动态心电标测方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种动态心电标测方法及其装置。采用柔性印刷电路片制作的电极阵列作为标测电极，获取心电单极信号，经电极复用，得到双极信号。对上述信号进行分析处理，检测出特征点，生成动态等时标测图、波动图和矢场图等。本发明专利技术不仅可用于常规的异位兴奋、异位传导的心电标测，而且适用于房颤等心脏多兴奋源、多径传导的变异无序情况下的心电标测，在临床上具有重要意义。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种心电位标测的方法及其装置。常规的心电标测是用来揭示心脏各部位激动的先后顺序以及兴奋的传导过程，以便寻找出心律失常时的异常传导途径和异位兴奋的源点。它是心脏电生理研究的重要工具。就临床而言，心电标测可分为心内膜标测和心外膜标测。前者利用心导管电极在心内某处固定一支导管电极作为参考点，而利用另一支或几支导管在不同的位置探查除极波(即兴奋传递波)到达的时刻，然后比较各点的先后次序，在平面上将代表除极波同时到达的各点连线而成一幅等时标测图。由于导管能达到的位置受到客观条件的制约，心脏的某些部位(例如左房、左室)往往不易标测到。另外，由于导管是通过浅表血管插入的，其数量受到限制。因此，多部位的探查往往要分时分批进行。这就要求心跳必须是规则的、可同步的。在心律失常时往往不能办到，尤其是在房颤(AF)时对心房的活动更是无序的、非重复的。后者是在开胸手术时，在心脏外表(外膜)贴靠多点电极，通过电极阵元对心脏的除极波进行同时探查，可作出等时标测图。其优点是免除了利用一个参考点的逐次比对，可对单次心搏(心跳)——无论是正常的(窦性的)或异常的(异位早搏)都可标测到除极波的传递过程。但是，对房颤情形，其异位兴奋源点在空间分布上是多源性的，且在时间上是非重复性的。因此，上述通常用来表征单次心搏的除极途径的等时标测图已不能表达房颤的异位兴奋和异常传播规律，必须要有新的标测方法和系统。此外，常规的心电标测系统采用双极探查的方式，即对心表某一位点的标测采用一对电极(双极)测量其电位差。这种方式能精确探查电极对之间的电活动，而忽视了电极对之间的空间的探测，若在两电极对之间的小区域发生除极或传导，则可能相邻两对电极都探测不到，即影响探测的全面性和精确度。而且，这种标测电极，其电极点数量必须足够多(是探查道数的一倍)，其电极引出线就是一大把，体积较大，容易造成混乱和折断，给使用带来麻烦。此外，这种电极造价也比较昂贵。本专利技术的目的在于提出一种能够表征心脏异位兴奋、异位传导的分布及变异的动态心电标测方法及其装置，而且，这种方法和装置使用方便，价格便宜。本专利技术提出的心电标测方法，采用均匀排布于柔性绝缘基片上的m×n电极阵列作为标测电极，贴靠于心外膜，以获取心电信号，经放大器将各路电极信号放大同样倍数，再采用多路同步采样及高速A/D转换方式，将电极信号转换成数字信号送入计算机，然后进行有关分析处理。本专利技术所采用的标测电极模片，是一种电极点以m×n阵列形式排列的柔性印刷电路片，电极间距离保持衡定而又不失柔软性。一般地，4≤m，n≤20。m为电极阵列的行数，n为每行电极点的个数。电极阵列和电极导线通过柔性电路片形成一体化结构，如图1所示。电极引出线可与相应的接插件连接。上述电极阵列可采用下述两种比较好的排布方式一种是正方阵列形式，即电极阵列相邻两行的电极点上下垂直对准，成为行列形式，行距与列距均相同，如图2所示。另一种是蜂窝阵列形式，即相邻两行的电极点上下成60度角度错开，上一行相邻两电极点与下一行对应的电极点构成一个正三角形。这种电极阵列其中任一电极点的上下左右(边缘部分除外)有6个等距相邻的电极点，构成一个正六边形，形似蜂窝状，如图3所示。上述电极阵列可获得m×n个单极电信号，即可获得各电极点处的单极标测信号。此外，还可取阵列中相邻两电极点形成双极导联，获得双极信号。对于正方阵列形式，其双极信号数量为k＝m(n-1)+(m-1)n＝2mn-m-n。对于蜂窝阵列形式，其双极信号数量为k＝m(n-1)+(m-1)(2n-1)＝3mn-2(m+n)+1。