CN103705231B - 动态心电信号捕获方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态心电信号捕获方法及***，该***包括心电信号捕获设备和外部装置，该设备包括一心电信号撷取电路，一静态单元，承载有连接至该心电信号撷取电路的一第二电极，以及一动态单元，具有连接至该心电信号撷取电路的一第一电极，以及一非电极部分，当进行心电信号撷取时，该静态单元被固定于一受测者身体的一部份，以使该第二电极接触皮肤，并通过一操作者手持该动态单元的该非电极部分而使该第一电极接触该受测者身体另一部份的皮肤，之后，一心电信号撷取程序被执行，以取得该受测者于该第一电极以及该第二电极两点间的投影角度的心电信号，并且，所取得的心电信号或其他心电相关信息被实时显示于一外部装置上。

Description

动态心电信号捕获方法

技术领域

本发明关于一种动态心电信号捕获***，且特别关于一种可通过实时移动而取得多角度心电图的心电信号捕获***。

背景技术

传统的12导联(12-Lead)心电检测***，是目前医院为了得到较完整心脏信息最常使用的***之一，如图1所示，为了进行12导联心电检测，需要于患者的身上贴附10个电极，通过两两电极间所形成的回路，可得到12组的输出信号，而每一组导联所代表的就是不同角度的心脏电流变化。

一般在进行12导联心电检测时，由于电极的数量众多且需要定位，因此通常是由医护人员执行电极的设置，之后，所有的电极被连接至同一台机器，并利用心电图描记装置将信号打印在纸上，以提供医师据以判断患者的心脏状况。

由上述可知，在目前的设备以及技术下，无论是对患者、或是对医院而言，12导联心电检测确实是相当耗时的操作，另外，由于除了需同时安装10个电极外，通常是通过描记装置打印出心电图，因此，对医院而言这也是无法忽视的耗材支出，再加上，医师多于检测完成后才观察心电图，因此，不容易实时发现检测上的问题，例如，电极设置位置不够理想，或是需要增加导联以更进一步了解心脏状况，例如，某些心肌梗死的位置仅由12导联无法清楚看出等各种现象。

正如所熟知，心电图是测量和诊断异常心脏节律的最好的方式，其可诊断心电传导组织受损时心脏的节律异常以及由于电解质平衡失调引起的心脏节律的改变，尤其是在心肌梗死的诊断中，心电图可具特异性地分辨出心肌梗死的区域。但当心肌梗死的位置较为特殊时，标准的12导联心电图也可能无法清楚的分辨出其位置，此时即需要扩展的导联，其包括一个rV4导联(与标准12导联中的V4导联相关于正中线而对称，在右侧胸壁上)，以及位于左侧胸后壁的V7、V8、V9导联。

因此，若是能让医师在看诊的当下，根据所测得的心电信号而实时调整电极设置位置，以确实得到所需方位的心电图，不但可节省患者与医护人员的时间，以更有效率的方式得到符合所需的心电信号，也可让医师以更方便的方式进行检测。

再者，每位患者的生理状况不同，当使用同样的条件进行测量时，不见得每个人都能取得适合判读的良好心电信号，常需要于检测时进行个别的调整才能得到最佳的心电图，也才能提供医师最佳的判断基础。

因此，若是能让医师在看诊时可实时的了解所取得的心电信号，以因应实际得到的信号波形而实时调整检测条件，例如，取样率，增益等，进而确保所取得的符合所需的心电信号，相信对病情的判断将可更有帮助。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的即在于提供一种动态心电信号捕获***，其可根据检测所需，实时调整电极位置，进而得出更符合实际需求的心电图。

本发明的另一目的在于提供一种动态心电信号捕获设备，其可让第二使用者视实际需求而实时调整取样条件，以取得最适合判读的心电信号。

根据本发明一方面的构想，一种动态心电信号捕获方法包括：提供一心电信号捕获设备，包括一动态单元，具有一第一电极以及一非电极部分，以及一静态单元，承载一第二电极，将该静态单元固定于一第一使用者身体的一部份以接触该第二电极，通过一第二使用者手持该动态单元的该非电极部分而使该第一电极接触该第一使用者身体的另一部份，执行一心电信号撷取程序，以取得该第一使用者于该第一电极以及该第二电极两点间的投影角度的心电信号，以及于一外部装置实时显示所取得的心电信号或其他心电相关信息。

