本發明涉及一種醫學生物電信號檢測設備,具體涉及一種高性能多維實時心電成像系統電路。
背景技術:
心臟生物電活動具有方向、途徑、次序及時間規律,其變化反映到身體表面形成心電位,通過電子儀器記錄下來的這種電位變化就是心電圖。很多心臟疾病可以引起心臟電活動的異常。心電圖的記錄已有100多年歷史。電極在體表放置部位的不同,形成不同的心電圖導聯體系,從而記錄下不同的心電圖。心臟是一個立體的三維結構,心臟的電活動也應該是三維形式。然而目前的臨床心電圖只反映了綜合心肌動作電位的一維線性變化,其提取的信息量可能還不到整個心電信息量的10%。二維心電圖又稱為心電向量圖,臨床應用不多。鑒于技術和設備的限制,三維空間心臟電活動基本上還處于實驗研究階段。
中國發明專利申請cn1206580a公開了一種“立體心電圖的成像方法及成像儀”,使用16通道記錄儀,記錄顯示了三維心電圖。然而由于其電極及導聯數較少,設備過于簡單,難以完成多維心電的實時采樣,達不到臨床應用要求。中國發明專利申請cn103829941a公開了一種“多維心電成像系統及方法”,整合體表電位標測技術和心電向量技術,描述了以解剖定位為基礎的心電功能成像方法,檢測跨壁心電活動信息,幫助心臟疾病的診斷。這種方法比較局限,還不能實現完整的三維心電向量的實時采樣及顯示。
技術實現要素:
本發明針對現有技術中存在的問題,旨在提供一種高性能多維實時心電成像系統電路,實現對多達數百個通道心電信號實時同步采樣,重建完整三維心電向量圖的多維成像。
為了解決上述技術問題,本發明是通過下列技術方案實現的,其包括:心電電極接口、報警單元、前置信號處理器、電源模塊、板載存儲器、現場可編程門陣列(fpga)控制器、外接存儲器、arm控制器、有線傳輸控制器、無線傳輸控制器及外部數據處理顯示系統。心電電極接口與前置信號處理器連接,前置信號處理器與現場可編程門陣列(fpga)控制器連接,現場可編程門陣列(fpga)控制器分別與板載存儲器、外接存儲器及有線傳輸控制器連接,arm控制器分別與板載存儲器、外接存儲器、有線傳輸控制器及無線傳輸控制器連接,有線傳輸控制器與外部數據處理顯示系統連接,無線傳輸控制器與外部數據處理顯示系統無線連接,電源模塊及報警單元為整機相關電路提供電源及處理報警信號。
本發明可以使用數十、甚至數百個電極與人體連接,再連接到心電電極接口,前置信號處理器采用基于asic的前端心電信號處理器,用于心電信號的放大、濾波及模數轉換。經過前端處理系統產生的多維實時心電數字信號,再采用現場可編程門陣列(fpga)控制器芯片進行匯總和存儲。可以采用板載存儲器對心電數據進行存儲,也可以采用大容量外接存儲器對心電數據進行存儲,如sd卡,ssd硬盤等。arm控制器讀取板載存儲器或外接存儲器中的心電數據,通過有線數據傳輸控制器或無線數據傳輸控制器,傳輸至外部數據匯總、處理及顯示系統,輸出一維心電圖(常規心電圖)、二維心電圖(心向量圖)及多維實時心電成像圖。有線數據傳輸可以使用千兆以太網,無線數據傳輸可以使用藍牙、wifi等。如需高速數據發送,可使用fpga直接進行數據發送。
本發明可以實現任意兩個電極對的心電信號采樣監測,或中心電極對其他任意電極的心電信號采樣監測。
本發明可以實現交流或直流電源供電。各種類型的錯誤或者異常,由報警單元處理及報警。
與現有技術相比,本發明具有以下有益效果:由于本發明使用了特別定制的專用的高度集成的數據處理芯片及技術,使得對大量心電信號的采樣、處理速度、處理效能、數據存儲和數據傳輸性能都有了大幅度提高。本發明可以連接多達數百個心電電極,由于采用基于asic的前端心電信號處理器,可以對多達數百個心電信號進行實時采樣、放大、濾波及模數轉換。由于采用了先進的arm控制器及現場可編程門陣列(fpga)控制器芯片,可以對大量心電數據進行高速匯總,分別存儲在板載存儲器或大容量外接存儲器中,有利于原始數據的保存、處理和交換。可以任意選擇高速有線、無線數據傳輸,使得本設備的互聯網功能大大增強,為后期的大數據及云計算打下了基礎。
附圖說明
圖1是本發明的電路結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示,本發明一種高性能多維實時心電成像系統電路,其包括:心電電極接口1、報警單元2、前置信號處理器3、電源模塊4、板載存儲器5、現場可編程門陣列(fpga)控制器6、外接存儲器7、arm控制器8、有線傳輸控制器9、無線傳輸控制器10及外部數據處理顯示系統11。心電電極接口1與前置信號處理器3連接,前置信號處理器3與現場可編程門陣列(fpga)控制器6連接,現場可編程門陣列(fpga)控制器6分別與板載存儲器5、外接存儲器7及有線傳輸控制器9連接,arm控制器8分別與板載存儲器5、外接存儲器7、有線傳輸控制器9及無線傳輸控制器10連接,有線傳輸控制器9與外部數據處理顯示系統11連接,無線傳輸控制器10與外部數據處理顯示系統11無線連接,電源模塊4及報警單元3為整機相關電路提供電源及處理報警信號。
本發明實施例中,電極采用128通道,前置信號處理器采用特別定制的專用的高度集成的數字信號處理器芯片,arm控制器及現場可編程門陣列(fpga)采用xilinxxc7a100t芯片,外部數據處理顯示系統使用高性能計算機系統工作站。
本發明不局限于上述具體實施方式,不論是否采用其他任何同類電路芯片,均落在本發明保護范圍之內。