一个实时四维心电图成像的装置。它是由威尔逊电极和佛兰克电极，电阻导联选择网络电路，放大隔离滤波电路，模数转换电路，计算机，显示器和打印机等组成。其特征为：Ａ．位于心脏周围三对电极互相垂直相交于一点，其中相交点做为三维空间结构的原点（或三维空间零电位点），左右位的一对电极为三维空间结构的Ｘ轴，以右向左为Ｘ轴的正方向；后前位的一对电极为三维空间结构的Ｚ轴，以后向前为Ｚ轴正方向；上下位的一对电极为三维空间结构的Ｙ轴，以上向下为Ｙ轴正方向。以时间为第四维。以Ｘ、Ｙ轴构成额面；以Ｙ、Ｚ轴构成侧面；以Ｘ、Ｚ轴构成横面。Ｂ．以ｔｉ时刻，三对电极上的电位差数值为依据，分别作图垂直于相应的Ｘ、Ｙ、Ｚ轴，并相交于一点，形成ｔｉ时刻空间心电向量的点。其表达式为ｆｉ（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ，ｔｉ）。在ｔｉ＋１时刻，用同样方法构成ｔｉ＋１时刻空间心电向量的另一点。其表达式为ｆｉ＋１（ｘｉ＋１，ｙｉ＋１，ｚｉ＋１，ｔｉ＋１）。用连线将两点ｆｉ，ｆｔ＋１连接，构成空间心电向量段Ｐ（ｆｉ，ｆｔ＋１），它具有三维空间的位置，方向和强度。Ｃ．将ｔ１，ｔ２，……，ｔｉ，ｔｉ＋１时刻的空间心电向量点用上述方法两两相连接，构成实时、连续、动态的，具有空间位置、方向和强度的四维心电图，并通过计算机实时动态显示。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种四维心电图的成像方法及装置。属于医疗电子器械。
技术介绍
目前已知人体心脏的电活动是建立在以下基础上的a.心肌细胞内外的离子浓度差形成细胞膜内外的电位差，细胞外为正电荷，细胞内为负电荷。此时细胞膜内外的电位差处于静息状态，不产生动作电位。称为复极化。b.当细胞内外的离子浓度变化时，引起细胞膜内外电位差的变化，细胞外为负电荷，细胞内为正电荷，称为除极化，除极化产生了动作电位，并引起心肌收缩。c.除极时除极化的细胞膜与邻近处于复极化的细胞膜形成一对电偶，电穴在后，电源在前，并逐步扩布至整个心脏。d.除极后的心肌细胞内外离子随即重新恢复到静息状态，引起心肌细胞膜内外电位复极。与除极相反，产生的电偶其电穴在前，电源在后，并逐步扩布至整个心肌，引起心肌舒张。e.这种除极与复极不断变化的电偶运动引起的具有方向和强度的电位变化称为心电向量。当瞬间所有心肌细胞上心电向量以矢量相加的原则合成在一起时，形成瞬间综合向量。6.这种瞬间综合向量包含了心脏电活动的主要信息，具有三维空间结构，并随着时间变化，它的方向和强度也不断变化。综上所述，我们可以得出这样的结论心肌细胞内外离子浓度变化引起心肌细胞膜内外电位的除极和复极，在复极和除极过程中，形成心电向量。所有心肌细胞的心电向量，组成瞬间综合心电向量。瞬间综合心电向量具有三维空间结构，并且它的方向和强度随时间变化而变化，这是常规心电图和心电向量图的基础。由于技术上的限制，人们只能从一维心电图(如12导心电图等)或二维心向量图(如常规心电向量图等)，从不同角度部分地反映三维心电活动。它是片面的，非直观的。几十年来，人们一直努力寻找显示三维心电活动的方法，其中最有代表性的是美国专利-5803084。它利用计算机成像技术，描绘了单一心电向量的三维空间结构，但由于它采用的三维空间描述方法是从原点为起点到三维心电向量值为终点的显示方法，要求心电向量的起点必须是在X、Y、Z轴上均为零电位的点，因此无法做到显示起始点不为三维空间零电位的各种心电向量(包括异常心电向量和大量正常心电向量)以及实时显示。
技术实现思路
本专利技术涉及新的四维空间成像方法和装置，做到实时动态显示心电向量任一时刻、任一时间段、任一形态的三维空间心电向量结构，还原心肌生物电活动的四维空间结构的真实原来面目，提供新的实际心电活动诊断工具。为了达到上述目的，本专利技术的四维心电图的显示是建立在这样的基础上将三对电极分别放在人体胸部的左右、上下和后前方向，并分别以左右电极对为X轴，从右向左为X轴正方向；以上下电极对为Y轴，从上向下为Y轴正方向；以前后电极对为Z轴，从后向前为Z轴正方向；并且X轴与Y轴形成额面，X轴与Z轴形成横面，Y轴与Z轴形成侧面。三对电极必须要求是相互垂直，并相交于一点，即四维空间的原点。以时间为第四维。同时记录心电向量在三对电极上任一时刻的电位值，并将这些电位值经放大，隔离，滤波，A/D转换后输到计算机中。