根据上述，该心电信号撷取程序的执行可通过侦测该动态单元与皮肤接触所造成的一物理变化而进行控制，举例而言，可通过设置一接触感测组件、一压力感测组件、或一开关组件的方式，以分别得到每个组件在该动态单元与身体接触时所产生的物理变化，进而控制该心电信号撷取的执行，或者，也可以侦测该第一电极所在电路的信号变化，例如，施予一电流以取得该回路中的阻抗、电容变化，而得知其与第一使用者皮肤间的接触情形，进而控制该心电信号撷取程序。

此外，也可于该非电极部分设置一开关，以让该第二使用者在手持该动态单元时通过该开关而控制该心电信号撷取，其中，特别地是，该开关可位于该第一电极接触第一使用者的同时也会发生接触的位置，如此一来，就可在同时完成操作，替代地，该开关也可设置于该静态单元或该外部装置上，在此，具优势地是，提供使用者在自动控制以及手动操作间的切换选择。

另外，该外部装置可通过加载一分析演算式而执行对该心电信号的一分析程序，进而得出更多的心电相关信息，以供医师进行实时判读，在此，该外部装置可为一个人计算机，一笔记本电脑，一平板计算机，一智能型手机，以及一PDA等具有显示功能的装置，而该对外传输则是可实施为有线、或无线传输。

根据本发明另一方面的构想，一种动态心电信号捕获设备包括：一心电信号撷取电路，一静态单元，承载有连接至该心电信号撷取电路的一第二电极，以及一动态单元，具有连接至该心电信号撷取电路的一第一电极，以及一非电极部分，其中，该非电极部分被建构为适合手持，以利通过移动该动态单元而使该第一电极接触一使用者身体的一部份，以及该静态单元被建构为可固定于该使用者身体的另一部份，以接触该第二电极，以及通过该第一电极以及该第二电极同时接触该使用者的身体，可取得该使用者于该第一电极以及该第二电极两点间的投影角度的心电信号或其他心电相关信息，并显示至一外部装置。

根据上述，该心电信号撷取电路可设置于一壳体中，以连接该动态单元以及该静态单元，或者，替代地，也可设置在该动态单元、或该静态单元中，或是该外部装置中，没有特别的限制，另外，在该动态单元中也可再包括一信号处理电路，以在取得信号时即先进行相关的处理，以减少噪声的出现。

再者，为了使该动态单元的该非电极部分适合手持，其可实施为类圆柱状，听诊器形状等方便医师手持并接触患者的形式，也由于如此的形式，该动态单元中还可包括一听诊器模块，以在与身体接触的同时达成听诊器的功能，例如，取得心音或肺音，另外，更特别地是，该动态单元也可实施为与该外部装置整合为一体，以提供手持操作时也可读取心电信号的可能。

在此，较佳地是，该第一电极以及该第二电极的种类、数量等都可根据实际需要而变化，且更具优势地是，实施为可置换的形式，进一步提高使用方便性，此外，也具优势地是，该动态单元以及该静态单元的数量也可为单个或多个，没有任何限制。

因此，本发明的动态心电信号捕获设备，其通过动态单元的设置，提供不同以往的心电信号撷取模式，通过手持该动态单元上非电极部分，而移动其上的第一电极，以分别依需求而接触身体不同的部分，再配上静态单元上的第二电极，在不需要设置众多电极的情形下，就可获得多角度的心电图，而且，通过该非电极部分的设置，也让医师可藉手持该动态单元而进行患者的心电信号撷取，同时提供了患者自行操作与医师操作两种形式，更进一步增加了使用方便性，另外，采用实时显示的方式，让医师可实时看到心电图及相关信息，就能实时调整信号撷取的条件，也可以更快速的诊断出病征。