这样，通过电极信号的复用，大大提高了对电极的利用率，减少电极引出线数目，从而可使用较少量的电极获得足够多的检测信号。例如，当m＝n＝8时，按正方阵列形式，单极信号有8×8＝64个，双极信号有2×8×8-8-8＝112个，总共有176个信号。按蜂窝阵列形式，其单极信号为64个，双极信号为3×8×8-2×(8+8)+1＝161个，总共有225个信号。而若采用常规双极标测，仅可获得32个双极信号。为了进一步减少通道放大器的数量，我们还采取用两相邻电极点的单极信号差分的方法来替代双极测量。对于正方阵列电极，设{USij(t)}为第i行、第j列的电极点在t时刻的单极信号(简记为{Uij})，用BxSij(t)和BySij(t)表示i，j处电极点在水平和垂直方向两相邻电极间的双极信号(简记为{Bij})，则有 利用上述获得的心电的单极信号和双极信号，本专利技术可分析标测特征点。从心脏电生理原理获知，当心电除极波(DW)传播时，其波前达到某个电极时，该电极的电位即升高，而通过后电位又恢复到基础值。一次DW通过就会在该电极上出现一次电位偏转，因此，对于单极检测信号，其峰点代表了DW到达时刻；而对双极检测信号而言，一次DW的通过则表现为一个“N”型的电位偏转，其双峰之间的过零点对应于DW的到达这对电极中点的时刻。依此原则，检测出各路代表DW到达时刻的特征点单极信号的峰点和双极信号双峰之间的过零点。以UTij(tk)、BxTij(te)、ByTij(tg)分别表示单极信号、双极信号x方向、双极信号y方向的特征点集合(简记为{Tij})，k、e、g＜N，其中N为数据长度。对于30秒时间长度的检测数据，若采样速率为2.5KS/S，其长度N约为30×2.5k＝75k。根据上述预处理结果，本专利技术可进一步采用下述三种方式表达动态心电标测。1.动态等时标测图。在某一采样时间段内(如30秒)，将已经检测到的特征点数据(包括单极信号UTij(tk)，双极信号x方向数据BxTij(t1)，双极信号y方向数据ByTij(tg)进行插值运算，以获得在初始时刻及其后某些时刻如2ms、4ms、6ms……时DW到达的空间位置的值，并标记在m×n电极列阵的空间分布图中，再将代表相同时刻的(如2ms、4ms、6ms……等)的空间点进行连线(不同时刻的连线可以用不同的颜色，以示区分)，从而获得等时标测图。将特征点数据依时间次序输入并进行作图，便可获得逐幅变化的动态等时标测图。如图4～图5所示。2.波动图。在屏幕上展示电极列阵的平面位置。将同一时刻t采样获得的单极和双极信号{USij(t)}和{BSij(t)}数组分别以调辉或伪彩色(不同的幅度数值可用不同的颜色表示)方式对各对应电极点进行调辉或彩色调制，再对电极点之间的空间进行函数插值，即可连续地得到犹如波浪的反应心电电位激动分布和传播路径的波动图，如图6所示。这种波动图包含了幅度和相位的全部信息，动态反映了心电除极波的传播过程，使心表电活动直观(可视化且可用慢动作方式显示演变过程，可作为房颤电生理研究和临床治疗的分析依据。3.矢场图和矢场散点图。利用已经获得的双极信号数组BxSij(t)及BySij(t)，根据三角函数关系求得除极波进入该位置的角度和大小(即传播方向和传播速度)，并在电极阵列图上标出该时刻的矢场分布图。如图7、图8所示。在电极点i、j点处某时刻的矢量大小和角度可由下式求得|V→|=BxSij2(t)+BySij2(t)]]>α＝arctg-1(BySij(t)/BxSij(t))。矢场分布图不仅展示了同一时刻各位点的心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态心电标测方法，其特征在于采用ｍ×ｎ柔性电极阵列作为标测电极，以获取心电单极信号，经放大器将各路电极信号放大同样倍数，再利用多路同步采样及高速Ａ／Ｄ转换方式，将电极信号转换成数字信号，然后进行分析处理，这里４≤ｍ，ｎ≤２０，ｍ为电极阵列行数，ｎ为每行电极点个数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方祖祥，邹人强，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]