以实时或经处理后的ti时三对电极上记录的数据分别垂直于相应X、Y、Z轴，交于空间一点，即fi(xi，yi，zi，ti)。将ti时的空间点与ti+1时的空间点用连线相联，形成空间向量段。时间间隔越短，越接近真实的三维心脏电活动。将t1，t2，……，ti，ti+1时的空间点，用上述方法以向量段的方式两两连接起来，形成即有空间位置又有方向和强度的心电向量三维结构。将此心电向量三维结构，通过计算机实时动态显示，形成实时四维心电图。以上所述是心电向量在三维空间的绝对位置，同时在此基础上还可以采用相对位置，进一步显示三维心电向量，用于各个心动周期或一个心动周期各向量段之间的比较，其表示方法是相对三维心电向量点Fi(xi-xc，yi-yc，zi-zc，ti)＝fi(xi，yi，zi，ti)-fc(xc，yc，zc)，其中fc(xc，yc，zc)为心向量变化过程中的相对参考点，它或是整个心电向量中的基点(一般是TP向量段中某一点，即复极化心电信号处于静息状态时的某一点，等于或接近于空间零电位)，或是QRS、P、T、ST向量段的起始点(等于或接近于空间零电位)。相对位置的显示方法与绝对位置的显示方法相同。用相对位置的显示方法可以计算或显示QRS、T、P、ST向量相对于同一个参考点的方向与强度变化。可以用于相互比较，判断它们前后或相互之间的变化。三维心电向量的空间位置和方向和强度的基本公式如下任一瞬间三维心电向量空间点的绝对位置fi(xi，yi，zi，ti)任一瞬间三维心电向量空间点的相对位置Fi(xi-xc，yi-yc，zi-zc，ti) 任一瞬间三维心电向量空间点的相对位置振幅r＝√((xi-xc)2+(yi-yc)2+(zi-zc)2)任一瞬间三维心电向量空间点的相对位置角度α＝(zi-zc)/rβ＝(xi-xc)/rγ＝(yi-yc)/r任一瞬间三维心电向量段位置Pi(xi-xi+1，yi-yi+1，zi-zi+1，ti)任一瞬间三维心电向量段振幅R＝√((xi-xi+1)2+(yi-yi+1)2+(zi-zi+1)2)任一瞬间三维心电向量段角度α1＝(zi-zi+1)/Rβ1＝(xi-xi+1)/Rγ1＝(yi-yi+1)/R在此基础上，本专利技术利用计算机技术和C语言编程可以；用不同颜色显示不同时间段的心电向量显示心电向量和心电向量段的角度变化和角度变化率显示心电向量和心电向量段振幅的变化和变化率显示两个向量段夹角的变化和夹角变化率显示ST-T向量的空间绝对位置变化和相对位置变化(参考点或是一个心动周期中心向量的基点或ST向量段起点)在单一四维心电图中同时显示一维、二维或三维心电向量变化。实时动态显示心电向量三维变化(即四维心电图)。它可以以一个或几个心动周期为周期连续显示，并且每个心动周期每个波时段以不同颜色显示；也可以以一个或几个向量段为周期连续显示。可以用鼠标或键盘等任意旋转和放大及缩小三维空间结构，从任一角度观察三维心电向量。除了三维直角坐标系外，还可以用三维极坐标系来显示心电向量。采用数据库结构，记录瞬间心电向量的数值和变化率以及病人的情况等，用图表方式进一步显示。可以通过计算机网络(有线和/或无线，局域和/或广域)远程同步传输，记录和显示。由于采用上述新的三维空间显示方法，可以不受限制，实时、动态地，真实地显示任意三维心向量的结构或经过处理后的任意三维心电向量相对的三维结构，还原心肌生物电活动的真实面目，为心脏生物电活动的诊断提供新的工具。附图说明图1.表示本专利技术实时四维心电图装置的主要结构方框。图2.表示以互相垂直的并交于一点的三对电极为基础，构成用于显示三维心电向量的三维空间结构。图3.表示一个心动周期的四维心电图(包括P、QRS、ST、T、TP向量)。图4.表示几个心动周期的四维心电图。图5.表示以QRS向量起点，同时又以此起点为相对参考点的QRS向量的四维心电图。图6.表示以一个心动周期为周期，实时连续显示一维、二维、三维心电向量的四维心电图。图7.表示以一定时间为间隔的相邻两个心电向量段为单位，实时动态连续显示一维、二维、三维心电向量的四维心电图。图8.显示异常心向量图(下壁心肌梗塞)一维、二维、三维心电向量的四维心电图。具体实施例方式下面结合附图加以说明图1电极1表示威本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴立群，张士东，
申请(专利权)人：张士东，
类型：发明
国别省市：
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