附图说明

图1为传统十二导联心电检测***的电极配置示意图；

图2为根据本发明的动态心电信号捕获设备的电路示意图；

图3为根据本发明一较佳实施例，该动态心电信号捕获设备的操作示意图；

图4为根据本发明一较佳实施例，用于显示心电信号及心电相关信息的软件画面示意图；

图5A～5D为根据本发明较佳实施例，动态单元的示范性示意图；

图6A～6D为根据本发明较佳实施例，静态单元的示范性示意图；以及

图7为根据本发明一较佳实施例，该动态心电信号捕获设备与一外部装置沟通的一示意图。

其中，附图标记说明如下：

100：心电信号撷取电路

200：动态单元

202：第一电极

204：非电极部分

206：按键

208：显示组件

300：静态单元

302：第二电极

400：外部装置

具体实施方式

请参阅图2，其显示根据本发明的动态心电信号捕获设备的一电路示意图，以及图3，其显示根据本发明的动态心电信号捕获设备的一操作示意图，其中，如图所示，根据本发明的一动态心电信号捕获设备包括一心电信号撷取电路100，一动态单元200，以及一静态单元300，其中，该动态单元200承载一第一电极202，以及该静态单元300承载一第二电极302，分别连接至该心电信号撷取电路100，通过该第一电极202以及该第二电极302同时接触同一使用者，即可取得该用户的心电信号。

在此架构中，该静态单元300在进行心电信号撷取时，被实施为固定在使用者身上，例如，四肢，躯体，或其他身体部分，而该动态单元200则是提供可依需求而变动取样位置的功能。

为了达成可移动的功能，该动态单元200的表面除了承载有该第一电极202外，其也被建构为在表面具有一非电极部分204(请参阅图5)，而此非电极部分204的设置目的即在于提供使用者可在不接触到该第一电极202的情形下手持该动态单元200，进而移动，以避免影响信号撷取，因此，较佳地是，该非电极部分204更进一步被建构为具有适合手持并符合人体工学的结构。

在此，特别地是，通过这样的结构设计，本发明即提供了可由医生手持该动态单元200而替患者进行心电检测的新颖检测方式。如图3所示，在采用本发明所提供的动态心电信号捕获设备的情形下，由于该动态单元200提供了非电极部分204作为手持之用，因此，当该静态单元300被固定在受测者身上后，医师即能以手持该动态单元200的方式，并在决定其希望取得的心电图的角度后，手动地使该第一电极202移动至所需的位置，接触受测者的身体，如此一来，就可以不受限于已经设定好的电极设置位置，确实的取得真正所需角度的心电图。

再者，根据本发明，在取得心电信号之后，会实时地由一外部装置400进行显示，而经由该外部装置400的显示，医师就能实时得知所测得的心电信号，并通过如此的方式了解这样的取样角度是否合适，是否需要调整位置，以及是否需要其他角度的心电图等，也即，本发明所提供的动态心电信号捕获设备提供了医师在与患者进行问诊的当下就能实时调整并进行检测的新颖方式，而不是在看到先前检测的心电图后，发现有不足或不正确，需要患者再进行一次心电检测后才能获得真正所需的心电图，而且，通过该外部装置400的显示，医师也可实时得知每位患者的心电波形为何，例如，振幅大小，而知道是否有判读上的困难，因此就可实时针对每个患者的实际情形而调整参数，例如，取样率、增益等，以让波形观察更为容易，这样不但可节省患者的时间，节省医疗资源，也让医师可更快速地做出判断。

另外，若有需要变更参考点的位置时，例如，从左手至左脚时，医师可实时地变换该静态单元300的固定位置，并重新通过执行移动该动态单元200而取样各角度心电图的检测程序，如此一来，就可很方便且迅速的获得以另外一个位置作为取样参考点的多角度心电图。

