张海翔

摘 要：数字心电图机不仅具有生理信号放大、系统采集、打印记录等功能，还操作简单、抗干扰性强。现如今已经在医疗临床领域广泛采用。本文从数字心电图机的工作原理和特性以及检定方法三个方面分别进行了分析，以便在日常的使用中为大家提供借鉴。

关键词：数字心电图机；工作原理；特性；检定方法

中图分类号：R540 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）13-0181-02

数字心电图机是用来记录和显示心脏活动时所产生的生理电信号的仪器。它采用数字技术采集、处理心电信号。它不仅具有生理信号放大、系统采集、打印记录等功能，还应用计算机技术实现了数字滤波和模数信号的转换，有效地控制了工频干扰和基线漂移，使心电图更加“逼真”，操作更加简单、抗干扰性更好。现简述如下：

1 数字心电图机的工作原理

数字心电图机主要由导联输入、前置放大器、中间放大器、功率放大器、模数转换电路、记录器、标准信号发生器、电源供给电路以及走纸传动装置等构成。

它利用ECG电极从人体提取微弱生理电信号，经导联输入网络、导联选择器送入前置放大、滤波电路，经过高频滤波电路和低噪声差分放大电路抑制掉交流干扰，再经A/D变换成数字同步心电图信号后送入控制器部分，经过数字处理、滤波变换后送入记录器和显示器，从而记录和显示心电图波形。原理框图如图1所示。

2 数字心电图机的特性

2.1 电压

内定标电压：数字心电图机所产生的标准幅度为lmV的电压信号，被作为衡量所记录的心电图波形幅度的标准，就是“内标”。内标是数字心电图机比较重要的指标，假如内标产生较大的误差，会使得心电信号P波、R波、T波幅度比真实幅度偏高或偏低，导致波形失真，容易引起误诊。检定规程要求内标的最大允许误差为±5%，在对数字心电图机的内标进行检定时，要把数字心电图机的阻尼调整到最佳状态，以确保检测的准确性；耐极化电压：对于生物电极来说，有无电流流过时电极电势有所不同，这是由于电极产生-r的极化作用，有无电流两种情况的电极电势的差值称为极化电压。极化电压过高将淹没电信号，引导不出心电信号。耐极化电压的检定就是用于考察数字心电图机隔直流电压的能力。当输入±300mV直流电压后，各导联记录和显示的基线没有偏移，则表明该数字心电图机的此项指标检定合格。

2.2 输入电压动态范围

被检心电图机所能检测的输入信号之最小值（在所描记的ECG信号上能够确定分辨出的最小电压偏离量）和最大值（在所描记的ECG信号上，在规定的准确度下，所能测量的最大峰值电压幅度）。在检定时，受检数字心电图机和检定装置必须接触良好，并可靠接地。输入电压范围越大说明数字心电图机对生理电信号的波动变化适应能力越强，检定规程要求各导联的输入电压范围不小于0.03～5mV，且所记录的波形不要失真。

2.3 共模抑制比

共模抑制比是指心电图机的差模信号放大倍数与共模信号放大倍数之比，是用于衡量心电放大器对干扰信号抑制能力的一个重要指标。通常差模信号大于60dB，此时意味着放大器输入端的共模干扰达到lmV时才与1μV的差模输入信号具有相同幅度的输出。

2.4 频率响应

数字心电图机输入相同幅值信号时，输出信号幅度随频率变化的关系称为频率响应，心电图机的频率响应取决于放大器和记录器的频率响应。数字心电图机较快之于传统心电图机，由于采用了计算机数字化采集和处理技术，配置了精密热阵记录器，其频响范围能提高到0.01～150Hz。依据谐波分析，心电图波形可以分解为若干不同频率、不同幅度的正弦谐波。在一定的频率范围之内，放大器对不同频率的正弦信号会稳定响应，增加灵敏度不会引起心电波形畸变，而在此范围之外就会有灵敏度下降的现象。

2.5 时间常数

当直流信号输入时，心电图机的输出幅度从百分之百下降到百分之三十七左右所需的时间，称为时间常数。时间常数与心电图的振幅下降速率相关，时间越长幅值下降则越慢。时间常数能反映心电放大器低频特性的好坏，数值过小，输出幅度就下降很快，使波形失真，甚至当输入方波信号时，输出会变成尖脉冲；数值越大表示低频响应越好，但过大时基线稳定性下降，心电图机的时间常数一般都要求大于1.5s而不小于3.2s。

