和位移分布数据，根据位移‑压力反应曲线并与标准胸壁位移‑压力数据进行比较，得出胸壁各解剖部位位置信息；所述的压力分布结果输出模块用于输出压力分布比对模块得到的结果；所述的机械臂用于根据位置信息结果输出模块和压力分布结果输出模块的结果，执行电极放置和取下的操作。...

【技术特征摘要】
1.一种自动化及标准化心电图采集系统，其特征在于，包括：电极、机械臂、检查床、人体轮廓识别子系统、压力分布测试子系统和主控计算机；所述的人体轮廓识别子系统包括红外摄像头、参照红外光源、位置信息计算模块和位置信息结果输出模块；所述的红外摄像头用于拍摄获取包含被检者和参照红外光源的图像；所述的位置信息计算模块接收图像进行分析计算以确定四肢位置信息和胸壁位置信息；所述的位置信息结果输出模块用于输出四肢位置信息和胸壁位置信息；所述的压力分布测试子系统包含第一压力感受器探头矩阵、第二压力感受器探头矩阵、压力分布计算模块、位移计算模块、压力分布比对模块、压力分布结果输出模块；所述的第一压力感受器探头矩阵位于检查床的下方，用于检测被检者整个身体背侧的压力；所述的第二压力感受器探头矩阵位于检查床的上方，用于检测被检者胸壁的压力；所述的压力分布计算模块用于对第一压力感受器探头矩阵或第二压力感受器探头矩阵的压力进行转换，获得压力分布数据；所述的位移计算模块用于采集第二压力感受器探头矩阵的压力感受器的位移获得位移分布数据；所述的压力分布比对模块用于接收被检者整个身体背侧的压力分布数据，并与标准人体背侧压力分布数据进行比较，计算压力分布误差，与最小容许误差进行大小比较，得出被检者身体放松是否达标的结果，压力分布比对模块还用于接收被检者胸壁的压力分布数据和位移分布数据，根据位移-压力反应曲线并与标准胸壁位移-压力数据进行比较，得出胸壁各解剖部位位置信息；所述的压力分布结果输出模块用于输出压力分布比对模块得到的结果；所述的机械臂用于根据位置信息结果输出模块和压力分布结果输出模块的结果，执行电极放置和取下的操作。2.根据权利要求1所述的自动化及标准化心电图采集系统，其特征在于，所述的自动化及标准化心电图采集系统还包括皮肤处理测试子系统；所述的皮肤处理测试子系统包括试剂、器材、电极皮肤间压力传感器、局部皮肤电阻测定模块、局部皮肤电阻比对模块和局部皮肤电阻结果输出模块；所述的电极皮肤间压力传感器用于感受电极和皮肤间的压力；所述的局部皮肤电阻测定模块用于测定局部皮肤的电阻；所述的局部皮肤电阻比对模块用于将测得的局部皮肤的电阻数据和最大容许电阻数值进行比较；所述的局部皮肤电阻结果输出模块用于输出局部皮肤电阻比对模块的结果；所述的机械臂还用于根据局部皮肤电阻结果输出模块的结果执行皮肤处理的操作。3.根据权利要求2所述的自动化及标准化心电图采集系统，其特征在于，所述的自动化及标准化心电图采集系统还包括电子语音子系统，所述的电子语音子系统用于针对被检者播报说明或操作指令。4.根据权利要求3所述的自动化及标准化心电图采集系统，其特征在于，所述的电子语音子系统用于播报令被检者放松身体或机械臂执行皮肤处理的指令。5.根据权利要求1所述的自动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新刚，
申请(专利权)人：复旦大学附属中山医院，
类型：发明
国别省市：上海,31