更进一步地，该外部装置400除了显示的功能外，也能提供针对所测得的单笔波形的其他相关信息，以让整个检测程序更为方便，举例而言，通过加载分析演算式，就可实时提供各种心电检测相关数值，例如，心率，ST值，QRS，PR，QTc，心律不整自动侦测等。

举例而言，该外部装置400上可显示如图4所示的画面，其中，包括实时取得的心电波形，可供局部放大缩小的显示区域，以及各种相关数值、信息的显示区域等，而通过这样的实时显示方式，医师就可马上知道现在这个接触点所得出的心电图为何，然后，通过将该动态单元200移动至另一个接触点，就可方便地获得相对应的另一笔心电信号，而且，更进一步地，该外部装置400还可提供储存的功能，例如，医师在看到每一个接触点的心电信号时，可以选择要不要储存该笔信号，因此，当多个点接触的检测都结束后，就可一起显示所有测得的心电波形，如此一来，医师仍然可以同时看到多个导联的心电图，可以进行综合的判断。

另外，该心电信号撷取电路中也可加载分析演算式，也就是，在传输至该外部装置400之前，即已完成相关的计算，如前所述的心率，ST值，DRS，PR，QTc，心律不整自动侦测等，而仅是通过该外部装置400作为显示之用，或者，也可以是，该心电信号撷取电路中的分析演算式仅提供部分的、基本的分析功能，待传输至该外部装置400后再进行更完整的分析，因此，没有限制，可视实际需求不同而改变。

在此，由于本发明该动态单元200的非电极部分204的设计，因此，患者也可以自行手持该动态单元200而不会影响信号撷取，例如，当医师寻找、移动至所需位置后，可请患者自行手持，以让医师进行波形观察、记录等，或者，医师也可以直接请患者根据指示自行移动该动态单元200的位置，因此，各方面的需求皆可获得满足。

而且，通过该非电极部分204的设计，更可提供的一项优势是，当患者自行手持时，由于电极接触的达成不在手持该动态单元200的该只手，而是该第一电极202所接触的身体其他部分，再加上该静态单元300是采用固定的方式，因此，患者自行手持完成信号撷取时不易产生常见对于心电信号的肌电干扰，也更进一步确定所取得的信号的清晰度。

在此，该外部装置400可以是一个人计算机，一笔记本电脑，一平板计算机，一智能型手机，一PDA等具显示功能的装置，且其与该心电信号捕获设备之间的连接可实施为无线、或有线连接，没有任何限制，可视实际需求而变化。

由于本发明提供了由医师实时帮患者进行检测及实时移动电极设置位置的方式，因此，在该动态单元200上可进一步地提供让使用者的手持操作更为方便、也更为流畅的设计。

根据一较佳实施例，该动态单元200上可具有一侦测机制，例如，直接设置于该第一电极202上，以让心电信号撷取程序可在该第一电极202接触至受测者身体的同时开始执行，举例而言，可通过侦测电极与皮肤间的接触所造成的一物理变化而得知接触情形，例如，可设置一接触感测组件，其可通过自身的电路特性变化，例如，电容、电阻变化，而反应电极与皮肤间的接触，或者设置一压力感测组件，其可感测电极上的受力变化，或者设置一开关组件，其可判定电极所受到的施力是否达特定的强度，例如，是否造成其形变，或者，替代地，也可通过送出电信号，定电流或定电压，而侦测该第一电极202所在回路的电路特性变化，例如，阻抗、电容变化，进而得知电极与受测者皮肤间的接触情形，如此一来，只要达到预设的条件范围，例如，接触面积足够，接触力足够等，就可直接执行心电信号撷取程序，不但具方便性，也可有效节省操作时间，在此，要注意地是，该物理变化不限定为发生在何处，可以是设置于该第一电极202上的组件本身的物理变化，也可以是该第一电极202所在回路的电路特性改变，没有任何限制。

另外，根据一另一较佳实施例，该动态单元200上可设置一开关，以提供用户手动控制心电信号撷取程序的选择，而特别地是，该开关可直接设置在该动态单元200进行测量时与受测者皮肤的接触面上，如此一来，就不需要特别手动开关，而是可在接触电极的同一个动作中完成开启的程序，根据一再一较佳实施例，可提供使用者以切换的方式选择要由侦测机制、或是手动方式控制心电信号撷取程序，而替代地，该开关也可以设置于该外部装置400或该静态单元300上，没有限制。