2.6 幅度-时间参数

这是用来描ECG信号波形特性的一组数值，其中包括幅度和间期两类参数，幅度标称值包括：P、Q、R（S）、T波幅度和ST段电平；时间间隔标称值包括：P、Q、R（S）、T波和QRS组合波的波宽，RR、PQ（PR）、QT、Qrmax，TP、QR间期。波形参数识别能力，被检心电图机所记录和显示信号与输入的ECG仿真信号在幅度-时间参数上的符合程度。这个指标考察数字心电图机所记录的信号与输入的心电测试信号在幅度-时间参数上的一致性，这对于临床诊断有着重要意义。

3 数字心电图机的检定方法

为了保障数字心电图机的量值准确可靠，规范数字心电图机的检定程序和方法。国家质检总局于2008年4月制定发布了JJGl041-2008《数字心电图机检定规程》，该规程能够体现数字心电图机特性的指标项目及检定方法，它是使用ECG仿真信号来检定数字心电图机对采集信号波形重建的能力。对于准确、全面、客观地评价数字心电图机的计量性能指标，保障数字心电图机量值的準确性，具有非常重要的作用。由于数字心电图机的检定项目和方法与心电图机的检定项目和方法有很多相似或一致的地方，所以作者在这里不做长篇累牍。仅简要举几个例子介绍一下数字心电图机的检定方法。

3.1 内定标电压误差

按要求连接仪器，调节信号发生器输出频率2.5Hz，幅度为1mv的方波信号，被检心电图机灵敏度置10mm/mv，记录速度为25mm/s。首先测量被检仪器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导联上记录的内定标电压信号幅度，然后将方波信号通过模拟皮肤阻抗Z输入被检仪器，测量Ⅰ、Ⅱ导联上记录的外部方波信号幅度。将被检心电图机的“R”电极接到专用模拟阻抗电路的“L”端，“L”电极接到专用模拟阻抗电路的“R”端，测量Ⅲ导联上所记录的外部方波信号幅度（不计过冲和描记线宽度）。

3.2 加权系数误差

按要求连接仪器，调节信号发生器 输出频率为10.0Hz，幅度为3.0mv的正弦波信号；被检心电图机灵敏度置10mm/mv，记录速度为25mm/s。

信号发生器所产生的正弦波信号，通过专用模拟阻抗电路接入被检心电设备输入端，在输出部分测量Ⅰ导联上所记录的正弦波信号幅度h1（不计过冲和描记线宽度）；微调信号发生器输出信号幅值，使h=30mm。测量各导联上记录的正弦波信号的幅度hi（i=1，2……9），其理论值H1为30mm，H2和H3为15mm，其他为10mm。

3.3 波形识别能力與幅度-时间参数测量

先要连接标准信号发生器与被检数字心电图机。调节信号发生器输出频率为0.75Hz、幅度值为2mV的信号ECG仿真信号；然后选择一个导联或一组导联（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVF、aVL、V1～V6），可根据用户自身要求或保证测试结果可信度最大进行设定，例如记录速度为25mm/s，灵敏度为20mm/mV。比较被检心电图机记录的波形与JJGl041-2008《数字心电图机检定规程》附录A中图A.1，A.2、A.3的一致性。导联Ⅰ、Ⅱ、aVF、aVL、V1～V6的信号波形应无失真，导联Ⅲ的记录应为一条直线。

3.4 时间间隔测量误差

通过比较ECG测试信号时间间隔参数的测量值与标准值之差来确定每个通道的时间间隔测量误差。检定装置输出标准ECG测试信号至被检心电图机，通过比较被检心电图机记录或显示ECG信号时间参数：P、Q、R（S）、T波间期，PQ（PR）、QT、TP、QR间隔，QRmax、RR和QRS组合波波宽的测试值与标准ECG测试信号所给定的标称值，来确定时间间隔测量误差。

综上，数字心电图机无论是工作原理还是检定方法，与之前广泛使用的模拟心电图机有了长足的改进。现今，数字心电图机在医疗临床应用中全面取代模拟心电图机的时代已经来临，希望谨以此文起到抛砖引玉的作用。

参考文献

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