而根据本发明一又一较佳实施例，该动态单元200上也可包括一操作接口，如图5D所示，让使用者直接在手持的同时即可进行一些简单的操作，例如，按键206、显示组件208等，因此，举例而言，用户就可通过按键调整取样率、增益，或选择是否储存此位置的心电图，或标记目前的取样位置为何，如，V1，V2…V6等，以及用户也可通过显示组件而实时得知调整、选择的结果，如此一来，将可让手持操作的方便性更为提升。

通过本发明特殊的该动态单元200的设计，使得医师手持该动态单元200而达成患者身上的电极接触的方式变为可行，而通过这样的操作方式，也使得本发明适合在该动态单元200中增加其他的检测模块，以在达成电极接触的同时完成其他的检测行为，举例而言，可以在该动态单元200中增设听诊器模块，让医师以同一个操作行为，在取得心电信号的同时，也可得到其他生理信息，例如，心音或肺音等，在此，更具优势地是，可通过切换的方式让使用者自行选择仅进行心电信号撷取，或同时开启听诊器功能，或是仅使用听诊器功能，没有任何限制。

为了方便手持操作的进行，该动态单元200的实施型态可以有所变化，如图5A～5D所示，可以是类圆柱的形状(图5A以及图5B)，或是如听诊器的形状(图5C以及图5D)，只要适合手持并同时可达成接触身体表面的形状皆为可行，特别地是，根据一较佳实施例，该动态单元200还可实施为可与该外部装置400结合成为一整体，例如，原本即适合手持的装置，如智能型手机，PDA等，让使用者可依实际需要选择符合所需的设计。

另外，该静态单元300也可以有不同的结构设计，再配合不同类型的第二电极302，提供使用者各种固定方式，例如，通过置换的方式，以增加选择性，也提高使用方便性，其中，该第二电极302的种类可包括，但不限于，需要使用介质，例如，贴片电极，杯状电极(cupelectrode)等，以及不需要使用介质者，例如，吸球电极(suctionelectrode)，干式电极，夹式电极(图6A以及图6B)，以及特别地，根据此种操作型态而形成的特殊形状电极，例如，由导电材质所制成的可握持棒状电极(图6C)、或平板形式电极(图6D)等，没有任何限制。另外，也可以是较为特殊的电极，举例而言，与电路整合的电极，例如，利用电位信号感应原理设计因而可隔着衣服进行检测的非接触电极电路(non-contactelectrode)，以及可提高抗噪声能力的主动式电极电路。

同样的，在该动态单元200上的该第一电极202也可以有不同的选择，正如上述，可以是吸球式电极，干式电极，非接触式电极电路，主动式电极电路等，或是特别制作的电极，只要是适合该动态单元200的操作型式的电极型态皆适用。

此外，无论是该第一电极202、或是该第二电极302，其在数量上皆无限制，可以是单个、或是多个，而且，也同样皆可实施为可置换的形式，以提供使用者最大的操作方便性，再者，该动态单元200以及该静态单元300的数量也同样可多于一个，因此，没有任何限制，另外，特别地是，还可以在该动态单元200、及/或该静态单元300中增设一或多个接地(GND)电极，此有助于抑制噪声，获得更为清晰的心电信号。

在实体配置时，该心电信号撷取电路可以直接地设置在该动态单元200、及/或该静态单元中，且该静态单元300通过一连接线连接至该动态单元200，再通过无线(如图7所示)或有线传输接口(如图3所示)而与该外部装置400沟通，或者，替代地，可将该心电信号撷取电路设置于另一壳体中，而让该动态单元200以及该静态单元300与其电连接，例如，两者直接与该壳体以连接线连接，或是该静态单元300先连接至该动态单元200后，再由该动态单元200与该壳体连接，又或者，替代地，该心电信号撷取电路也可设置于该外部装置400中，因此，没有任何限制。

在此，特别地是，于该动态单元200、或该静态单元300内可额外地设置信号处理电路，也即，在心电信号取得后即先进行处理，例如，模拟数字转换(A/Dconversion)，以减少信号因经长距离传输而产生噪声的情形。

而由于本发明的架构的高度可适性，因此也提供了其与传统心电检测设备一起配合使用的可能性，举例而言，患者身上可在已装设十二导联的电极并连接至心电图接收装置的情形下，额外地使用本发明的心电信号捕获设备，以增加十二导联心电检测的可应用性。

另外，由于本发明的心电信号捕获设备的高度可移动性，只需再配合上方便使用的可移动外部装置，例如，智能型手机、平板计算机等，就可提供医师进行医院外的心电检测，或是用于医师巡房时、或救护车上的心电检测，可取代传统需要大台机器及安置众多电极并伴随着众多连接线的形式，以较为轻便、简单的方式就可以获得心电信号。

综上所述，通过采用创新设计的动态单元，根据本发明的动态心电信号捕获设备提供了不同以往的心电信号撷取模式，通过移动设置于动态单元上的第一电极，分别接触身体不同的部分，再配上静态单元上的第二电极，因此，在不需要设置众多电极的情形下，根据本发明的设备就可获得多角度的心电图，以弥补一般十二导联心电图由于电极设置位置固定且无法涵盖所有心电图角度，因而可能遗漏部分病征的现象，并且，采用实时于外部装置显示的方式，让医师可实时看到心电图，也就能够实时调整信号撷取的条件，例如，取样率，增益等，无须等打印出来的心电图，也省去患者可能需要重新检测的麻烦，不但可节省时间，节省医院资源，更重要的是，可以更快速的诊断出病征，再者，由于该动态单元上非电极部分的设置，本发明的心电信号捕获设备可以在医师的手持操作下取得患者的心电信号，提供无须患者操作的使用方式，也更进一步增加了使用方便性。

Claims (7)

1.一种动态心电信号捕获方法，包括下列步骤：

提供一心电信号捕获设备，包括一动态单元，具有一第一电极以及一非电极部分，以及一静态单元，具有一第二电极；

将该静态单元固定于一第一使用者身体的一部份，以接触该第二电极；

通过一第二使用者手持该动态单元的该非电极部分而使该第一电极接触该第一使用者身体的一第一另一部份；

执行一第一心电信号撷取程序，以取得该第一使用者于该第一电极以及该第二电极两点间的一第一投影角度的心电信号；

通过该第二使用者再次手持移动该动态单元而使该第一电极接触该第一使用者身体的一第二另一部分；

执行一第二心电信号撷取程序，以取得该第一使用者于该第一电极以及该第二电极两点间的一第二投影角度的心电信号，

其中，所取得的心电信号或其他心电相关信息实时显示于一外部装置。

2.如权利要求1所述的方法，其还包括下列步骤：侦测该动态单元与该第一使用者的接触所造成的一物理变化，进而控制该心电信号撷取程序的执行。

3.如权利要求2所述的方法，其中，该物理变化为下列的其中一个或多个：一接触感测组件的电路特性变化，一压力感测组件的受力变化，一开关组件的形变，以及该第一电极所在回路的一电路特性改变。

4.如权利要求1所述的方法，其中，该心电信号捕获设备与该外部装置进行无线沟通或有线连接。

5.如权利要求1所述的方法，其中，该外部装置为一个人计算机、一笔记本电脑、一平板计算机、一智能型手机或一PDA。

6.如权利要求1所述的方法，其中，该第一电极为下列群组的其中的一个或多个：吸球电极，干式电极，以及与电路整合的电极电路。

7.如权利要求1所述的方法，其中，该第二电极为下列群组的其中的一个或多个：贴片电极，杯状电极，吸球电极，干式电极，夹式电极，由导电材质制成的棒状电极，平板型式的电极，以及与电路整合的电极电路。